提高喷煤比的技术措施.docx

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提高喷煤比的技术措施

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提高喷煤比的技术措施

核心提示：

中国重点钢铁业平均喷煤比为137kg／t，比上年度提高2kg／t，创出中国历史最好水平；长钢喷煤比为192kg／t，宝钢集团为186kg／t，武钢为L73kg／t，太钢为162kg／t，尚有两个企业没有喷煤，有5个企业年喷煤比低于100kg／t。

这说明，中国高炉喷煤处于多层次阶段，尚有较大的提升潜力。

　　1．提高喷煤比的重大意义

　　高炉喷吹煤粉是炼铁系统结构优化的中心环节，是国内外高炉炼铁技术发展的大趋势，是中国钢铁工业发展的三大重要技术路线之一，对于钢铁企业节能降耗，降成本，实现环境友好有着重大的促进作用。

因此，各钢铁企业应当在努力提高喷煤比上下功夫。

　　1．1提高喷煤比，能够实现炼铁系统结构节能

　　据统计，全国重点钢铁企业焦化工序能耗为123．11kgce／t，而喷煤工序能耗仅为20～35kgce／t。

高炉多喷吹1吨煤粉，就能够节约炼铁系统工序约100kgce／t的能耗。

　　1．2多喷煤可减少高炉炼铁生产成本

　　当前，焦炭与喷粉一吨的差价在500～700元。

多喷煤，可有效地降低高炉铁的生产成本。

　　1．3多喷煤可降低炼焦过程的纠；境污染多喷煤，少用焦炭炼铁，就能够少生产焦炭。

这样，焦化厂就会减少外排污染物质。

　　1．4多喷煤可缓解中国主焦煤的短缺

　　中国主焦煤储量约占煤炭储量的1／4，而生产冶金焦的配煤要用50％以上的主焦煤，对于年产3．28亿吨焦炭的中国煤炭资源是有限的。

我们应当大力保护中国的煤炭资源，科学合理利用好煤炭。

高炉喷吹用煤是十分广泛的，能够完全不用主焦煤，这就降低了中国钢铁企业采购煤炭的成本。

　　1．5多喷煤，能够降低企业建设投资

　　中国喷煤车间的单位投资仅是焦化厂单位投资的12％～16％，为冶金焦部分投资的15％～20％。

因此，对于一些新建扩建高炉的钢铁企业来说，同时新建或扩建喷煤设施，不建设焦化厂，是会有较大的经济效益。

　　2．中国炼铁企业提高喷煤比有较大潜力

　　国际领先水平的高炉喷煤比是日本，达到过266kg／t的喷煤比。

宝钢高炉也曾达到过260kg／t的先进记录。

国内外先进水平的高炉喷煤比是在180～200kg／t。

虽然中国全国重点企业喷煤比为137kg/t，创出历史最好水平。

可是，距国际先进水平尚有较大差距。

中国钢铁工业协会和中国金属学会编制的《中国钢铁工业科学技术发展指南（～2020年）》中提出的高炉喷煤指标为：

～全国重点钢铁企业喷煤比要大于或等于160kg/t，～2020年喷煤比要大于或等于180kg／t。

　　3．影响提高喷煤比的因素分析

　　3．1高炉炉缸热量要充沛

　　正常生产的高炉炉缸热量是十分充沛的。

这是保证铁矿石被还原后，促使液态生铁和炉渣流动性好，渣铁易分离，炉渣脱硫效率高和透气性好的基本条件。

炉缸热量是用炉缸理论燃烧温度来表示。

在炼铁学中有计算理论燃烧温度的方法。

炉缸理论燃烧温度的合理值为2200±50℃。

炉缸热状态能够用两种方式表示：

一是物理热，也就是铁水温度，一般是在1450～1500℃；二是化学热，也就是生铁中的Si含量，一般是在0．4％～1．6％。

　　煤粉进入风口后首先是要消耗炉缸的热量。

首先是煤粉被加热，然后是煤中的挥发份燃烧和碳素燃烧。

因此，每喷吹10kg煤粉，无烟煤会使风口理论燃烧温度下降15％～20℃。

烟煤会使温度下降15％～20℃。

这样，就在喷煤的同时，要采取补偿炉缸热量的措施（高风温、富氧、脱温鼓风等），来使高炉生产能够正常进行。

　　3．2要提高煤粉在风口区的燃烧率

　　煤粉进入炉缸是进行煤粉受热后释放出挥发份的燃烧和固定碳的燃烧。

其燃烧率高低是取决于煤种选择（燃烧性好）、温度、含氧量（富氧或空气过剩系数），煤粉的比表面积和燃烧时间等。

我们希望煤粉在风口循环区内的燃烧率在85％以上，但一般条件下是在70％以上。

风口循环区内未燃烧粉在风口循环区以上还会进行燃烧和气化，但强度会大大减弱。

在高炉内，未燃烧粉会被高速的煤气流带出高炉，表现出高炉除尘灰中含碳量要增加，这是衡量煤粉燃烧率的重要标志。

　　未燃煤粉增多，会给高炉生产带来较大的负面影响。

未燃煤粉部分会积存于炉缸死焦堆的表面，与焦粉形或焦粉巢，焦粉巢阻碍煤气向中心渗透，进一步促成高炉中心煤气流减弱；高炉中部死料堆的增加，使软熔带形成的夜态渣铁向妒，缸边缘流去，易引起边缘地区的液泛产生。

而未燃煤粉的上升，会使焦炭的微孔彼堵塞，造成焦炭的透气性变差。

因此，高喷煤比的高炉会有高炉利用系数下降的现象。

　　炼铁学中有计算喷吹煤粉燃烧率的公式。

提高喷吹煤粉燃烧率的办法有，提高风温，进行高氧鼓风和延长煤粉的高炉内燃烧时间（即提高炉顶煤气压力，降低煤气流速）等。

　　3．3提高炉料柱透气性

（1）高炉料柱透气性好坏是用高炉煤气压差值来表示，即热风压力减去炉顶煤气压力值。

高炉工作者是利用炉料透气性指数进行工作。

不同容积的高炉，不同的炉料结构，会有不同高炉的合理透气性指数。

   高炉煤气流分布均匀，炉料透气性好，有利于煤粉充分燃烧，也有利于提高喷煤比。

提高炉料柱透气的办法有：

　　进行科学布料，使煤气流分布合理。

合理煤气流分布是要实现边缘和中心汽流都存在、适中。

其标志边缘是煤气中的CO2含量要高于中心，边缘温度大于100℃，中心在500℃～700℃。

实现上述目标的办法是在无料钟炉顶设备条件下，进行多环，不同角度的布料。

大高炉的焦层厚度在0．65～0．75m，中小高炉在0．5～0．6m。

（2）提高入炉矿含铁品位，减少渣量

　　在高炉内煤气阻力最大的地方是软熔带，也就是铁矿石开始熔化还原为FeO和铁，形成初渣，渣铁尚未分离，尚在软熔区间内，是在主要开始滴落至炉缸阶段。

如果高炉料含铁品位在60％以上，吨铁渣量为小于300kg，软熔带的煤气阻力会大大减少，也会减少高炉内出现炉渣液泛的现象。

　　（3）提高炼铁原燃料质量，特别是冷、热态状态下转鼓强度要高，烧结矿和球团矿的还原粉化率要低。

要求入炉料中小于5mm粒级的比例要少于5％，粒级在5～10mm所占炉料的比例要少于30％。

这时，高炉料料的透气性就会高。

我们还希望不同粒级的原燃料进行分级入炉。

也就是将5～25mm的粒级炉料与大于25mm的炉料分别入炉，以减少不同粒级炉料所产生的填充作用，不造成炉料之间的空隙小，透气性差的现象。

　　对于高喷煤比的大高炉，焦炭质量对高炉炼铁技术指标的影响会加大。

因此，要对焦炭的热性能进行考核。

希望反应后强度CSR≥65％，反应性CRI≤26％。

同时要求焦炭灰中K2O+Na2O的含量要<3．0kg／t，因为碱金属对于焦炭的坏破坏作用是很大的。

　　（4）炉料的成分和粒级组成要稳定

　　当前，影响中国高炉炼铁生产技术进步的最大因素是，炉料成分和粒级组成不稳定。

不稳定的炉料，会使高炉内的煤气流不稳定。

煤气流不稳定会造成高炉合理炉型的不稳定。

这是高炉生产的最大危害，对提高喷煤比来说也是不利因素。

　　国家烧结矿质量标准要求，含铁品位波动要在±0．5％，碱度波动为±0．05倍。

可是，当前原料供应紧源，价格攀升，使钢铁企业没有充分的货源，或稳定的供应基地，无法满足国家对烧结矿质量的要求。

这就造成了高炉生产是处于被动状态。

　　中国高炉炼铁的炉料结构是70％左右烧结矿，13％左右球团矿，10％～15％的天然块矿。

高碱度（在1．8～2．0）烧结矿转鼓强度高、还原性好。

采用链蓖机一回转窒工艺装备生产的球团矿原量要比竖炉工艺好。

天然块矿要求还原性能好的赤铁矿为好，含水份低、热爆裂性能差，粒度偏小为好。

　　（5）优化高炉操作技术会有效地提高炉料的透气性

　　实现优化布料，选择好适宜的料线，能够使煤气流分均匀。

实现低减度的造渣制度，能够改进炉渣的流动性。

科学操作的高炉会使炉缸热量充沛，宝钢生铁含Si在0．4％以下，但铁水温度在1500℃以上，为高喷煤比创造出良好条件。

所有的风口均应喷煤，不应有不喷煤的风口。

煤粉分配器要高位放置，避免风口喷煤量不均。

　　4．提高喷煤比的技术措施

　　4．1高风温是高喷煤比的基础

　　高风温会能够促进煤粉挥发份的蒸发和碳素燃烧，也是铁矿石进行还原的基本条件，同时也可有力增高氧的扩散速度。

因此说，高风温是补偿高煤比炉缸理论燃烧温度降低的最重要手段，也是提高煤粉燃烧率的最佳手段。

高炉喷吹煤粉要求热风温度要在1050℃左右。

低于这个温度，不可能实现高喷煤比。

一般来讲低于1000℃风温度的高炉是不适宜于喷煤。

　　高风温有显著的节焦效果。

不同风温基础，风温提高100℃的节焦效果不一样。

风温水平越高，节焦效果会下降。

风温在950℃时提高100℃风温，可节焦20kg/t;950-1050℃的基础风温，提高风温100℃时，可节焦15kg／t：

基础风温为1050-1150℃时，提高风温100℃，可节焦lOkg/t;大于1150℃时，风温提高100℃，只能节焦8kg／t。

　　风温升高100℃，可使风口理论燃烧温度升高60℃，允许多喷吹煤粉30～40kg／t，但高炉煤气的压差会升高5Kpa。

　　4．2富氧鼓风可提高喷煤比

　　高炉富氧鼓风1％，可提高风口理论燃烧温度40～50℃提高煤粉燃烧率1.51％，允许提高喷煤20～30kg/t。

　　高炉炼铁是以风为本，是活跃炉缸的最重要手段。

因此要求富氧时不能减风量。

炼铁界认为，喷煤比低于130kg／t时，能够不富氧，宝钢条件下，喷煤比小于165kg／t喷煤比，也能够不富氧。

氧是依靠电换来的，高炉炼铁富氧大于7％就会不经济。

我们建议给高炉配备专用制氧机（最好是变压吸附制氧，节电又操作灵活）而不去用炼钢的富余，深冷制氧。

　　4．3脱湿鼓风可提高喷煤比

　　高炉鼓风湿份每降低1g／m3时，风口前燃烧温度可提高5～6℃，可允许多喷煤粉1．5～2．0kg／t，降低焦比0．8～1．Okg／t。

　　4．4优化煤种进行多煤种混合喷吹

　　优比煤种是高炉喷煤的一项十分重要的工作。

所喷煤种的选择条件是：

含S．P．K和Na等有害杂质要少，灰分低（一般要低于所用焦炭的灰分），发热值高（含碳量大于85％），燃烧性能好和输送性能好等。

一般来讲，无烟煤可磨性差，发热值高，挥发份低，燃烧性低（特别是在高喷煤比时）。

烟煤的可磨性好，挥发份高，燃烧性能好，发热值低。

大多数企业混喷煤的挥发份控制在15％～25％，对烟煤的要求是挥发份在25％～37％。

　　4．5煤粉的粒度要求

　　对煤粉粒度的要求会直接影响制粉的能力，输送性能和煤粉在循环区的燃烧率。

各炼铁企业根据本单位的实际情况（风温、富氧率、喷煤比、煤种等）提出各单位对煤粉粒度的要求。

这样，喷煤的技术性和经济性会更科学。

一般企业要求煤粉的粒度是-200网目在60％以上，对于烟煤可大于50％，对于无烟煤在70％～80％以上。

但希望-325网目的比例要小于5％。

　　由于煤粉很细，刚磨出来的煤粉表面会有一层气膜，亚带有静电。

因此煤粉的流动性很好，存放时间不宜太长，一般要在8小时以内用完。

在保存过程中要有密封，含氧量低于2％，避开火源和高温，严防爆炸。

喷吹烟煤要采取有效的安全措施，用惰性气体输送。

　　英国开发成功粒煤喷吹，对喷吹煤粒度不再严格要求。

莱钢引进了该项技术，并己成功的应用于本企业。

　　5．高喷煤比的衡量标准

　　评价高炉炼铁节炼降耗的重要标志是，要实现炼铁低燃料比（焦比+煤比+小块焦比）。

国际先进水平的燃料比是低于500kg／t。

中国低燃料比企业有：

首钢464kg／t，宝钢483kg／t，太钢491kg／t，武钢488kg／t，鞍钢500kg／t，湘钢501kg／t。

她们的喷煤比分别为138kg／t、186kg／t、160kg／t、173kg／t、160kg／t、145kg／t。

这说明，不单纯追求高喷煤比，而是追求低燃料比。

　　提高喷煤比的条件应是，提高喷煤比后，不使高炉炼铁燃料比升高。

验证喷煤比标准的第二个方法是