高爐噴吹煤粉項(xiàng)目簡(jiǎn)介.doc

高爐噴吹煤粉項(xiàng)目簡(jiǎn)介西安天諾電子測(cè)控技術(shù)有限公司西安交通大學(xué)系統(tǒng)化工程研究所目前,在我國(guó)高爐煉鐵技術(shù)中,大風(fēng)、高溫、精料、噴吹富氧等技術(shù)在高爐上普遍得到了應(yīng)用并取得了較好的高產(chǎn)節(jié)能降耗效果。高爐噴吹技術(shù)在一些焦炭資源短缺的地方、小高爐上也得到了較好的推廣應(yīng)用。但在焦炭資源相對(duì)充足的地方，高爐噴吹一直沒有得到重視和應(yīng)用。隨著焦煤資源日益短缺和焦炭?jī)r(jià)格不斷上漲的趨勢(shì)，高爐噴吹燃料技術(shù)已引起越來越多鋼鐵企業(yè)的重視。一、噴吹燃料從理論上講，一切燃料都可以作為高爐的噴吹燃料，高爐可以噴吹的燃料分為三大類:液體燃料,如重油、焦油等；固體燃料，如無煙煤、煙煤、褐煤等；氣體燃料，如天然氣、焦?fàn)t煤氣等。噴吹燃料的選擇依賴于各國(guó)燃料資源的條件，并隨資源條件的變化而改變。自20世紀(jì)60年代初噴吹技術(shù)在法國(guó)獲得成功以后，美國(guó)、前蘇聯(lián)主要噴吹天然氣，西歐、日本則自20世紀(jì)80年代初由噴吹重油轉(zhuǎn)為噴吹煤粉。我國(guó)是開發(fā)噴煤技術(shù)較早的國(guó)家，自20世紀(jì)60年代初開始試驗(yàn)，至今已有40多年的歷史，我國(guó)高爐曾經(jīng)試用的噴吹用燃料有固體燃料（煙煤粉、無煙煤粉、半焦）、重油、天然氣；目前廣泛使用的是煤粉,由于重油和天然氣資源相對(duì)緊張，且價(jià)格昂貴，本項(xiàng)目主要介紹噴吹煤粉。高爐噴吹煤粉是我國(guó)近幾十年來從無到有發(fā)展起來并獲得良好的經(jīng)濟(jì)效果的一項(xiàng)新技術(shù)。我國(guó)噴吹煤粉一般有煙煤和無煙煤兩種工藝，無煙煤因其含碳量比較高，揮發(fā)份低，著火溫度高等原因而得到應(yīng)用，煙煤則由于揮發(fā)份高，著火溫度低，應(yīng)用廠家必須具備氮?dú)獬鋲杭敖档拖到y(tǒng)氧濃度，并安裝氧濃度分析儀、一氧化碳測(cè)試儀等監(jiān)控儀器，也可以達(dá)到安全可靠運(yùn)行的目的。但兩者比較，后者一次性投資略大，但運(yùn)行成本低。二、高爐噴煤意義高爐噴煤對(duì)現(xiàn)代高爐煉鐵技術(shù)來說是一項(xiàng)重要的技術(shù)革命。所謂高爐噴煤，就是指從高爐風(fēng)口爐內(nèi)直接噴吹磨細(xì)了煤粉（無煙煤、煙煤或者兩者的混合煤粉），以代替焦炭向高爐提供熱量和還原劑。它的意義在于：(1)以低價(jià)的煤代替了日趨貧乏且價(jià)格昂貴的冶金焦,降低了焦比,使高爐煉鐵的成本大幅下降。(2)高爐噴煤可以作為一種調(diào)劑爐況的手段。(3)高爐噴煤可以改善爐缸工作狀態(tài)，使高爐穩(wěn)定順行。(4)為高爐提高風(fēng)溫和富氧鼓風(fēng)創(chuàng)造條件。因?yàn)閲姶得悍蹠?huì)使風(fēng)口前理論燃燒溫度降低，導(dǎo)致理論燃燒溫度降低的主要原因有：1)高爐噴吹煤粉后煤氣量增加，加熱煤氣需要消耗熱量；2)噴吹煤粉帶入的熱量少，而焦炭進(jìn)入風(fēng)口區(qū)時(shí)被充分加熱，溫度高達(dá)14501500，而噴吹的煤粉溫度不超過100；3)煤粉中碳?xì)浠衔锓纸庑枰鼰帷?5)噴吹煤粉中氫含量比焦炭帶入的多，氫氣提高了煤氣的還原能力和穿透擴(kuò)散能力，有利于礦石的還原和高爐操作指標(biāo)的改善。(6)噴吹煤粉代替了部分焦炭，不僅緩解了焦煤的供需緊張狀況，也減少了對(duì)煉焦設(shè)施的投資和建設(shè)，更降低了煉焦生產(chǎn)到環(huán)境的污染。三、高爐噴煤的冶煉特點(diǎn)高爐噴吹煤粉后,與純焦炭冶煉相比,主要有以下幾個(gè)特點(diǎn)：1.中心氣流發(fā)展。高爐噴吹燃料后，高爐煤氣分布普遍出現(xiàn)中心氣流發(fā)展，其原因是：(1).爐缸煤氣量增加。根據(jù)焦炭、重油、煤粉成分計(jì)算，在風(fēng)口前不完全燃燒的條件下鼓入干風(fēng)，每燃燒1kg燃料所生成的爐缸煤氣成分與體積見下表。燃料CO/m3H2/m3還原氣/m3還原氣相對(duì)焦炭/%N2/m3煤氣/m3風(fēng)量/m3kg-1CO+ H2/%當(dāng)重油置換比為1.1、煤粉置換比為0.85時(shí)生成的煤氣/m3焦炭1.5530.0551.6081002.924.5283.68535.54.528重油1.6081.292.8981803.025.9183.81049.05.375煤粉1.4080.411.8181132.644.4583.33040.85.245從上表可知，每燃燒1kg燃料，在風(fēng)口前生成的爐缸煤氣體積是不一樣的，其中重油最多，且煤氣成分中還原氣體所占比例也大，煤氣還原能力強(qiáng)。煤粉與焦炭相差不多，但噴入的煤粉含有一定量H2，故煤氣還原能力也較強(qiáng)。噴吹燃料后，爐缸煤氣量有所增加，而且還原能力有所加強(qiáng)。由于爐缸煤氣量增加和還原氣體中H2量的增加，使到達(dá)爐缸中心的煤氣量相應(yīng)增加，促進(jìn)煤氣流向中心發(fā)展。(2).鼓風(fēng)動(dòng)能顯著增大。高爐鼓風(fēng)所具有的機(jī)械能叫鼓風(fēng)動(dòng)能。鼓風(fēng)動(dòng)能有一定的質(zhì)量，并且以很高的速度通過風(fēng)口向高爐中心運(yùn)動(dòng)，因此，具有一定的動(dòng)能。由于噴吹燃料中的一部分物質(zhì)在直吹管和風(fēng)口內(nèi)與氧氣匯合而發(fā)生燃燒反應(yīng)，釋放出熱量，使溫度升高，體積增大，因而使鼓風(fēng)動(dòng)能增大，促使煤氣流向中心發(fā)展。2.壓差升高。噴吹燃料后，壓差(煤氣通過料層時(shí)的總壓差)p普遍升高，并且隨噴吹量的增加而增加。其原因是由于噴吹燃料產(chǎn)生的煤氣量比被替代的焦炭產(chǎn)生的煤氣量多，使煤氣的浮力增加，加之噴吹燃料后焦比降低，料批中焦炭比例減少，使料柱阻力增大。噴吹燃料后，雖然壓差普遍升高，但仍可維持高爐順行。這是因?yàn)閲姶等剂虾蠼固控?fù)荷加重，爐料重量加大，有效重量上長(zhǎng)。加上噴吹燃料后爐缸活躍，中心氣流發(fā)展，故可允許在較高壓差條件下操作。當(dāng)然，為了擴(kuò)大噴吹量，采取精料、高壓操作、富氧鼓風(fēng)等措施以防止壓差過高，也是必須考慮的。3.熱量“滯后”現(xiàn)象。燃料吹入高爐后對(duì)爐溫的影響要經(jīng)過一段時(shí)間才能完全顯示出來，這段時(shí)間稱為熱滯后時(shí)間，這種現(xiàn)象稱為熱滯后現(xiàn)象。因?yàn)樵黾用悍蹏姶禃r(shí)，煤粉在爐缸分解吸熱增加，初期使?fàn)t缸溫度降低，直到噴入的煤粉裂解、燃燒后，使?fàn)t缸的煤氣量和還原氣體的濃度增加，從而改善礦石的加熱和還原。礦石下到爐缸后，爐缸溫度才開始提高。噴吹量減少時(shí)與增加時(shí)相反。所以，可以用噴吹量來調(diào)節(jié)爐況，但不如風(fēng)溫來得迅速直接。熱量滯后時(shí)間與噴吹燃料的種類、爐容、爐內(nèi)溫度分布、煤焦置換比等因素有關(guān)。煤中含氫量愈多，在風(fēng)口分解耗熱量愈多，則滯后的時(shí)間愈長(zhǎng)，如噴吹煙煤比無煙煤滯后時(shí)間長(zhǎng)；爐容愈大時(shí)間愈長(zhǎng)。4.爐缸溫度趨于均勻。噴吹燃料后，爐缸溫度趨于均勻，鐵水溫度提高，其原因如下：(1).噴吹燃料后，風(fēng)口前理論燃燒溫度降低，使燃燒帶溫度降低。導(dǎo)致理論燃燒溫度降低的主要因素：一是噴吹后因煤氣量增加，加熱煤氣消耗的熱量增加；二是燃料帶入熱量減少，噴吹后由于風(fēng)口前燃燒的焦炭量減少，帶入燃燒區(qū)的熱量減少；三是增加了燃燒分解熱。焦炭中碳是以固定碳形式存在，直接與鼓風(fēng)中氧化合物燃燒，而重油和天然氣中的碳全部、煤粉中的碳部分是以碳?xì)浠衔餇顟B(tài)存在，燃料燃燒時(shí)要分解吸熱。(2).噴吹燃料后，爐缸中心溫度上升，其主要因素有以下幾個(gè)方面：一是由于煤氣量和鼓風(fēng)動(dòng)能的增加，到達(dá)中心區(qū)煤氣量增多，增加了爐缸中心熱量收入；二是大量H2參加還原反應(yīng)，降低了直接還原度，減少了爐缸中心熱量支出；三是煤氣中H2含量增加，提高了煤氣的導(dǎo)熱能力，有利于提高爐料溫度；四是噴吹燃料帶入H2在燃燒區(qū)分解吸熱，降低燃燒區(qū)溫度。在較低溫度區(qū)（爐缸中心或燃燒帶上方）又重新結(jié)合，放出大量熱量，有利于提高爐缸中心溫度?；谝陨显?，噴吹煤粉后，燃燒焦點(diǎn)附近溫度下降，爐缸中心溫度上升，整個(gè)爐缸溫度分布更趨均勻，促使?fàn)t缸工作更加均勻、活躍。四、噴吹煤粉能降低焦比的原因1.噴吹煤粉能取代焦炭，是因?yàn)槊悍廴紵墚a(chǎn)生一氧化碳和釋放熱量，為高爐冶煉提供發(fā)熱劑和還原劑。這是置換焦炭最基本的因素。2.噴吹煤粉時(shí)，單位生鐵的煤氣量增加，煤氣富化，尤其是煤氣中H2是增加，改善了間接還原，使得直接還原度降低，焦比降低，更有利于冶煉。3.噴吹煤粉時(shí)，冶煉產(chǎn)生的渣量減少，故可降低焦比。4.噴吹煤粉時(shí)，由于噴吹物在爐缸冷化作用，因此，允許用提高熱風(fēng)溫度來補(bǔ)償熱量，使風(fēng)口前炭燃燒所得有效熱量增加，從而可降低焦比。五、高爐噴吹煤粉的過程簡(jiǎn)介噴吹煤粉的主要過程分為兩個(gè)過程，即煤粉制備和噴吹過程。1. 制粉系統(tǒng)采用立式中速磨，電機(jī)驅(qū)動(dòng)減速機(jī)帶動(dòng)磨盤旋轉(zhuǎn)，需粉磨的物料由鎖風(fēng)喂料機(jī)從加料口送入磨盤中心，在離心力的作用下，物料向磨盤四周擴(kuò)散進(jìn)入粉磨輥道受到磨輥的研壓作用而被粉碎。物料主要是依靠磨輥的重量和加壓裝置的壓力被破碎和粉磨的。由于磨輥和磨盤間不能純滾動(dòng)，因此物料受到多何應(yīng)力的作用，從而提高了粉磨能力和粉磨效率。熱空氣由下殼體之間進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入磨機(jī)內(nèi)，由于旋轉(zhuǎn)磨盤和下殼體之間的空隙處有帶傾斜葉片的風(fēng)環(huán)，故通過風(fēng)環(huán)的氣體能均勻分布在磨機(jī)內(nèi)。粉磨后的物料被風(fēng)環(huán)外的氣流吹起，經(jīng)過分離口合格的細(xì)粉隨筒氣流出后由收塵設(shè)備收集下來即為產(chǎn)品。粗粉在分離口葉片的作用下，重新落至磨盤上再次被粉磨。如此循環(huán)往復(fù)，混在磨機(jī)內(nèi)物料中的鐵塊等雜物會(huì)從旋轉(zhuǎn)的磨盤上甩出，落至排渣口內(nèi)，定期打開排渣口即可清除雜物。由于物料進(jìn)入磨機(jī)后就與熱氣體充分接觸，被粉磨后又懸浮在熱氣體中，能充分的進(jìn)行熱交換。所以，在粉磨的同時(shí)也烘干了物料。2. 噴吹系統(tǒng)采用高壓空氣直接向高爐噴吹煤粉。附圖：高爐噴煤工藝流程簡(jiǎn)圖原煤貯運(yùn)系統(tǒng)干燥氣體制備系統(tǒng)煤粉制備系統(tǒng)煤粉輸送系統(tǒng)煤粉噴吹系統(tǒng)高爐供氣系統(tǒng)(空氣、氮?dú)?、壓縮空氣)附表：我國(guó)部分鋼鐵企業(yè)高爐噴煤情況廠 名年 份煤比/kgt-1入爐焦比/kgt-1風(fēng)溫/富氧率/%鞍 鋼200013343210090.88首 鋼2000116.6387.51049武 鋼2000111.8410.910871.0寶 鋼200023826412452.53邯 鋼2000124.6413.710670.34馬 鋼200012340210671.58安 鋼200010444310500.73石 鋼200213941610132.5南京鋼廠20021273791067杭 鋼20021114131013綜上所述，高爐噴吹燃料是現(xiàn)代高爐冶煉的一項(xiàng)重要技術(shù)，它不僅帶來了高爐操作調(diào)劑手段的便利，而且為增鐵節(jié)焦和冶煉經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)的改善創(chuàng)造了條件，促進(jìn)了鋼鐵工業(yè)的迅猛發(fā)展，減少了煉鐵生產(chǎn)受焦煤資源、投資、環(huán)保等多方面的限制和影響。我公司研發(fā)的煉鐵高爐噴煤微機(jī)控制技術(shù)，僅2005年以來就與山西翼城明亮鋼鐵公司、山西交口天馬冶煉有限公司、山西榆次恒勝冶煉有限公司、山西交口金象鋼鐵有限公司、陜西新西北特鋼有限公司、山西河津達(dá)康集團(tuán)有限責(zé)任公司等企業(yè)簽約并實(shí)施該技術(shù)的應(yīng)用。高爐噴煤效果明顯，噸鐵噴煤量達(dá)150公斤左右，高爐各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)顯著提高，創(chuàng)同行業(yè)先進(jìn)水平。我公司實(shí)施的噴煤項(xiàng)目主要特點(diǎn)是：1. 自動(dòng)化程度高，噴煤系統(tǒng)全部采用計(jì)算機(jī)控制。2. 設(shè)