高炉喷煤经济效益分析

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1、高炉喷煤经济效益分析高炉喷煤的目的在于最大幅度地节约焦炭，同时改善高炉炼铁技术指标，从而产生经济效益。人们对于高炉喷煤，用煤代替置换焦炭的还原剂，发热剂的作用，以减少价格昴贵的焦炭的消耗，已普遍认同。而对高炉喷煤可以改善高炉炼铁的技术指标的认识并非十分深刻。为此在分析、计算高炉喷煤经济效益时，有必要先论述一下高炉喷煤对高炉炼铁的影响及其机理。一、炉缸燃烧反应在高炉冶炼过程中所起的作用1.焦炭和煤粉喷吹物，在风口前燃烧，放出热量是高炉冶炼过程中的主要热量来源。高炉冶炼所需热量有：炉料予热、煤粉喷吹物的予热和气化燃烧、水分蒸发

2、和分解、炭酸盐的分解、直接还原吸热、渣铁熔化过热、煤气带走热量等，大部分是由风口前焦炭及含H2，C喷吹物（煤粉）燃烧所提供的。2.炉缸燃烧反应，产生还原气体CO和H2，为炉身中上部固体炉料的间接还原提供还原剂。并与其它燃烧产物一起，在上升过程中将热量带到上部起传热介质的作用。3.由于炉缸燃烧反应过程中，固体焦炭燃烧不断的变成气体而上升，为炉料的下降提供了自由空间，保证炉料的不断下降。4.风口前燃料的燃烧状态，影响煤气流的初始分布，从而影响整个炉缸的气流分布和高炉顺行。5.炉缸燃烧反应决定炉缸温度水平和分布，从而影响造渣，脱

3、硫和生铁的最终形成过程及炉缸工作的均匀性。也就是说炉缸燃烧反应，影响生铁的质量。所以炉缸燃烧反应在高炉冶炼过程中，起着极为重要的作用。二、炉缸燃烧反应特点及炉缸煤气成分对高炉冶炼过程的影响。高炉炉缸燃烧反应与其它的燃烧反应不同，它是在充满焦炭，没有过剩氧的条件下进行的，燃烧的最终产物是CO、H2、N2等。从炉缸燃烧反应特点，可知炉缸煤气成分主要是由还原气体CO、H2和不参加还原的惰性气体N2所组成，煤气中的还原气体CO、H2浓度增加，可提高煤气的还原能力，增加间接还原，减少直接还原。特别是煤气中H2浓度增加，不仅提高煤气的

4、还原气体浓度，而且由于H2的粘度低其扩散系数是CO的3~5倍，所以大大提高了煤气的渗透力。另外H2的反应速度也高于CO的反应速度。炉缸煤气中含CO、H2的浓度增加，有利于还原反应的进行，改善高炉的冻炼技术指标。三、喷煤对高炉炼铁技术指标的影响高炉喷煤后的炉况与全焦冶炼的炉况相比有以下几方面不同：焦比降低、回旋区范围扩大、煤气量增加、中心气流发展，直接还原度降低，炉顶煤气温度升高，由于热补偿的需要，热风温度提高。1.喷煤炉缸工作状态全焦及喷煤时，回旋区燃烧后的各项理化参数列于表1（按风温1000℃，湿分2%，全焦冶炼焦比59

5、8kg/t铁，喷煤时的喷吹量按经验置换比折换成焦炭量后，使焦比仍保持598kg/t铁）。表1项目燃料比kg/t铁焦炭kg/t铁煤粉kg/t铁炉缸煤气每吨铁煤气量m3每立方米鼓风煤气量m3每公斤燃料煤气量m3总热量G/t铁理论燃烧温度℃COH2N2m3%m3%m3%全焦冶炼598598663.9735.2130.771.631191.0363.161885.771.22583.63026.6312312喷吹煤粉623523100683.3134.5578.343.961216.1261.491973.771.26014.48

6、116.2822108以全焦冶炼为基础,喷煤100kg/t铁时回旋区燃烧反应后各项理化参数的增减变化列于表2喷吹量kg/t铁炉缸煤气含H2%炉缸煤气含CO+H2%CO+H2+N2CO+H2炉缸变化吨铁炉缸煤气参变化吨铁总热功当量变化理论燃烧温度变化全焦11.6316.841.01.01.01.0喷煤1003.9638.511.0961.0470.9470.912从表1、2可见1）每喷100kg/t铁煤粉，炉缸煤气量较全焦冶炼增加4.7%；炉缸总热量减少5.3%；理论燃烧温度降低204℃2）喷煤，炉缸煤气中H2和CO+H2成

7、分量显著增加，H2粘度低，热导率较其它气体高7~10倍，从而提高了煤气向炉缸中心渗透能力，中心温度升高，煤气流向中心发展，炉缸煤气分布和炉缸热量分布均匀。3）煤气含H2增多，加速矿石还原过程，约2/3以上的H2代替C参加直接还原，每公斤H2代替C参加直接还原反应时可节省热量65.544MJ，且直接还原度明显降低。因此，喷煤时，虽然炉缸总热量收入减少，但由于炉料加热和还原过程改善减少了炉料进入炉缸后的热耗，所以炉缸热量仍然充沛，炉缸工作状态良好。总之高炉喷煤大幅度降低焦比，同时改善高炉的技术指标，而产生可观的经济效益。技术中

8、心任世臣2007,11,20