高炉综合喷吹辟新径(二)

  基于这种思路,研究人员对添加除尘灰后的混合煤粉进行了相关试验,评价了混合煤粉灰熔点、发热量和燃烧性能变化。因为除尘灰绝大部分物质都作为灰分引入了煤粉,所以直接导致了混合煤灰分增加,固定碳含量降低。由试验可知,当除尘灰添加到10%时,试样灰分含量增加了9%,挥发分减少了2%,固定碳减少了7%,发热量降低了约5MJ/kg。有利的方面是,混合煤的灰熔点有所升高,并且燃烧性试验表明添加除尘灰后煤粉燃烧性能得到改善。随着除尘灰配比增加,CO2含量曲线到达峰值前越来越陡,燃尽时间明显缩短,分析认为主要原因是除尘灰中铁氧化物的引入量逐渐增多,起到了催化煤粉燃烧的作用。这种效果要大于灰分增加等造成的不利影响。

  综上可知,将高炉除尘灰添加到喷吹煤粉中可以改善煤粉燃烧效果,最重要的是能非常简单高效地回收Fe资源,考虑到喷煤灰分一般不超过15%,最好控制除尘灰混入量小于7%。在实验室研究基础上,2009年鞍钢在2号高炉(3200m3)进行了喷吹除尘灰工业试验。试验期间,高炉生产正常,燃料比基本不变,铁水与炉渣成分稳定,高炉产量有所增加,利用系数提高0.035t/m3·d。

  喷吹煤粉中添加助燃剂———提高喷煤效率

  鞍钢高炉喷煤工艺已较为成熟,在影响喷煤比的一些常规因素如入炉风温、原料条件、设备状况、操作水平等基本保持稳定的前提下,强化煤粉在风口回旋区的燃烧,加快燃烧速率,成为进一步提高煤比、改善高炉冶炼条件的新手段。结合国内外在煤粉助燃剂领域的相关研究,鞍钢于2010年在5号高炉(2580m3)进行了喷煤中加入助燃剂的工业试验,试验使用含锰系氧化物助燃剂(锰氧化物含量15%~20%,其余主要为钙、镁氧化物),添加比例为0.6%,并对高炉主要操作参数和生产技术指标进行了统计分析。

  工业试验分为两个阶段:第一阶段为基准期,第二阶段为添加助燃剂的试验期,各为期一个月,基准期和试验期内配煤种类和配比保持稳定。整个试验期间高炉生产较为稳定,未出现大的炉况波动,试验期的生产情况明显好于基准期。试验期煤比波动相对平稳,较基准期有提高趋势,而焦比呈明显降低趋势。据统计,试验期喷煤比增加了8.10kg/t,焦比降低了10.30kg/t(校正后为9.67kg/t)。另外,试验期间高炉日产量增加,平均利用系数增加,综合焦比降低。总体而言,高炉喷吹煤粉中添加助燃剂取得了较好的效果,通过对煤粉燃烧率进行测算,试验期间平均煤粉燃烧率比基准期提高了5%以上,表明助燃剂对改善煤粉燃烧性能起到了重要作用。

  高炉喷吹焦炉煤气———改进高炉能源结构

  焦炉煤气中含有大量的H2(>50%)及部分CH4等碳氢化合物。高炉喷吹焦炉煤气可以改进高炉的能源结构,为铁矿石的还原过程提供更好的还原剂,有效提高H和C的利用率,降低煤和焦炭的消耗,减少CO2排放。鞍钢鲅鱼圈分公司焦炉煤气过剩,之前用于烧石灰窑、供CCPP(燃气蒸汽联合循环发电机组)发电,剩余部分低价卖给电厂,造成高附加值能源的浪费,经过多次技术论证,确定在两座高炉(4038m3)上实施喷吹焦炉煤气工艺。喷吹工程在2011年底完工,先期进行压缩空气喷吹试验调试系统,从2012年7月首先在1号高炉开始喷吹焦炉煤气试运行。试验初期使用8根喷枪,喷吹量为3000m3/h~3500m3/h,压力0.55MPa~0.60MPa,之后根据运行效果逐渐扩展煤枪数量,加大喷吹量。

  2012年6月份该系统没有喷吹焦炉煤气,作为基准期;9月份喷吹焦炉煤气(18根喷枪,喷吹量6000m3/h~6500m3/h,压力为0.55MPa~0.56MPa),作为试验期。结果显示,喷吹焦炉煤气以后,高炉的入炉燃料比明显降低,炉顶煤气中的H2含量略有升高趋势,但变化量不大。经统计,2012年9月份较当年6月份高炉燃料比降低了18kg/t,综合焦比降低了15.79kg/t。须要特别说明的是,与当年6月份相比,2012年9月份高炉原燃料条件有所恶化,焦炭强度下降,入炉品位降低,渣量增大,高炉顺行难度加大,但由于喷吹焦炉煤气,不仅保证了高炉顺行,而且还大幅度降低了入炉燃料比。这些都表明焦炉煤气在高炉内得到了较好的利用,并对改善炉缸工作状况、保持高炉顺行产生了良好的效果。

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