凌鋼高比例褐煤噴吹工藝技術(shù)探析論文
原標(biāo)題：凌鋼2300m3高爐褐煤噴吹工藝及實踐
摘要：為了降低凌鋼煉鐵成本，對凌鋼2 300 m3高爐噴吹褐煤的工藝進(jìn)行探討，找出合理的配煤比例以及其爆炸性控制、著火點、揮發(fā)分和系統(tǒng)氧含量等關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)。對凌鋼2 300 m3高爐噴吹褐煤工藝進(jìn)行改進(jìn)，褐煤噴吹比例逐步穩(wěn)定在30 %,達(dá)到降低煉鐵成本的目的。
關(guān)鍵詞：高爐；噴吹褐煤；配煤比例
凌鋼高爐原設(shè)計采用的噴煤結(jié)構(gòu)為無煙煤與煙煤混合噴吹模式，以期達(dá)到煤粉燃燒率高，充分發(fā)揮無煙煤與煙煤的相互促燃作用。隨著降成本壓力的增強(qiáng)，結(jié)合本地低品質(zhì)褐煤資源較豐富，相對于常用的無煙煤和煙煤具有很大的價格優(yōu)勢，2015年凌鋼第二煉鐵廠決定優(yōu)化噴煤結(jié)構(gòu)，提高褐煤的噴吹比例，進(jìn)一步降低煉鐵成本。凌鋼第二煉鐵廠聯(lián)合北京科技大學(xué)進(jìn)行了噴吹高比例褐煤工藝技術(shù)的研究，并在凌鋼第二煉鋼廠進(jìn)行實踐，形成了1套經(jīng)濟(jì)安全的高比例褐煤噴吹工藝，最終實現(xiàn)了褐煤混合噴吹的目標(biāo)。
1噴吹煤種的選擇
高爐噴煤要綜合考慮噴吹效果和經(jīng)濟(jì)效果。通過合理的配煤技術(shù)，實現(xiàn)對不同煤種的性能和成分優(yōu)化，從而擴(kuò)大噴煤的品種選擇，更加有效地進(jìn)行成本控制[1,2].
褐煤的煤化程度低，同焦煤和其他優(yōu)質(zhì)煤種相比，在含水量、熱值、抗風(fēng)化能力以及自燃特性方面具有相對的劣勢，不利于工業(yè)長途運(yùn)輸和存儲[3].但褐煤的`優(yōu)勢在于價格低，因此在化工、動力和燃料使用方面具有廣泛的應(yīng)用。凌鋼周邊的褐煤資源豐富，含硫量比較低，噴煤中添加褐煤對于目前的冶煉成本控制具有關(guān)鍵的影響。
2煤粉的工業(yè)分析及性能分析
通過對各煤種取樣化驗，出具了相關(guān)煤粉工業(yè)分析（ 見表1） 及性能分析（ 見表2）。
2. 1煤粉性能
高爐噴煤對煤粉的成分和性能要求較高，如高出粉率、高置換比、高燃燒率及高反應(yīng)性等方面。高爐噴吹高反應(yīng)性的煤粉，能夠顯著提高煤粉燃燒率，提高噴吹量，減少焦炭在爐內(nèi)的氣化反應(yīng)，從而在一定程度上降低焦炭的消耗。電精煤揮發(fā)分較低，無爆炸性，固定碳含量較高，但著火點較高，燃燒率、反應(yīng)性較低，單位熱值最高，置換比低約為0. 75; 褐煤揮發(fā)分高，爆炸性強(qiáng)，固定碳含量較低，但著火點低，各溫度下的燃燒率及反應(yīng)性較高，在噴吹氣化燃燒過程中，反應(yīng)速度快、效率高。同其它的煤種相比，褐煤發(fā)熱值最低，置換比較低約為0. 6,但是褐煤市場價較低，因此應(yīng)用較廣。
2. 2混合煤粉性能
煤粉的揮發(fā)分含量越高，煤粉爆炸性越強(qiáng)，如可燃基揮發(fā)分大于25 %的煤，具有強(qiáng)烈爆炸性能； 可燃基揮發(fā)分小于10 %的煤，沒有爆炸性能。在噴吹褐煤時控制混煤揮發(fā)分質(zhì)量分?jǐn)?shù)必須小于25 % .由表1可知，80 %電精煤加20 %褐煤、70 %電精煤加30 %褐煤混合煤粉的揮發(fā)分均小于25 % .另外，粒度越小，煤粉的比表面積就越大，煤和空氣的接觸面積越大，爆炸性能越強(qiáng)。實驗室研究中小于0. 074 mm的粒度比率少于40 %時，爆炸性能大大降低。
從電精煤與褐煤的混合性能來看，隨著褐煤比例的增加，混煤著火點逐漸降低，且2種比例的配煤均無爆炸性。顯而易見，在80 %電精煤加20 %褐煤、70 %電精煤加30 %褐煤配比下，混合煤粉各項參數(shù)能夠得到較好的優(yōu)化。
2. 3安全參數(shù)
研究發(fā)現(xiàn)，界限氧體積分?jǐn)?shù)測定為22 %,25 %,28 %的3種混合煤種的爆炸壓力（Pmax） 隨著氧體積分?jǐn)?shù)的降低都有不同程度的降低。當(dāng)氧體積分?jǐn)?shù)降至10 %時，爆炸壓力減少了50 %; 當(dāng)氧體積分?jǐn)?shù)大于10 %時，爆炸壓力隨揮發(fā)分的升高而升高； 當(dāng)氧體積分?jǐn)?shù)小于10 %時，3種揮發(fā)分的混合煤樣爆炸壓力趨于一致； 當(dāng)氧體積分?jǐn)?shù)降至6 %時，3種揮發(fā)分的混合煤樣都不具備爆炸性，見圖1.理論上只要氧體積分?jǐn)?shù)小于6 %,不會發(fā)生爆炸。在煤粉爆炸的三要素中，控制制粉系統(tǒng)的含氧量和著火溫度是關(guān)鍵。
3凌鋼2 300 m3高爐噴吹褐煤工藝的設(shè)計特點
褐煤是在所有煤種中爆炸性最強(qiáng)的煤種。揮發(fā)分高造成煤粉爆炸性強(qiáng)，水分高會限制磨煤機(jī)的出煤能力和煤粉的輸送。
采用目前普遍采用的方法，利用熱風(fēng)爐煙道廢氣作為磨機(jī)的干燥劑同時又作為抑制爆炸的保護(hù)性氣體。當(dāng)含氧體積分?jǐn)?shù)低于6 %時，可以起到完全抑制爆炸的作用。凌鋼第二煉鐵廠對熱風(fēng)爐煙道廢氣進(jìn)行實測的結(jié)果表明，廢氣氧體積分?jǐn)?shù)的波動范圍在0. 6 % ~ 2. 5 %,平均φ（O2）1. 5 % ~ 2. 1 % .采用中速磨煤機(jī)制粉單罐并列高壓噴吹，磨機(jī)入口干燥劑設(shè)計溫度小于300 ℃。熱風(fēng)爐煙道廢氣的低氧特性，對褐煤的易燃、易爆起到顯著的抑制作用。
4凌鋼2 300 m3高爐褐煤混合噴吹效果
試噴期間，高爐運(yùn)行平穩(wěn)，爐溫穩(wěn)定，煤氣利用合理，各項指標(biāo)完成較好，對高爐爐況未產(chǎn)生影響，煤粉結(jié)構(gòu)優(yōu)化，降低了燃料成本。表3列出了噴吹褐煤前后高爐技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對比情況。
5結(jié)語
1） 高爐噴煤技術(shù)的目的在于通過合理的配煤，達(dá)到優(yōu)化噴吹煤粉性能，降低高爐燃料成本，達(dá)到進(jìn)一步降低煉鐵工藝成本的目的，在目前嚴(yán)峻的鋼鐵市場形勢下，配煤技術(shù)研究就顯得尤為關(guān)鍵。
2） 凌鋼對自身的噴煤技術(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，尤其是提高了褐煤的使用水平，褐煤最高使用比例達(dá)到30 %以上，在保證高爐順行穩(wěn)定的前提下，顯著降低了高爐燃料成本。
3） 以高爐順行穩(wěn)定為前提，不斷提高褐煤的使用比例，同時保證整個噴煤系統(tǒng)的安全，才能不斷體現(xiàn)降低煉鐵成本的優(yōu)勢。
參考文獻(xiàn)：
[1] 邢本策，王再義，王相力，等。高爐噴吹褐煤的可行性研究[J].鞍鋼技術(shù)，2006（6） :21-24.
[2] 李曉芳。高爐噴吹煙煤中添加褐煤的可行性研究[J].金屬材料與冶金工程，2010,38（4） :35-37.
[3] 邵俊杰。褐煤提質(zhì)技術(shù)現(xiàn)狀及我國褐煤提質(zhì)技術(shù)發(fā)展趨勢初探[J].神華科技，2009,7（2） :17-22.
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