鞍钢鲅鱼圈高炉低成本喷煤研究与生产实践

在分析了鞍钢股份有限公司鲅鱼圈钢铁分公司目前使用烟煤性能的基础上,应用数学优化方法进行喷吹煤粉中高比例烟煤配入研究,并对优化后配煤方案的燃烧性能、输送速度以及理论置换比进行了分析,得出高比例烟煤配煤喷吹具有可行性,确定了最优化的配煤方案,并开展工业化试喷吹,试验期间2座高炉整体稳定顺行,1号和2号高炉均取得了提高喷煤比3.86 kg/t和1.89 kg/t、降低燃料比6.14 kg/t和5.39 kg/t的良好效果。     

不同高炉煤粉的基础性能分析

煤粉是高炉冶炼的重要燃料，煤粉的基础性能对高炉的稳定顺行有很大影响。采用灰熔点测定仪测定了3座高炉喷吹煤粉的灰熔融特性，利用热重分析法(TGA)分析了这3种煤粉的燃烧性，并通过新型高炉喷煤模拟燃烧试验装置，模拟了3种煤粉在氧气高炉条件下的燃烧规律。同时，利用DAEM模型计算煤粉燃烧过程的活化能。结果表明，3种煤粉的灰熔融特性温度都不满足喷吹要求；A煤粉的燃烧性和燃烧率最差;A煤粉燃烧的表观活化能为59.16 kJ/mol，同时燃烧过程存在补偿效应。     

干熄焦灰对重钢高炉喷吹煤粉燃烧性能的影响

对干熄焦灰对重钢高炉喷吹煤粉燃烧性能的影响进行分析总结。通过改变高炉喷吹煤粉中烟煤和干熄焦灰的配入比例发现,随干熄焦灰配比由5%增加到10%,混合煤的固定碳和挥发分含量变化明显,而灰分和硫分变化不大,不同温度下的燃烧性能有所降低,但燃烧率均保持在80%以上,完全能够满足高炉正常生产。     

生物质炭煤粉高炉混合喷吹性能分析

在“双碳”目标积极推进的背景下,节能减排已经成为当前钢铁工业绿色可持续发展的重要任务之一。生物质作为可再生的碳源,应用于高炉炼铁可显著降低钢铁生产的CO₂排放。为改善生物质原料应用于高炉喷吹的冶金性能,分别采用热解炭化和水热炭化对生物质原料进行炭化提质制备生物质炭,并探究了生物质炭与煤粉混合搭配进行高炉喷吹的可行性。结果表明,生物质水热炭和热解炭的挥发分高于烟煤,当生物质炭以5%～20%比例与煤粉混合时会使混煤的固定碳含量和发热值降低,但降低幅度较小。当生物质炭配比低于20%时,混煤无爆炸性,着火点大于350℃,满足高炉制粉和喷吹系统的安全性能要求。生物质炭具有较好的可磨性和燃烧性,能够改善混煤的制粉性能和风口前的燃烧性能。生物质热解炭灰成分中含有较高的碱金属,造成生物质热解炭混煤的灰熔点降低幅度远大于生物质水热炭混煤。通过对生物质炭混煤方案的碱负荷变化分析发现,高炉喷吹生物质热解炭对高炉冶炼碱负荷影响大于水热炭,生物质炭配比为20%,高炉喷煤比为140 kg/t时,生物质热解炭混煤方案的碱负荷增加0.394 3 kg/t,生物质水热炭混煤方案的碱负荷增加0.00...     

高炉中喷吹废塑料的可行性研究（Ⅰ）：——废塑料与煤粉的燃烧特性对比研究

为了研究向高炉中喷吹废塑料的可行性,对几种常见废塑料与高炉喷吹用煤粉的燃烧特性进行了对比研究。结果表明：废塑料具有良好的燃烧性能;废塑料的开始燃烧温度和激烈燃烧温度都比煤粉低,燃烧时间较煤粉短,燃烧速度快,燃烧灰尽少,因此更有利于高炉喷吹。     

高炉喷吹生物炭研究进展

摘要：高炉喷煤可以降低焦比,但同时加剧温室效应和环境污染。近年来人们开始探索可以替代煤粉的新型燃料,如生物炭、兰炭、城市有机废物等,其中生物质因其来源丰富、环境友好而受到广泛关注。生物炭中的碳含量与煤相近,具备替代煤粉用于高炉喷吹的基本条件。对高炉喷煤技术、生物炭的制备和高炉喷吹生物炭的国内外现状进行了论述,并将生物炭的理化性质、热值、燃烧特性等指标与煤粉进行了对比,分析了生物炭替代煤粉用于高炉喷吹的技术可行性,并对下一步实施高炉喷吹生物炭进行展望。     

某3200m3高炉喷吹神东高钙烟煤工业试验

为了合理利用资源,在某3200m³高炉进行了喷吹神东高钙烟煤的工业试验。从神东高钙烟煤的性能来看,其灰分含量较低,灰成分中的CaO含量较高,着火点较低,爆炸性相对较弱,反应性较强,与无烟煤进行混合配煤后,可满足高炉喷吹的要求。从喷吹神东高钙烟煤的工业试验结果来看,高炉喷入神东高钙烟煤后,煤粉利用率显著提高,造渣能力增强,渣中硫含量上升;与基准期相比,焦比降低约1.86kg/t,燃料比降低约1.90kg/t,日产量提高约19.6t/d,表明喷吹神东高钙烟煤,有利于高炉提产降耗。     

高炉喷吹煤粉的灰熔融特性

 高炉喷吹煤粉的灰熔点太低会加速煤粉颗粒间的聚集及沉积,易导致风口或喷枪前结渣。同时,低灰熔点灰分熔化时会阻碍氧气进入尚未燃尽的煤粉颗粒内部,降低煤粉燃烧率。灰熔点太高,会影响高脱硫及炉渣的排放。因此,灰熔融特性是高炉喷吹煤粉不容忽视的性质。采用灰熔点测定仪和FactSage软件对济钢常用的贫瘦煤、无烟煤和烟煤的灰熔融特性进行对比研究。结果表明：两种方法得到的灰熔点结果具有一致性,煤的灰熔点与煤灰成分密切相关,煤灰的硅、铝含量高,灰熔点就偏高,钙、镁含量高,则灰熔点偏低。这为济钢高炉合理配煤提供了一项重要指标。     

承钢2500m~3高炉喷煤配加干熄焦除尘灰实践

承钢2500m~3高炉在喷吹煤粉中添加5%的干熄焦除尘灰,烟煤比例为45%。对混合煤粉的灰分、挥发分、固定碳进行了实验室分析,并重点对混合煤粉的燃烧率进行了试验测定,结果表明,当烟煤配比提高到45%、干熄焦除尘灰添加比例控制在5%~8%时,混合煤粉的燃烧率与不添加干熄焦除尘灰时的燃烧率基本持平。生产实践表明,2500m~3高炉在煤比为130~150kg/t的操作水平下,配加适当比例的干熄焦除尘灰是可行的,燃料比较为稳定,并没有升高的趋势。     

高炉喷吹煤粉优化选择

 高炉喷吹煤粉是目前高炉冶炼降低焦比最为有效的措施之一,然而高炉喷吹煤粉种类繁多,为了保持较高的煤/焦置换比和降低高炉冶炼喷吹成本,需要对喷吹煤种进行合理的选择和搭配。以国外某钢厂提供的12种煤粉为原料,系统进行了其作为高炉喷吹煤粉所关注的基础性能和工艺性能分析,根据测试结果对不同煤粉进行高炉喷吹的综合性能进行了研究,为钢厂高炉喷吹煤粉的优化选择提供指导。研究结果表明,提供的12种煤粉中4号为高变质无烟煤,6号、7号和12号为高变质贫瘦煤,5号、10号和11号为低变质贫瘦煤,1号、2号、3号、8号和9号为低变质烟煤。相比于国内高炉喷吹用的煤粉,该钢厂提供的12种煤粉具有较低的灰分和硫含量,进行高炉喷吹能够降低渣量和入炉硫负荷;同时,所选煤粉的喷流性、流动性较高,灰熔融温度较高,低变质烟煤具有强爆炸性,不能单独作为高炉喷吹使用;不同煤粉的可磨性和燃烧性能差异较大,成为限制其应用于高炉喷吹生产的关键。结合不同煤粉高炉喷吹综合性能评价指标的计算结果,优选8号、10号、11号和12号煤粉作为高炉喷吹煤粉使用。考虑不同煤粉的采购成本,12号煤粉用于高炉喷吹降低冶炼的成本最为显著。     

NLMK高炉喷吹煤粉优化搭配

得益于丰富的天然气资源,俄罗斯众多钢铁厂使用天然气进行高炉喷吹。为实现资源的合理配置以及效益最大化,提高高炉喷煤量、减少天然气使用成了新利佩茨克钢铁公司发展新方向。对俄罗斯所提供的两种高挥发分煤(1号、2号)和2种挥发分含量较低的煤(3号、4号)以及经配煤处理后的混煤进行工业分析和着火点、爆炸性、灰熔点等喷吹特性研究。研究发现1号和2号煤具有强爆炸性和较低的着火点,而3号和4号煤着火点较高,燃烧率较低。4种煤粉均不适于高炉单独喷吹。经混煤处理后的煤粉无爆炸性,燃烧率高于贫瘦煤,着火点介于对应2种单煤之间,灰分的质量分数均低于8%,低于国内高炉喷吹用煤对灰分要求。但俄罗斯煤的可磨性普遍较差。在所设定的混煤方案中,2号烟煤与4号贫瘦煤的混煤着火点适中、燃烧率较高、可磨性较好,较适合高炉喷吹,其中2号烟煤占40%时最适合高炉喷吹。     

氧气高炉回旋区内煤粉燃烧行为的三维数值模拟研究

炉顶煤气循环氧气高炉是一种全新的炼铁新工艺,它可以有效提高煤比、减少CO₂的排放.但是其复杂的燃烧条件将使煤粉在回旋区内的燃烧及高炉下部的行为发生很大变化.为了了解氧气高炉炼铁新工艺条件下喷吹煤粉的复杂现象,建立了一个氧气高炉条件下的氧煤枪-直吹管-风口-回旋区-焦炭床的三维数学模型,研究了氧气高炉下部的温度场、浓度场及煤粉的流动和燃烧特性.模拟结果表明,氧气高炉条件下的回旋区温度显著升高、高温区面积扩大,CO₂含量提高,焦炭床内CO含量显著增加.此外,与传统高炉相比,氧气高炉回旋区表面的煤粉燃尽率增加了10.24%.      

高炉下部气固湍流和煤粉燃烧的数值模拟与优化研究

高炉喷吹煤粉时,由于煤粉的不完全燃烧,在回旋区处会产生未燃煤粉,影响高炉的透气性。建立了气固两相湍流和煤粉燃烧的三维数学模型,并且验证了该模型的可靠性。用所建模型对由直吹管、风口、回旋区和焦炭床构成的高炉下部区域进行了喷吹煤粉流动与燃烧现象的模拟研究。模拟结果揭示了高炉炉内气固流动和煤粉燃烧的基本性质和特点;通过正交试验方法研究不同操作因素对评价指标煤粉燃尽率的影响,得到4个操作因素对燃尽率的影响程度依次分别为喷煤量、富氧率、鼓风量和鼓风温度。而工况(喷煤量1 25kg/t,鼓风量1 950m3/min,鼓风温度1 523K,富氧率5.0%)为最佳优化工况,可实现提高喷煤量和煤粉燃尽率的效果。     

炼铁过程富氧及混煤对燃料燃烧性能的影响

 高炉喷吹用燃料的燃烧性能对于高炉冶炼过程来说是非常重要的,使用燃烧性能较好的高炉喷吹燃料更有利于提高煤比、降低焦比,从而降低高炉冶炼成本。为响应节能减排政策,对一些钢铁企业采取了煤粉的限制采购和使用等措施,使得兰炭成为高炉喷吹用燃料的有效替代品。通过工业分析、元素分析和热重分析试验比较了烟煤、无烟煤和兰炭3种高炉喷吹燃料的差异,并研究了不同混合方案以及不同富氧率条件下兰炭燃烧性能的变化。研究结果表明,燃料的综合燃烧特性与其初始燃烧温度、最终燃烧温度和燃烧反应时间均有一定的相关性。3种燃料中,烟煤的综合燃烧特性最好,无烟煤次之,兰炭的综合燃烧特性最弱。为了提高兰炭的燃烧特性,对兰炭和烟煤进行混合燃烧试验,发现随着混合燃料中烟煤含量的增加,混合燃料的综合燃烧特性参数呈现出逐渐增加的趋势,并且在兰炭和烟煤的混合燃烧试验中发现存在协同效应。在研究富氧率对兰炭燃烧性能影响时发现,随着富氧率的增加,兰炭的燃烧性也呈现出逐渐增加的趋势,但是增加的幅度较小。当富氧率由0增加至20%时,兰炭的综合燃烧特性参数从4.53×10-14增加至6.05×10-14 min-2·℃-3。综上所述,烟煤的添加以及富氧率的提高均对兰炭的燃烧性能有明显的改善效果。     

高炉喷吹煤配加供料系统除尘灰可行性分析

除尘灰的合理利用一直是钢铁厂面临的问题之一,近年来国内重点钢铁企业都在将干熄焦除尘灰配入喷吹煤中进行高炉喷吹,实现了除尘灰的资源化利用。为了明悉不同除尘灰进行高炉喷吹时工艺性能的区别,提升高炉消纳除尘灰的能力,对首钢京唐公司所产干熄焦除尘灰CC9、供料系统除尘灰C8和CCJ1及其与煤粉混合喷吹的可行性进行分析,并根据研究结果在首钢京唐3号高炉进行工业试验。研究结果表明,3种除尘灰均具有高固定碳含量和低的挥发分,燃烧性能比高炉喷吹煤粉差,在配加比例不超过5%情况下,干熄焦除尘灰CC9混煤与供料系统除尘灰C8以及CCJ1混煤燃烧曲线接近,供料系统除尘灰可以配加到煤粉中进行高炉喷吹。从工业试验结果来看,配加5%供料系统除尘灰对高炉喷吹煤粒度、除尘灰成分以及高炉炉况和燃料消耗均不会造成较大影响,可以替代干熄焦除尘灰,弥补除尘灰高炉喷吹资源缺口。     

Pulverized Coal Combustion of Nitrogen Free Blast Furnace

 The efficiency of coal combustion is an important factor for the blast furnace process. The influence of low xO/xC on coal combustion performance under nitrogen free blast furnace condition was researched through the self-developed pulverized coal burning device. The results show that the coal combustion rate reduces with xO/xC decreasing, and the combustion rate of bituminous coal is higher than that of anthracite. The coal combustion rate ascends with the rise of volatile matter, but when volatile matter of pulverized coal is more than 18%, the combustion rates will not increase correspondingly. Small amount of CaCO3 and CO2 additions can promote coal combustion, and the effect of CaCO3 is more apparent, which can increase the pulverized coal combustion rate by 15%-18% or so.     

混煤及富氧措施提高喷煤量的试验研究

高炉喷煤是降低高炉炼铁生产成本的重要措施之一,根据某高炉现场原料在实验室条件下的煤粉燃烧性试验,以现场煤种、粉气比的煤粉燃烧率为基准,考察了烟煤配比、富氧对煤粉燃烧率的影响,试验结果表明：4种无烟煤中,S2煤是最佳混合喷吹的无烟煤;增加烟煤配比和采用富氧措施,可使煤粉的燃烧率提高 。当S1和S2混合煤中烟煤S1配比为67%,富氧3%时,喷煤比可比基准提高37 kg/t(HM)。