高爐極限噴煤

1、高爐噴吹煤高爐噴吹煤粉技術(shù)在中國始于上世紀年代之間，當時采用陽泉煤業(yè)集團（前身為陽泉礦務局）洗精無煙煤作為工業(yè)性試驗對象，分別在北方鞍鋼及首鋼等地試驗成功，其中陽泉煤業(yè)集團二礦洗煤廠即專門根據(jù)鞍鋼對高爐噴吹煤產(chǎn)品的需求而設(shè)計的，煤炭洗選質(zhì)量指標也一直沿襲了試驗取得成功后由陽泉礦務局統(tǒng)一制定的系列產(chǎn)品標準（無煙煤）。目錄1概述2技術(shù)發(fā)展路徑3技術(shù)經(jīng)濟效應7重大意義8中國國際差距9關(guān)鍵技術(shù)10關(guān)鍵設(shè)備高爐噴吹煤概述高爐噴吹煤高爐噴吹煤產(chǎn)品在得到工業(yè)性、大面積推廣應用的半個世紀以來，隨著國內(nèi)鋼鐵產(chǎn)能的日益增大及高爐煤粉噴吹關(guān)鍵技術(shù)的不斷進步和完善，市場需求逐漸擴大，特別是隨著中國優(yōu)質(zhì)煉焦煤資源的日漸

2、匱乏，高爐噴吹煤在鋼鐵冶煉工藝環(huán)節(jié)的地位日益提高，在節(jié)約鋼鐵行業(yè)冶煉成本等方面，正在扮演著越來越重要的角色。其實高爐噴吹煤作為冶金用途而問世的初衷即決定了這樣的趨勢：以煤粉部分替代冶金焦炭，使高爐煉鐵焦比降低，生鐵成本下降；調(diào)劑爐況熱制度及穩(wěn)定運行；噴吹的煤粉在高爐風口前氣化燃燒降低理論燃燒度，為維持理，需要補償，這就為高爐使用高風和富氧鼓風創(chuàng)造了條件；噴吹煤粉替代部分焦炭，一方面可節(jié)約焦化投資，少建焦爐，減少焦化引起的空氣污染；另一方面可大大緩解煉焦煤供求緊張的狀況。高爐噴吹煤技術(shù)發(fā)展路徑起初全部采用無煙煤做噴吹燃料，因為噴吹替代焦炭主要用到的是煤炭中的固定碳元素，采用無煙煤噴吹正好迎合了這

3、樣的需求和想法。后來，由于無煙煤供給的有限性及其原煤儲量不斷減少，市場價格也逐漸攀升，采用更廉價、蘊藏更豐富的長焰煤與無煙煤混合噴吹成為鋼鐵企業(yè)進一步降低冶煉成本的追求目標。經(jīng)過許多研究和試驗，在混合煤炭磨粉及噴吹過程中采用氮氣惰化技術(shù)，從而為系統(tǒng)增加安全性、防止煤粉爆炸，是取得混合噴吹的關(guān)鍵技術(shù)。氮氣保護系統(tǒng)的試驗成功使煙煤作為噴吹燃料進入實質(zhì)階段。根據(jù)各廠系統(tǒng)運轉(zhuǎn)的不同狀況，北方多數(shù)鋼廠已經(jīng)將煙煤混合的比例提高到一之間，而且煙煤噴吹的加入可以活化高爐還原氣氛，為高爐還原鐵提供更多的氫元素。再后來也就是最近兩年，由于無煙煤資源的再度緊缺，貧瘦洗精煤也逐漸走入市場，南方武鋼、馬鋼等將三種煤的混

4、合比例一度穩(wěn)定在111且取得了較好的經(jīng)濟效應?？梢灶A見，未來作為節(jié)約成本的關(guān)鍵技術(shù)，采用三種煤炭資源混合噴吹是發(fā)展方向。高爐噴吹煤煤比呈現(xiàn)逐年上升的趨勢，并且逐漸成為鋼鐵企業(yè)不可缺少的爐料之一。鋼鐵業(yè)經(jīng)過最近幾年的快速擴張，國內(nèi)煉焦煤資源及冶金焦的供給正在成為“瓶頸”因素。不象前些年，高爐噴吹煤資源不足，可以多用焦炭、少噴煤，而現(xiàn)在變得可調(diào)整的空間和余地越來越小。按照鋼鐵工業(yè)協(xié)會最近幾年的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，國內(nèi)重點大中型鋼鐵企業(yè)平均噴煤比年為噸，年達到噸，年可達噸以上，同時，入爐焦比呈逐年下降的趨勢。高爐噴吹煤技術(shù)經(jīng)濟效應高爐噴吹煤在生鐵冶煉環(huán)節(jié)的主要作用是部分替代冶金焦，降低焦炭消耗量。另外可提高高

5、爐風，加大冶煉強度，提高生鐵產(chǎn)量水平。對高爐噴吹煤市場的分析應主要聚焦于對焦炭與高爐噴吹煤相互替代經(jīng)濟效應的判斷。以北方市場各種原料煤及焦炭的采購價格為依據(jù)，粗略推算一下噴噸煤粉可節(jié)約冶煉成本的幅度：計算基礎(chǔ)取煙煤與無煙煤的混合比例考慮的上限7,則一噸煤粉的混合采購成本元噸，再考慮的管道泄露煤粉損失，綜合采購成本元噸，繼續(xù)考慮噴吹煤置換焦炭的比例0同時考慮噴煤磨粉車間的人工及電力成本（元噸），把噴吹煤成本換算至與焦炭可比，則最元噸。最終噴元噸。與年元噸。最終噴元噸。與年元噸擴大了噸煤粉置換冶金焦的經(jīng)濟效益可達期間相對穩(wěn)定的噴吹煤與冶金焦的價格差元噸之多。高爐噴吹煤與冶金焦之間相互替代的功效及價

6、格差距大幅度擴大，為高爐噴吹煤市場穩(wěn)定上行提供了有力支撐。高爐噴吹煤重大意義1減少煉焦過程對環(huán)境的污染。高爐噴煤代替焦炭，就減少了高爐煉鐵對焦炭的需求。減少焦炭的需求，就可以使焦爐少生產(chǎn)焦炭。焦爐少生產(chǎn)焦炭或少建焦爐，就可以減少對環(huán)境的污染。2緩解國內(nèi)主焦煤的短缺，優(yōu)化煉鐵系統(tǒng)用能結(jié)構(gòu)。煉焦配煤一般需要配以上的主焦煤，以滿足高爐煉鐵對焦炭質(zhì)量方面的要求。噴吹煤粉的煤種廣泛，可以不使用主焦煤。這就緩解了國內(nèi)主焦煤的短缺，同時也降低了煉鐵系統(tǒng)的購煤成本。3高爐噴煤可以實現(xiàn)結(jié)構(gòu)節(jié)能。年中國重點鋼鐵企業(yè)焦化工序能耗為/，噴煤的制粉和噴吹所需的能耗在/。高爐每噴吹煤粉，就可以產(chǎn)生煉鐵系統(tǒng)用能結(jié)構(gòu)節(jié)約/的

7、效果。4高爐噴煤可降低煉鐵系統(tǒng)的投資。據(jù)統(tǒng)計，國外建設(shè)噴煤車間的投資是焦化廠單位投資的5%,轉(zhuǎn)換為冶金焦的單位投資是%;中國噴煤車間的單位投資是焦化廠建設(shè)單位投資的%,為冶金焦部分投資的%。所以，在新建和擴容高爐時，噴煤車間必須同步實施，這樣會有較大的經(jīng)濟效益。、煤粉代替焦炭會有巨大的經(jīng)濟效益。目前，焦炭和煤粉的每噸價差在元。一個年產(chǎn)萬的煉鐵企業(yè)，如果噴煤比在/t就可以年噴吹萬煤粉，代替的等量的焦炭，可以產(chǎn)生年降低萬元的煉鐵成本。6提高企業(yè)勞動生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)運行費。噴煤車間的員工人數(shù)和生產(chǎn)運行費用要比焦化廠少，這樣就可以產(chǎn)生因高爐噴煤而提高鋼鐵企業(yè)勞動生產(chǎn)率、障低生產(chǎn)運行費用的效果。高爐噴吹

8、煤中國國際差距據(jù)統(tǒng)計，年中國大中型鋼鐵企業(yè)高爐噴煤比/,比上年度提高/,全年重點鋼鐵企業(yè)噴煤總量為萬，創(chuàng)出中國歷史最好水平。年全國有個企業(yè)噴煤比超過/，他們是：寶鋼股份、長治、武鋼、石鋼、新興鑄管、江陰興澄、邢臺、天鐵和韶關(guān)、中國煉鐵企業(yè)噴煤技術(shù)發(fā)展不平衡，年在全國重點鋼鐵企業(yè)之中尚有一個企業(yè)沒有噴煤，還有個企業(yè)年平均噴煤比低于/。中國高爐噴煤水平與國際先進水平尚有較大差距，國際領(lǐng)先的高爐噴煤比是/，寶鋼也曾達到過/的水平。國際先進水平的噴煤比為/。中國鋼鐵工業(yè)科學與技術(shù)發(fā)展指南年中提出了高爐噴煤指標：年全國重點鋼鐵企業(yè)噴煤量三/t年全國重點鋼鐵企業(yè)噴煤量三/g高爐噴吹煤關(guān)鍵技術(shù)高噴煤比的關(guān)鍵

9、技術(shù)是：保持爐缸熱量充沛技術(shù)，提高煤粉燃燒率技術(shù)，提高爐料透氣性技術(shù)和煤焦置換比高的相關(guān)技術(shù)。保持爐缸熱量充沛技術(shù)高爐煉鐵正常生產(chǎn)需要爐缸有充沛的熱量，以保證鐵礦石還原，渣鐵流動性好、易分離，爐渣脫硫率高和透氣性好。爐缸熱量是用爐缸理論燃燒溫度來表示。爐缸熱量充沛是要求爐缸的溫度和熱量要高。理論燃燒溫度在土視為合理值。煤粉噴進風口后需要吸收熱量。首先是煤粉被加熱，然后是揮發(fā)分燃燒和碳素燃燒。這樣，每噴吹無煙煤會使爐缸溫度下降,煙煤會使爐缸溫度下降。噴煤量大于/會使爐缸溫度下降以上。高噴煤比會使爐缸溫度下降幅度更大。為使爐缸溫度保持在土0合理范圍內(nèi)，就需要采取保持爐缸溫度的技術(shù)措施，具體辦法是：

10、1提高熱風溫度：熱風溫度升高,可使爐缸理論燃燒溫度升高0,允許多噴/煤粉。TOC o 1-5 h z、進行富氧鼓風：富氧率提高,爐缸理論燃燒溫度升高,允許多噴煤粉/t、進行脫濕鼓風:鼓風濕度每降低/,理論燃燒溫度升高,允許多噴/煤粉。提高煤粉燃燒率技術(shù)煤粉在爐缸內(nèi)的燃燒包括可燃氣體煤粉受熱分解而來的分解燃燒和固態(tài)碳煤粉分解后殘留碳表面燃燒。這些燃燒情況取決于溫度、氧氣含量和煤粉的比表面積和燃燒時間。寶鋼測定高爐噴煤比在/、/、/時，煤粉在風口回旋區(qū)的燃燒率分別為%、.和.。這說明還要有左右的煤粉要在風口回旋區(qū)以上的爐料中進行燃燒和氣化。高爐內(nèi)未能燃燒的煤粉將會被高速的煤氣流帶出高爐，致使煤氣除

11、塵灰中的含碳量增多。所以說，除塵灰中含碳量多少，是煤粉燃燒率高低的重要標志。提高煤粉燃燒率的技術(shù)措施是：提高熱風溫度：噴煤比在/需要有以上的熱風溫度。進行富氧鼓風：既可提高爐缸溫度，又提供了氧氣助燃劑，噴煤比在/時需要富氧以上;在燃燒學理論上，要求要有以上的空氣過剩系數(shù)。提高煤粉的比表面積：要求煤粉粒度網(wǎng)目要大于。采用煙煤和無煙煤混合噴煤煙煤中的揮發(fā)分遇高溫時要分解，致使煤粉爆裂，增加煤粉比表面積。進行脫濕鼓風：可以產(chǎn)生提高爐缸溫度和鼓風中氧氣含量的效果。將鼓風溫度控制在左右。提高爐頂煤氣壓力，減小煤氣流速，延長煤粉在爐內(nèi)燃燒的時間，降低煤氣壓力差。據(jù)測算，煤粉在爐缸的燃燒時間在內(nèi)，其加熱速度

12、/s提高料柱透氣性技術(shù)高爐正常操作要維持一個合理的煤氣壓差值，即熱風壓力減去爐頂壓力的數(shù)值。一些高爐工作者采用爐料透氣性指數(shù)來操作高爐。料柱透氣性高低是由多方面因素所決定的，只有采取綜合措施才能提高料柱的透氣性。提高高爐入爐礦含鐵品位，減少渣量。高爐內(nèi)煤氣阻力最大的地方是軟熔帶。特別是鐵礦石剛開始熔化，還原成和形成初渣，渣鐵尚未分離，尚未滴落至爐缸。如果高爐入爐品位在0以上，噸鐵渣量小于，煤氣的阻力會大大縮小，也會減少爐渣液泛現(xiàn)象。提高焦炭質(zhì)量，特別是焦炭的熱性能，會大大提高爐料柱透氣性。焦炭在高爐內(nèi)是起骨架作用。特別是在高噴煤比條件下，焦比低，焦炭的骨架的作用就更加重要了。可以說，焦炭的質(zhì)量

13、好壞決定了高爐的容積大小和噴煤比水平的高低。高噴煤比對焦炭質(zhì)量的要求是：在以上，小于，灰分小于%，硫分小于65熱強度,熱反應性。對于，以上容積的大高爐，噴煤比在/以上時，要求焦炭質(zhì)量要更好一些：三5,W%,灰份W2%，硫份W%,三%,W%。同時要求焦炭中的含量要/k爐料成分、性能穩(wěn)定、均勻爐料成分穩(wěn)定是指煉鐵原料含鐵及雜質(zhì)和堿度波動范圍小。工業(yè)發(fā)國家要求燒結(jié)礦含鐵波動范圍是土%5堿度波動倍。我國煉鐵企業(yè)要求是鐵份波動土%,堿度波動土倍。因為含鐵品位和堿度的波動會造成軟熔帶透氣性的巨大變化高硅鐵和高堿度渣熔化溫度高，流動性差。鐵礦石的軟化溫度、軟化溫度區(qū)間、熔滴溫度和熔滴溫度區(qū)是鐵礦石冶金性能的

14、重要指標，對于煉鐵技經(jīng)指標和爐料透氣性有重大影響。所以要求爐料的冶金性能要穩(wěn)定。要求爐料粒度要均勻，就是減少爐料在爐內(nèi)的填充作用。如果爐料粒度大小不均且混裝，就會使爐料空間減少。如同個蘋果之間夾著乒乓球，造成空間減小。我們希望爐料的空間有0，以利于煤氣流的暢通。要求爐料中粒度的含量要小于。一定不要超過%，否則會對爐料的透氣性產(chǎn)生重大影響。煉鐵原料燒結(jié)、球團、塊礦的轉(zhuǎn)鼓強度高、熱穩(wěn)定性好、還原性能好、性能穩(wěn)定等為高爐順行創(chuàng)造良好條件，提高燒結(jié)礦堿度在倍的堿變，會使轉(zhuǎn)鼓強度高、冶金性能好的優(yōu)點。連篦機回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)的球團礦質(zhì)量和工序能耗均比豎爐所生產(chǎn)的球團好。入爐的塊礦要求是含水分低、熱爆裂性差、還原

15、性能好、粒度偏小。優(yōu)化高爐操作技術(shù)會有效地提高爐料透氣性。大高爐采用大礦批，使焦炭料層厚度在，在變動焦炭負荷時，也不要輕易變動焦炭的料層厚度。使高爐內(nèi)的焦炭起到透氣窗的作用，對于保持和提高高爐爐料的透氣性十分重要。優(yōu)化布料技術(shù)料批、料線、布料方向等和適宜的鼓風動能調(diào)整風口徑和風口長度）可以實現(xiàn)高爐內(nèi)煤氣流均勻分布，同時有增加爐料透氣性的作用。合理的鼓風動能使爐缸活躍，布料合理可以實現(xiàn)煤粉在爐料中充分燃燒，減少未燃煤產(chǎn)生量。穩(wěn)定高爐的熱制度、送風制度、裝料制度、造渣制度會給高爐的高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、低耗、長壽、高噴煤比帶來有利條件。高爐生產(chǎn)需要穩(wěn)定。穩(wěn)定操作會創(chuàng)造出煉鐵的高效益。減少人為因素，提高對高爐

16、生產(chǎn)的現(xiàn)代化管理水平，會促進煉鐵生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展。提高煤焦置換比技術(shù)上述個小節(jié)中所講述的技術(shù)也均是提高煤焦置換比的技術(shù)。本節(jié)從噴煤管理角度來分析提高煤焦置換比的因素。提高噴吹煤的質(zhì)量。因為噴吹煤粉的品種廣泛，所以要求煤的質(zhì)量應是好磨、含碳鏈高要求煤粉的灰份一定要低于焦炭的灰分含量）含硫低、流動性好等。煤粉中含有總量要小于因為、在高爐內(nèi)會造成結(jié)瘤和焦炭易產(chǎn)生裂紋，致使焦炭強度下降。煤粉噴吹要均勻，高爐所有風口均要噴煤，流量要實現(xiàn)均勻、穩(wěn)定。高爐均勻噴吹煤粉，會使高爐每個風口的鼓風動能一致，并會使爐缸熱量分配均勻，促使高爐生產(chǎn)順行和噴煤量的提高，進而煤焦置換比得到提高。為保證各風口噴煤量均勻，建議將

17、煤粉分配器高位安置，使各單只管路盡量長短相近，不讓煤粉走捷徑個別風口多噴的現(xiàn)象出現(xiàn)。采用煙煤和無煙煤混噴有利于提高噴煤比和煤焦置換比。煙煤揮發(fā)高，且含有一定水分，進入風口后會爆裂，促進分解燃燒和殘?zhí)既紵紵矢?。建議煙煤配比在左右。配比太高后管路的安全措施要加強，并且煤粉含碳量下降會造成煤焦置換比降低的現(xiàn)象。關(guān)于高爐噴煤比高低的衡量標準。因各煉鐵企業(yè)生產(chǎn)條件的不同，高爐極限的高噴煤比數(shù)值是不同的，但是，行業(yè)對于噴煤極限值的認識是一致的：在增加噴煤量的同時，高爐燃料比沒有升高，這是個最佳噴煤值。驗證的第二個方法就是：高爐煤氣除塵會中的含碳量沒有升高，洗滌水中沒有浮上一層如油一樣的碳粉。提高煤

18、技術(shù)措施1提高熱風溫度：噴煤比在/需要有以上的熱風溫度。2進行富氧鼓風：既可提高爐缸溫度，又提供了氧氣助燃劑，噴煤比在/時需要富氧以上；在燃燒學理論上，要求要有以上的空氣過剩系數(shù)。3提高煤粉的比表面積：要求煤粉粒度網(wǎng)目要大于5。采用煙煤和無煙煤混合噴煤煙煤中的揮發(fā)分遇高溫時要分解，致使煤粉爆裂，增加煤粉比表面積。、進行脫濕鼓風：可以產(chǎn)生提高爐缸溫度和鼓風中氧氣含量的效果。將鼓風溫度控制在左右。、提高爐頂煤氣壓力，減小煤氣流速，延長煤粉在爐內(nèi)燃燒的時間，降低煤氣壓力差。據(jù)測算，煤粉在爐缸的燃燒時間在內(nèi)，其加熱速度/O提高料柱透氣性技術(shù)高爐正常操作要維持一個合理的煤氣壓差值，即熱風壓力減去爐頂壓力

19、的數(shù)值。一些高爐工作者采用爐料透氣性指數(shù)來操作高爐。料柱透氣性高低是由多方面因素所決定的，只有采取綜合措施才能提高料柱的透氣性。1提高高爐入爐礦含鐵品位，減少渣量。高爐內(nèi)煤氣阻力最大的地方是軟熔帶。特別是鐵礦石剛開始熔化，還原成和形成初渣，渣鐵尚未分離，尚未滴落至爐缸。如果高爐入爐品位在0以上，噸鐵渣量小于，煤氣的阻力會大大縮小，也會減少爐渣液泛現(xiàn)象。2提高焦炭質(zhì)量，特別是焦炭的熱性能，會大大提高爐料柱透氣性。焦炭在高爐內(nèi)是起骨架作用。特別是在高噴煤比條件下，焦比低，焦炭的骨架的作用就更加重要Y。可以說，焦炭的質(zhì)量好壞決定Y高爐的容積大小和噴煤比水平的高低。高噴煤比對焦炭質(zhì)量的要求是：在以上，

20、小于,灰分小于,硫分小于65熱強度,熱反應性。對于，以上容積的大高爐，噴煤比在/以上時，要求焦炭質(zhì)量要更好一些：N%,W%,灰份W.%,硫份W%,三5,W%。同時要求焦炭中的含量要/k、爐料成分、性能穩(wěn)定、均勻。爐料成分穩(wěn)定是指煉鐵原料含鐵及雜質(zhì)和堿度波動范圍小。工業(yè)發(fā)國家要求燒結(jié)礦含鐵波動范圍是土%,堿度波動倍。我國煉鐵企業(yè)要求是鐵份波動%,堿度波動倍。因為含鐵品位和堿度的波動會造成軟熔帶透氣性的巨大變化高硅鐵和高堿度渣熔化溫度高，流動性差。鐵礦石的軟化溫度、軟化溫度區(qū)間、熔滴溫度和熔滴溫度區(qū)是鐵礦石冶金性能的重要指標，對于煉鐵技經(jīng)指標和爐料透氣性有重大影響。所以要求爐料的冶金性能要穩(wěn)定。要

21、求爐料粒度要均勻，就是減少爐料在爐內(nèi)的填充作用。如果爐料粒度大小不均且混裝，就會使爐料空間減少。如同個蘋果之間夾著乒乓球，造成空間減小。我們希望爐料的空間有。,以利于煤氣流的暢通。要求爐料中粒度的含量要小于，一定不要超過%，否則會對爐料的透氣性產(chǎn)生重大影響。煉鐵原料燒結(jié)、球團、塊礦的轉(zhuǎn)鼓強度高、熱穩(wěn)定性好、還原性能好、性能穩(wěn)定等為高爐順行創(chuàng)造良好條件，提高燒結(jié)礦堿度在倍的堿變，會使轉(zhuǎn)鼓強度高、冶金性能好的優(yōu)點。連篦機回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)的球團礦質(zhì)量和工序能耗均比豎爐所生產(chǎn)的球團好。入爐的塊礦要求是含水分低、熱爆裂性差、還原性能好、粒度偏小。、優(yōu)化高爐操作技術(shù)會有效地提高爐料透氣性。大高爐采用大礦批，使焦炭料層厚度在，在變動焦炭負荷時，也不要輕易變動焦炭的料層厚度。使高爐內(nèi)的焦炭起到透氣窗的作用，對于保持和提高高爐爐料的透氣性十分重要。優(yōu)化布料技術(shù)料批、料線、布料方向等和適宜的鼓風動能調(diào)整風口徑和風口長度，可以實現(xiàn)高爐內(nèi)煤氣流均勻分布，同時有增加爐料透氣性的作用。合理的鼓風動能使爐缸活躍，布料合理可以實現(xiàn)煤粉在爐料中充分燃燒，減少未燃煤產(chǎn)生量。穩(wěn)定高爐的熱制度、送風制度、裝料制度、造渣制度會給高爐的高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、低耗、長壽