利用含碳乳化液代替天然气高炉冶炼的可行性评价.docx

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8现代冶金2013年第1期

利用含碳乳化液代替天然气高炉冶炼的可行性评价

(俄罗斯)T.M.IpyKHHMH等

摘要:在高炉冶炼中用其它添加物作燃料来代替天然气是一个迫切的问题,建议利用含碳乳化液(煤粉、重油和水)作为补充燃料。通过对风口区的热制度、风口煤气还原态势和高炉上部热交换过程变化的评价,表明了利用含碳乳化液替代天然气的工艺可能性。

关键词:天然气;含碳乳化液;燃料添加物

当今,在高炉复合喷吹冶炼方面积累了大量的经验(利用天然气、煤粉、重油及其他燃料添加物),大大减少了稀缺焦炭的用量。但是,也形成了这样的局面,要求重新考虑工业企业的热平衡问题,特别是在冶金行业,都是动力消耗很大的工序,最大限度地节约天然气成为了迫切的问题。在这方面强劲的需求不只限于俄罗斯,世界各国都如此。所以,完善利用天然气代替物的高炉冶炼工艺获得了足够的重视。

在利用补充燃料代替天然气时,存在如下问题:由于必须要为将这些燃料准备好并送入高炉而带来的设备复杂化;风口区理论燃烧温度的提高,在利用天然气时,要补偿碳氢化合物分解时的热量消耗;首先要根据风口区的还原煤气量而发生的风口煤气和炉顶煤气组成变化,沿高炉高度热交换过程渗透特性的变化,因为在利用复合喷吹(没有天然气)时,完全有可能改变炉料和煤气流的热容。

不用天然气高炉冶炼时的这些复杂状态,可通过加入含碳乳化液燃料添加物来避免。

这些乳状液的主要成分是煤粉、重油和水分,调节这些成分的组成比例,可以控制风口区的温度制度、沿高炉高度的热交换制度,改变还原煤气量,利用乳化液预热时的物理热,影响风口煤气的动能。此外,在改变乳化液中煤粉、重油的比例时,还有可能扩大适宜于高炉冶炼用煤的标号范围。

考虑到这些事实,在冶炼炼钢生铁和钒生铁条件下,利用含碳乳化液而不用天然气工作制度下进行了高炉转换计算,这对于乌拉尔工厂很贴近现实,下塔吉尔钢铁公司高炉生产的原始数据列于表1。

计算结果和分析是按照下列方案完成的:确定加热的理论温度水平,评价风口区还原态势和高炉

上部热交换过程的规律性;预测含碳乳化液代替天然气条件下焦炭的减少量。

表1冶炼钒生铁和炼钢生铁高炉的生产指标

参数

5高炉

6#高炉

有效容积

1719

2700

生铁种类

钒生铁

炼钢生铁

生产率

3643

5533

KPM用量,kg/t铁:

高温渣

1

铁矿石

1680

1797

钒废料

37

干焦

461

471

KPM中铁含量

57.93

54.37

KPM份额,%烧结矿/球团矿

55.7/44.3

100/0

负荷,t/t焦炭

3.642

3.890

风量,m3/min

3308

4848

水分,g/m3

3308

4848

风温,℃

1186

1021

天然气用量,m3/t铁

95

106

鼓风中天然气含量,%

6.82

7.9

鼓风中氧含量,%炉枯煤气组成,%:

24.93

26.83

CO

22.6

26.1

CO?

19.6

18.1

H?

7.38

6.28

CH?

0.6

0.6

N?+H?O

49.82

48.93

在冶炼钒生铁时,理论加热温度的计算,是在利用推荐的乳化液代替天然气的方案下进行。乳化液的组成(总量%):70%的煤、15%的重油和15%的

2013年第1期9

水,结果列于表2。用方案1~5表明了这些计算部分。令人感兴趣的是,上述方案中利用原始数据条件下,理论加热温度实际并未改变(2105~2135℃),处于较高的水平。其次,由于在冶炼钒生铁时,容许理论加热温度降低到2000℃,进行了实现这种条件

的含碳乳化液用量的计算。从而确立了在利用含碳乳化液的条件下,含碳乳化液用量为150kg/t铁(方案6),将会保证加热到如此理论温度水平。这样,可以确定,在冶炼钒生铁时,所有研究工艺方案都符合基本的要求(理论加热温度下≥2000℃)。

表2利用含碳乳化液理论加热温度计算结果*

方案

天然气用量,Q天然气M3/铁鼓风%

含碳乳化液

用量Q含碳乳化液

用煤量g/m3鼓风

重油用量g/m3鼓风

水含量g/m3鼓风

在乳化液中鼓风中总和

理论加热温度,℃

钒生铁tn-1186℃

W-19.3g/m3O?在鼓中-24.9%

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