无锡喷煤会议-王筱留20101125.pptVIP

1、前 言 当前，高炉炼铁进入低碳消耗的时期，低碳炼铁的核心是降低燃料比，在低燃料比下应该如何喷吹煤粉？是炼铁工作者需要认真思考的重大问题。 作为竖炉生产液态铁水的必要条件是焦炭，焦炭由紧缺的炼焦煤配以肥煤、气煤等在焦炉内隔绝空气干馏而成的。世界焦煤的贮量日益减少而到达紧缺的物资，中国现在已成为焦煤净进口国，减少吨铁焦炭消耗是国内外所有炼铁工作者的任务。半个世纪来，采用喷吹燃料代替部分焦炭取得了很大的成就，中国长期以来一直以喷吹煤粉为主，而国外则从上个世纪80年代起喷吹燃料成功地由喷吹重油转为喷吹煤粉，并有完全代替天然气的趋势。怎样喷吹煤粉，喷多少煤粉成为国内外炼铁工作者共同关心和探讨的问题。提高认识，实现最佳喷煤比，取得最低燃料比、最低生铁成本、最高的经济利益。 2. 制约喷煤量的主要因素 2.1 炉缸热状态 保证炉缸具有充沛的高温热量是喷吹煤粉的必要条件，良好的炉缸热状态的标志为：风口前理论燃烧温度t理=2200±50℃；焦炭进入燃烧带时的温度tc达到0.75t理，足够的热贮备约630kg/kJ，而其中最被看重的是t理。喷吹煤粉后，因喷吹煤粉的加热和热分解，会使t理下降： 表3 部分煤种与t理的关系 例如喷吹混合煤200kg/t，则t理降低250~280℃，如果喷煤前t理维持在2200℃，则喷煤后t理降到2000℃以下，在我国的高炉生产实践中，这个温度是不允许的。为此，必须采取措施来补偿，常用手段是提高风温，它既带来热量又提高t理，实践表明100℃风温可提高t理 50±10℃，现在中国高炉生产风温已达到1100℃左右，而在现代热风炉上承受的最高风温为1250~1300℃，显然单靠提高100~200℃风温已无法完全补偿t理的下降，需要采用富氧鼓风，富氧并不能增加热量的来源，但可以提高t理，每1%富氧可提高t理45℃左右。 至于tc，它受两个方面因素影响：加热焦炭的煤气温度和高炉内的热交换，喷煤后，通过提高风温和富氧保证必要的t理后，需要通过上下部调剂，将煤气流分布更趋合理，保证料柱内有很好的热交换，使tc达到0.75t理。 而热贮量则可通过下式求得： 2.2 煤粉的燃烧率 风口前煤粉燃烧与焦炭燃烧同属气-固相反应，有着相同的机理，但它们在风口前的燃烧率却由不同因素决定，而且燃烧率的高低对高炉冶炼过程有着不同的影响，焦炭在风口前的燃烧率是由炉内下部高温区直接还原进行程度决定的，即焦炭进入高温区后，其碳与CO2反应的多少决定的，而煤粉的燃烧率则由其燃烧特点决定，即80℃的煤粉在风口前有限空间（煤枪出口到燃烧带边缘长度在1500~2500mm形成的空间），有限的时间（0.01~0.04s）及高速加热（103~106k/s）的情况下完成加热脱气，挥发份燃烧和残炭燃烧三个阶段。 随煤气上升的C未氧化的速度比它们生成的速度慢几个数量级，因为它们的各向异性结构使它们有很高的抗氧化能力，研究表明，C未的消化形式为： 其中碳素溶损反应是主要形式，另外有部分C未吸附在焦炭表面，随着焦炭进入燃烧带燃烧。生产中遇到的问题是大喷煤时，燃烧率过低，C未过多在高炉内消化不了，给高炉生产带来不良后果，首先是沉积于炉渣中，增加炉渣粘度而影响炉渣流动性，使滴落带中炉渣滞留率增大，影响焦塔（死料柱）的透气性和透液性，其次是沉积于料柱的炉料中，降低了料柱的孔隙度，影响煤气流分布，最明显的特点是中心打不开，边缘气流发展，这两方面严重影响高炉顺行，再有就是随煤气流逸出高炉进入除尘器，降低煤粉利用率和置换比。 调查表明，中国的一些高炉，尤其中小型高炉，并没有重视这种现象，布袋灰中含碳高达45%，甚至50%以上，高炉喷吹煤粉要达到多高的燃烧率，就不会出现这种现象，首先看研究结果，将煤粉磨到100μm，在800℃的风温下以150m/s的速度喷入模拟风口前燃烧带的燃烧炉内，用高速摄像机记录燃烧过程，测得煤粉在循环区内总停留时间为0.01~0.04s，而燃烧率达到65~80%，如果生产实际中将煤粉磨到88μm，风温提高到1000~1100℃，以150~200m/s的速度喷入燃烧带，燃烧率将达到80%以上。 宝钢对喷吹煤粉行为进行了研究，得出喷吹混合煤时的燃烧率为70%左右，在宝钢的生产条件下，高炉能消化30%的C未而高炉仍然保持稳定顺行，因此，我们认为，在现有条件下喷吹煤粉的燃烧率应维持在80%左右为好，影响煤粉燃烧率的因素很多，煤粉的燃烧性能，煤粉的粒度组成，环境的供氧和温度等，要多喷吹煤粉，应在生产中创造提高燃烧率的条件：选用燃烧性能好的煤种，将煤粉尽量磨得细一点（-200目无烟煤占80%，烟煤占70%混合煤65%以上），富氧鼓风3%~3.5%，风温在1200℃以上等。 2.3 炉况顺行状况 高炉冶炼首先要维持炉况顺行，只有顺行才能取得稳定、高产，才能使煤气流