高炉喷吹焦作煤试验研究.doc

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1、冶金之家网站高炉喷吹焦作煤试验研究周永平，赵德义，马辉(安阳钢铁集团有限责任公司)摘要：以焦作煤为研究对象，从煤质数据对比、燃烧率、可磨性、灰熔点、输送性能等方面加以研究。探讨了焦作煤的物理特性以及煤粉粒度、富氧率、风温对其燃烧性能的影响；以及煤粉粒度、水分对输送性能的影响；结果表明：增加烟煤比例可显著提高焦作煤的燃烧性能，提高焦作煤-200目粒度可改善焦作煤的燃烧性能和输送性能，焦作煤的水分应控制在1.0%～2.0%。关键词：高炉；喷吹煤粉；输送性能；燃烧率0前言高炉喷煤是当前各国高炉为降低生铁成本、减轻环境污染和优化工

2、艺结构所采取的主要技术手段[1]，因此，大幅度地提高高炉喷煤量是许多钢铁企业共同追求的目标。用喷吹煤代替冶金焦不但能够降低生铁成本，而且可以合理利用不适于炼焦的煤资源。采用多煤种混合喷吹，既扩大煤源使用范围，充分的利用当地煤资源，降低采购成本，又可以调整煤种使用特性，提高煤粉的燃烧率，减少高炉内的未燃煤粉，促进高炉顺行。焦作煤具有低灰、低硫、高发热值等特点，在高炉喷煤中混配一定比例可有效的提高混合煤的置换比，降低炼铁成本。下面笔者就焦作煤作为高炉喷吹用煤进行的试验研究做一介绍。1试验条件及方法1.1试验原料试验选定的喷吹用

3、煤包括鑫龙煤、焦作煤、潞安煤、冀中能源、九矿煤、鑫龙煤和神木煤等，其中神木为烟煤，其余为无烟煤，筛分后作为试验用样煤(粒度≤100目)。煤粉的工业分析及发热值见表1。1.2试验装置试验使用喷煤燃烧模拟试验装置如图1所示。设备由送风系统、喷吹系统、燃烧系统、控温系统、取样系统等几个部分组成。该装置模拟高炉风口的燃烧条件，用燃烧炉模拟高炉风口的煤粉燃烧状况，将经过干燥的煤粉喷进燃烧炉中，进行煤粉燃烧率的测定。实验控制参数模拟安钢高炉生产条件确定。1.3试验方法该试验模拟煤粉高炉风口燃烧条件，先将试验炉加热到试验所需温度，再将制

4、好的煤粉试样倒入喷吹系统进行喷吹，煤粉在燃烧炉进行燃烧，燃烧完毕后，收集燃烧残余物，将残余物置于马弗炉脱碳处理，处理后进行燃烧率计算。冶金之家网站煤粉输送性能是煤粉喷吹的重要工艺参数，高炉大喷煤要求煤粉能够稳定均匀地输送。煤粉的输送性能不仅反映对煤粉输送过程的影响，还反映输送气体对煤粉在流化喷吹罐和输送管道内流动状态的影响。因此，输送性能是煤粉物理性能和输送气体流动状态的综合反映，是一个动态工艺参数。煤粉输送试验用煤粉的粒度全部小于100目，-200目的比例根据试验方案确定。将试验用煤粉先利用干燥箱烘干，然后按设计的试验方

5、案配制一定的水分含量，混匀后，在密封状态下润湿2h后再进行试验。2试验结果与分析2.1煤质分析试验用煤煤质试验分析，结果见表2、表3、表4。由表1、表2、表3、表4可以看出，焦作煤具有较高的固定碳含量、较低挥发份及适中的灰分，发热值与其它喷吹无烟煤煤相近，稍高于鑫龙煤，是典型的无烟煤。从元素分析看，焦作煤中的氢元素含量(Hd)和氧元素含量(Od)与其它无烟煤中是比较低的，这说明焦作煤的变质程度比较高，是一种高煤化度的无烟煤，增加焦作煤的配比可降低混合煤的爆炸性，增加喷吹混合的安全性。焦作煤的灰成分中碱酸比[(Fe2O3+C

6、aO+MgO)/(SiO2+Al2O3+TiO2)]较其它无烟煤高，但比神木煤低，尤其是CaO含量较高达到9%以上，研究表明[2]：煤灰中较高碱酸比和CaO均有利于改善该种煤的反应性和降低高炉冶炼的渣量，提高该煤种的燃烧率。作为无烟煤，焦作煤的灰熔点与其他无烟煤相近，高于神木煤，较高的灰熔点可避免煤灰在风口前结渣等。煤的可磨性指数的大小与煤炭的煤化度有关，一般说来无烟煤的煤化度比较高，硬度大，可磨性指数比较低，不易磨细。焦作煤作为高变质煤其可磨性在以上喷吹煤中最低，较差的可磨性可导致磨煤时电耗升高。但研究表明[3]，烟煤与

7、无烟煤的混配中，可磨性指数上下波动，有时会高于其可磨性指数的加权平均值。2.2燃烧率2.2.1单一煤种燃烧冶金之家网站单种煤的性能是混合煤性能的基础，对安钢所用主要单种煤进行了燃烧试验。实验条件为风温1150℃，煤比150kg/t，富氧率2.5%，粒度-200目95%。实验结果如图2所示。由图2可以看出，在安钢所用单种煤中，神木煤的燃烧率远远的高于其它煤种，这是因为：①不同的喷吹煤种着火温度也不同，含固定碳较低，挥发分较高的煤种着火温度通常较低，因此在条件相同时，离开风口回旋区前煤粉有较长的燃烧时间和较大的燃烧空间，在风口

8、回旋区有较高的燃烧率；②根据煤粉燃烧理论，在高炉喷煤条件下，烟煤之所以燃烧率较高是由于含有较高的挥发分，大量挥发分逸出后迅速燃烧放热，加快了颗粒表面温度升温的速率，缩短了气固相着火延迟时问。促进残碳颗粒的燃烧，因而挥发分含量高的煤种燃烧性能好；③从煤的结构来看，烟煤由于挥发份的逸出，在煤粉颗粒的表面和内