鞍钢高炉喷吹除尘灰的研究与应用

阐述了鞍钢目前高炉除尘灰产生的工艺流程和利用方式,对除尘灰的化学成分、粒度组成进行了分析,并 对喷吹煤粉中添加除尘灰进行实验室研究,分析了配入不同比例除尘灰后,混合煤粉的工业分析、灰熔融性能、发 热值和燃烧性能的变化情况,开展喷吹煤粉中配入除尘灰的工业试验,寻求适合配入比例,并对高炉喷吹除尘灰后 的炉况的变化及喷吹除尘灰的优缺点进行说明,得出鞍钢在目前的生产条件下,高炉可以进行除尘灰的喷吹应用。     

莱钢高炉喷吹煤粉利用率研究

测定了不同高炉炉尘中碳含量及矿物组成,分析了不同煤比对高炉炉尘中碳质量分数和未消耗煤粉比例的影响,确定了莱钢4座高炉在不同喷煤比时高炉炉尘中未消耗煤粉量、焦炭量和煤粉在高炉内的利用率。结果表明,取样高炉炉尘(重力灰和布袋灰)中1#炉碳含量最高,都在50%左右;2#高炉重力灰和布袋灰中最低,含量在分别在20%~30%和10%~15%;炉尘中未消耗焦炭以镶嵌结构为主,布袋灰中未消耗焦炭与煤粉面积比例远低于炉尘;高炉喷吹煤粉利用率达到98.17%以上。随着喷煤比增加,高炉吨铁炉尘量、未消耗碳呈现增加的趋势。高炉操作应根据原料条件合理控制喷吹煤比,降低炉尘碳含量。     

不同喷吹煤种对除尘灰中未燃煤粉影响

 国内某钢厂一座高炉现阶段喷煤量为160 kg左右,对其使用晨旭煤做喷吹煤时和正赫煤做喷吹煤时的2个阶段的高炉除尘灰（重力除尘灰和布袋除尘灰）进行了研究。高炉的重力灰和布袋灰的粒度组成和分布表明：重力灰中粒径主要集中在10～110 μm,小于110 μm颗粒占96%左右, 大于74 μm,小于297 μm的颗粒约占60%;布袋灰的粒度分布图大致集中在3～30 μm,小于20 μm颗粒占到80%以上。通过岩相显微分析得到了重力灰和布袋灰中的各显微组分的面积比,并根据除尘灰中未燃煤粉和焦粉的消耗程度,结合化学分析和岩相显微分析结果计算,得到了该高炉喷吹不同煤种时除尘灰中未燃煤粉所占的百分比。最后,初步得出喷吹不同煤种对高炉除尘灰中未燃煤粉质量分数的影响,即与晨旭煤相比,正赫煤的反应性和燃烧性都较好,喷吹期间,炉尘中产生的未燃煤粉较少,煤粉利用率较高。同时也表明,实验室热重法测得的燃烧性和反应性可以作为评价煤粉最终利用率的2个重要参数,为钢厂实际生产中的喷煤评价和煤种选择提供了可靠的新方法。     

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。     

津西钢铁公司高炉煤粉利用状况分析

津西钢铁公司高炉重力灰和布袋灰中的碳元素含量都比较高,高炉内碳元素的利用率比较低,且炉尘中来源于焦炭的含碳物质比例明显高于来源于未燃煤粉的比例,通过改善焦炭的质量可以有效地提高煤粉利用率。     

邯钢1号高炉除尘灰与煤粉混喷的最佳配比选择

通过对邯钢喷吹用煤粉中配加一定比例的干熄焦地面除尘灰和高炉重力除尘灰后的煤质指标、热分解率 以及燃烧性能的分析测定,探讨了高炉喷吹除尘灰是可行的。试验结果表明,在混合煤粉中配加5%～7%的干熄 焦地面除尘灰或高炉重力除尘灰时,混合煤粉的燃烧率能满足高炉喷吹用煤的要求。同时,带来了很好的经济效益。     

低质焦炭下高炉炉尘及喷吹煤粉利用率

 为了研究低质焦炭条件下高炉喷吹煤粉的利用率,对安钢高炉两批低质焦炭及炉尘进行取样分析。测定了焦炭的常用质量评价指标及炉顶除尘灰的碳质量分数,并采用岩相测试技术分析了炉尘未消耗煤粉和焦炭的不同结构形态,定量地给出了炉尘中未消耗煤粉和焦炭颗粒的质量分数。结合安钢配煤现状,考察了3种高炉所用喷吹原煤不同粒径的燃烧率,并讨论了不同烟煤配比下挥发分质量分数对不同粒径煤粉燃烧率的影响,为低质焦炭条件下提高煤粉利用率提出合理化建议。结果表明,低质焦炭条件下,炉尘碳质量分数明显偏高并含有较多未消耗煤粉;炉尘中的未消耗煤粉分为热变煤颗粒和残炭颗粒,而未消耗焦炭则以镶嵌结构为主;控制焦炭质量波动、减少焦炭水分质量分数有利于降低炉尘碳质量分数;安钢喷煤首选无烟煤应为B煤,喷吹煤粉的挥发分适宜控制在17%左右。     

高炉喷吹重力除尘灰研究

分析了邯宝钢铁有限公司高炉重力除尘灰的着火点、可磨性、喷流性等性能,利用煤粉燃烧炉研究助燃剂对除尘灰燃烧率的影响,采用煤岩学岩相测试技术分析除尘灰中未燃煤粉和焦炭存在的不同结构形态,确定了邯宝高炉除尘灰中含碳物质的来源。结果表明,邯宝高炉除尘灰中的碳元素含量比较高,且其可磨性、喷流性能优于喷吹煤粉。高炉重力除尘灰中焦炭的显微组成包括块状结构、片状结构、流动结构、粒状镶嵌结构和类丝碳;未燃煤粉的显微组成包括有机残碳颗粒、微变原煤颗粒、气孔原煤颗粒。结合喷吹高炉重力除尘灰经济效益的分析,得出邯宝高炉可以进行重力除尘灰的喷吹应用。     

高炉喷吹焦化除尘灰生产实践

通过对焦化除尘灰的高炉喷吹工业试验证明,若焦化除尘灰比例控制在10%～14%,可保证炉况良好。同时,可成功将焦化除尘灰全部用于高炉喷吹使用。喷吹焦化除尘灰以后,使用了一定比例的烟煤替换了相同比例的无烟煤,从而使得高炉入炉煤粉成本得到明显降低,达到了降低生铁成本的目的。     

鞍钢含铁尘泥的循环利用

介绍了鞍钢含铁尘泥的种类、产量及各种尘泥的物理特性,对现行含铁尘泥的几种循环利用工艺进行了分析.结果表明:尘泥混合预处理后再参与烧结配料的工艺,虽然循环利用量大,但不宜处理高锌、高碱金属含量的尘泥.对于高Zn、高碱金属含量尘泥,采用生产铁碳球团工艺,加入铁水罐中可以充分利用余热,实现铁碳球的自还原;在转炉兑铁前加入可以改善转炉造渣过程、高效回收其中的铁.高炉除尘灰与煤粉混合用于高炉喷吹,可以提高煤粉燃烧率、控制风口燃烧温度,有利高炉低硅冶炼.针对鞍钢高炉锌负荷有所增加的形势,建议选择转底炉工艺处理高杂质含量尘泥.     

武钢高炉经济性喷煤研究

为了使武钢高炉达到经济性喷煤的目标,通过煤资源调查,掌握了适合武钢喷吹用煤的煤源情况;通过对高炉大煤比条件下的风口理论燃烧温度进行计算,分析了影响高炉喷煤的主要因素;通过对武钢高炉炉尘中的残碳量及其来源进行分析,发现目前操作条件下炉尘中源自煤粉的碳量占总碳量的10%左右,此结果已用于研究未燃煤粉在炉内的利用状况及评估高炉喷吹煤粉的燃烧情况;通过对高炉操作指标进行统计分析,发现煤比在160~170 kg/t时,高炉燃料比较低。实践结果表明,上述经济性喷煤技术在5号高炉应用后,在煤比仅略增加0.8 kg/t的情况下,焦比降低了9.7 kg/t。     

大高炉煤粉成分控制与瓦斯灰含碳量的研究

 对全国部分大高炉的煤粉质量和瓦斯灰的碳含量进行了分析,确定了首钢迁钢大高炉煤粉质量总体处于下等水平,瓦斯灰的碳含量偏高,达到326%(质量分数,下同)。迁钢2号高炉煤粉利用率随煤比的提高而降低,煤比在190kg/t以内时,煤粉利用率为9825%以上。在对迁钢2号高炉煤粉利用率及煤粉燃烧率研究的基础上,提出了对其煤粉质量控制的建议：煤粉中粒径在0074mm以下的比例在60%左右,煤粉挥发分控制在22%~25%比较合适。     

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。     

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。     

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。     

长钢高炉喷煤系统设计及生产实践

长钢高炉喷煤系统主要由备煤系统、制粉系统、喷吹系统和向8#高炉输煤的管道组成,总结了高炉喷煤技术的进步.通过对制粉设备、喷吹设备以及煤种选择、高炉操作等方面的探索和改进,重点解决了制约煤粉产量、输送和风口前燃烧状况的难题,在远距离输送和浓相输送喷吹方面取得了突破性进展,实现了1 600m远距离输送,中间无加压装置,浓相输送固气比达到80 kg/m3.4座高炉煤比均达到200 kg/t,并且稳定保持在190 kg/t以上.     

高炉两段式喷吹煤粉工艺的生产实践

两段式喷吹煤粉工艺应用于瑞典SSAB Oxel(o)sund 2号高炉,效果显著.结果表明:若维持风口喷吹煤粉量不变,两段式喷吹煤粉工艺可以提高喷煤量,降低焦比,当第二段喷吹煤粉量5 kg/t时,焦比下降5 kg/t;改善高炉料柱透气性,降低料柱压差,使炉内煤气流分布更加合理,有助于高炉操作稳定,提高煤气利用率;第二段喷入的煤粉可以在高炉内被充分利用,并可以有效地抑制焦炭强度在高炉内的劣化,有助于降低在实施大喷煤工艺时对焦炭质量的苛刻要求;有助于减少炉墙热损失.     

高炉喷煤技术的现状及发展

简要介绍了国内外高炉喷煤比现状,说明了国外钢铁企业提高煤比的目的是为降低生产成本,在提高喷煤比同时,保持了较低的燃料比和焦比,同时介绍了国内钢铁企业对经济喷煤比的研究现状,阐述了在原燃料质量、风温和富氧等均没有明显改善的条件下,提高喷煤比的有效技术以及高煤比技术的长期发展方向。     

高炉喷吹煤粉混加冶金油泥的燃烧性能

 将冶金油泥与煤粉混合用于高炉喷吹可实现油泥资源化利用,提高煤粉燃烧效率。通过TG-MS研究了高炉喷吹煤粉添加污泥后的燃烧特性与气体释放特征,探究油泥有机组分和无机组分对高炉喷吹煤粉燃烧过程的影响。多种检测手段系统考察了油泥的理化性质,并通过TG-MS研究了高炉喷吹煤粉添加污泥后的燃烧特性与气体释放特征。结果表明,油泥组成主要为润滑油等有机物和以Fe₂O₃为主要成分的无机物,其粒度主要集中在0.7~3 μm,孔隙发达且多为介孔。添加油泥可以降低煤粉的着火温度和最大燃烧速率对应的温度,从而改善反应性,同时提高燃烧过程的放热量,使燃料燃烧更加充分,但当油泥添加量过大时,对煤粉燃烧热量影响较低。动力学研究发现,油泥的添加会降低煤粉燃烧反应的活化能,从而使煤粉燃烧更易进行。     

氯对高炉喷吹煤粉燃烧过程的影响

氯对高炉喷吹煤粉燃烧过程的影响与氯在煤粉中的赋存状态有关。当煤粉中的氯以C1-离子形态与金属离子形成化合物的状态存在时,煤粉中的氯则会抑制煤粉在高炉风口区域的燃烧过程。当煤粉中氯以HCl的形式存在时,煤粉中的氯则会改善煤粉在高炉风口区域的燃烧过程。在高炉喷吹煤粉燃烧过程中,17%左右的氯进入未燃煤粉中,进入到高炉煤气中的氯为83%左右。