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1、冶金之家網(wǎng)站高爐噴吹焦作煤試驗(yàn)研究周永平，趙德義，馬輝(安陽(yáng)鋼鐵集團(tuán)有限責(zé)任公司)摘要：以焦作煤為研究對(duì)象，從煤質(zhì)數(shù)據(jù)對(duì)比、燃燒率、可磨性、灰熔點(diǎn)、輸送性能等方面加以研究。探討了焦作煤的物理特性以及煤粉粒度、富氧率、風(fēng)溫對(duì)其燃燒性能的影響；以及煤粉粒度、水分對(duì)輸送性能的影響；結(jié)果表明：增加煙煤比例可顯著提高焦作煤的燃燒性能，提高焦作煤-200目粒度可改善焦作煤的燃燒性能和輸送性能，焦作煤的水分應(yīng)控制在1.0%～2.0%。關(guān)鍵詞：高爐；噴吹煤粉；輸送性能；燃燒率0前言高爐噴煤是當(dāng)前各國(guó)高爐為降低生鐵成本、減輕環(huán)境污染和優(yōu)化工
2、藝結(jié)構(gòu)所采取的主要技術(shù)手段[1]，因此，大幅度地提高高爐噴煤量是許多鋼鐵企業(yè)共同追求的目標(biāo)。用噴吹煤代替冶金焦不但能夠降低生鐵成本，而且可以合理利用不適于煉焦的煤資源。采用多煤種混合噴吹，既擴(kuò)大煤源使用范圍，充分的利用當(dāng)?shù)孛嘿Y源，降低采購(gòu)成本，又可以調(diào)整煤種使用特性，提高煤粉的燃燒率，減少高爐內(nèi)的未燃煤粉，促進(jìn)高爐順行。焦作煤具有低灰、低硫、高發(fā)熱值等特點(diǎn)，在高爐噴煤中混配一定比例可有效的提高混合煤的置換比，降低煉鐵成本。下面筆者就焦作煤作為高爐噴吹用煤進(jìn)行的試驗(yàn)研究做一介紹。1試驗(yàn)條件及方法1.1試驗(yàn)原料試驗(yàn)選定的噴吹用
3、煤包括鑫龍煤、焦作煤、潞安煤、冀中能源、九礦煤、鑫龍煤和神木煤等，其中神木為煙煤，其余為無(wú)煙煤，篩分后作為試驗(yàn)用樣煤(粒度≤100目)。煤粉的工業(yè)分析及發(fā)熱值見(jiàn)表1。1.2試驗(yàn)裝置試驗(yàn)使用噴煤燃燒模擬試驗(yàn)裝置如圖1所示。設(shè)備由送風(fēng)系統(tǒng)、噴吹系統(tǒng)、燃燒系統(tǒng)、控溫系統(tǒng)、取樣系統(tǒng)等幾個(gè)部分組成。該裝置模擬高爐風(fēng)口的燃燒條件，用燃燒爐模擬高爐風(fēng)口的煤粉燃燒狀況，將經(jīng)過(guò)干燥的煤粉噴進(jìn)燃燒爐中，進(jìn)行煤粉燃燒率的測(cè)定。實(shí)驗(yàn)控制參數(shù)模擬安鋼高爐生產(chǎn)條件確定。1.3試驗(yàn)方法該試驗(yàn)?zāi)M煤粉高爐風(fēng)口燃燒條件，先將試驗(yàn)爐加熱到試驗(yàn)所需溫度，再將制
4、好的煤粉試樣倒入噴吹系統(tǒng)進(jìn)行噴吹，煤粉在燃燒爐進(jìn)行燃燒，燃燒完畢后，收集燃燒殘余物，將殘余物置于馬弗爐脫碳處理，處理后進(jìn)行燃燒率計(jì)算。冶金之家網(wǎng)站煤粉輸送性能是煤粉噴吹的重要工藝參數(shù)，高爐大噴煤要求煤粉能夠穩(wěn)定均勻地輸送。煤粉的輸送性能不僅反映對(duì)煤粉輸送過(guò)程的影響，還反映輸送氣體對(duì)煤粉在流化噴吹罐和輸送管道內(nèi)流動(dòng)狀態(tài)的影響。因此，輸送性能是煤粉物理性能和輸送氣體流動(dòng)狀態(tài)的綜合反映，是一個(gè)動(dòng)態(tài)工藝參數(shù)。煤粉輸送試驗(yàn)用煤粉的粒度全部小于100目，-200目的比例根據(jù)試驗(yàn)方案確定。將試驗(yàn)用煤粉先利用干燥箱烘干，然后按設(shè)計(jì)的試驗(yàn)方
5、案配制一定的水分含量，混勻后，在密封狀態(tài)下潤(rùn)濕2h后再進(jìn)行試驗(yàn)。2試驗(yàn)結(jié)果與分析2.1煤質(zhì)分析試驗(yàn)用煤煤質(zhì)試驗(yàn)分析，結(jié)果見(jiàn)表2、表3、表4。由表1、表2、表3、表4可以看出，焦作煤具有較高的固定碳含量、較低揮發(fā)份及適中的灰分，發(fā)熱值與其它噴吹無(wú)煙煤煤相近，稍高于鑫龍煤，是典型的無(wú)煙煤。從元素分析看，焦作煤中的氫元素含量(Hd)和氧元素含量(Od)與其它無(wú)煙煤中是比較低的，這說(shuō)明焦作煤的變質(zhì)程度比較高，是一種高煤化度的無(wú)煙煤，增加焦作煤的配比可降低混合煤的爆炸性，增加噴吹混合的安全性。焦作煤的灰成分中堿酸比[(Fe2O3+C
6、aO+MgO)/(SiO2+Al2O3+TiO2)]較其它無(wú)煙煤高，但比神木煤低，尤其是CaO含量較高達(dá)到9%以上，研究表明[2]：煤灰中較高堿酸比和CaO均有利于改善該種煤的反應(yīng)性和降低高爐冶煉的渣量，提高該煤種的燃燒率。作為無(wú)煙煤，焦作煤的灰熔點(diǎn)與其他無(wú)煙煤相近，高于神木煤，較高的灰熔點(diǎn)可避免煤灰在風(fēng)口前結(jié)渣等。煤的可磨性指數(shù)的大小與煤炭的煤化度有關(guān)，一般說(shuō)來(lái)無(wú)煙煤的煤化度比較高，硬度大，可磨性指數(shù)比較低，不易磨細(xì)。焦作煤作為高變質(zhì)煤其可磨性在以上噴吹煤中最低，較差的可磨性可導(dǎo)致磨煤時(shí)電耗升高。但研究表明[3]，煙煤與
7、無(wú)煙煤的混配中，可磨性指數(shù)上下波動(dòng)，有時(shí)會(huì)高于其可磨性指數(shù)的加權(quán)平均值。2.2燃燒率2.2.1單一煤種燃燒冶金之家網(wǎng)站單種煤的性能是混合煤性能的基礎(chǔ)，對(duì)安鋼所用主要單種煤進(jìn)行了燃燒試驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)條件為風(fēng)溫1150℃，煤比150kg/t，富氧率2.5%，粒度-200目95%。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖2所示。由圖2可以看出，在安鋼所用單種煤中，神木煤的燃燒率遠(yuǎn)遠(yuǎn)的高于其它煤種，這是因?yàn)椋孩俨煌膰姶得悍N著火溫度也不同，含固定碳較低，揮發(fā)分較高的煤種著火溫度通常較低，因此在條件相同時(shí)，離開(kāi)風(fēng)口回旋區(qū)前煤粉有較長(zhǎng)的燃燒時(shí)間和較大的燃燒空間，在風(fēng)口
8、回旋區(qū)有較高的燃燒率；②根據(jù)煤粉燃燒理論，在高爐噴煤條件下，煙煤之所以燃燒率較高是由于含有較高的揮發(fā)分，大量揮發(fā)分逸出后迅速燃燒放熱，加快了顆粒表面溫度升溫的速率，縮短了氣固相著火延遲時(shí)問(wèn)。促進(jìn)殘?zhí)碱w粒的燃燒，因而揮發(fā)分含量高的煤種燃燒性能好；③從煤的結(jié)構(gòu)來(lái)看，煙煤由于揮發(fā)份的逸出，在煤粉顆粒的表面和內(nèi)
