潞安貧煤噴吹煤的特征及應(yīng)用實踐

潞安貧煤噴吹煤的特征及應(yīng)用實踐

高噴煤是降低鋼鐵工業(yè)生產(chǎn)成本、提高競爭力的重要手段。高噴煤技術(shù)的核心是提高噴煤比和煤焦交換比。選擇煤炭來源是提高噴煤比和煤焦交換比的重要方面。因此，有必要研究高噴煤和吹掃煤的經(jīng)濟性。許多科學家正在從不同角度進行優(yōu)化研究。山西省六安礦區(qū)是中國最大的優(yōu)質(zhì)貧煤和瘦煤生產(chǎn)基地。煤炭質(zhì)量豐富，煤質(zhì)穩(wěn)定，具有低灰、低硫、低磷的特點。六安煤礦具有明顯的技術(shù)經(jīng)濟優(yōu)勢，本文以六安昌村為研究對象，從煤質(zhì)數(shù)據(jù)比較、實驗實驗和工業(yè)試驗三個方面進行了探討，并將其作為選擇高噴煤源的基礎(chǔ)。1產(chǎn)品的性能測試煤的可磨性、煤的反應(yīng)性、粒徑與比表面積、著火點及煤的爆炸性等的工藝性能分析,都在專用試驗設(shè)備上進行.流動性測試采用北京科技大學的日本MT-1000(Mult1Tester)型測試儀,按照日本工業(yè)標準(JIS)測定.煤樣粒度為-0.074mm的占70%,0.074～0.180mm的占30%.燃燒性測試在首鋼技術(shù)中心的煤粉燃燒性測試裝置上進行,試樣量為300g;試樣粒度為-0.074mm的占70%,-0.074～0.180mm的占30%;熱風溫度為950℃;噴吹前燃燒爐溫度為1150℃(中段).2試驗結(jié)果及分析2.1高爐噴吹用煤技術(shù)參照GB/T18817-2002“高爐噴吹用煙煤技術(shù)條件”,潞安煤作為高爐噴吹用煤具有明顯的煤質(zhì)優(yōu)勢.除鉀、鈉含量滿足二級要求外,其余指標均滿足特級或一級要求.從目前我國高爐噴吹用煤的現(xiàn)狀看,優(yōu)質(zhì)無煙煤資源有限且價格高;單獨噴吹高揮發(fā)分煙煤也存在如安全隱患、含碳量低等諸多問題.所以各鋼鐵企業(yè)在選擇噴吹用煤時將會對煤質(zhì)和經(jīng)濟效益綜合考慮,貧煤、貧瘦煤屬最佳選用煤種,潞安煤更具單獨使用的優(yōu)勢.潞安常村煤與有關(guān)礦區(qū)噴吹煤的煤質(zhì)對比見表1.2.2不同無煙煤的燃燒效果潞安常村煤與有關(guān)礦區(qū)噴吹煤的工藝性能對比見表2,潞安常村煤與有關(guān)礦區(qū)噴吹煤的反應(yīng)性對比如圖1所示.潞安常村噴吹煤在可磨性、平均粒徑、比表面積、燃燒率、反應(yīng)性、著火點、爆炸性等工藝性能方面優(yōu)勢明顯.由表2可以看出,潞安常村煤的可磨性明顯好于陽泉無煙煤、大同弱黏煤和神華長焰煤,一般研究認為,可磨性指數(shù)變化為1,其磨煤機出率將在2.4%～2.8%范圍變化,所以潞安煤可磨性好會產(chǎn)生磨煤機電耗少的經(jīng)濟優(yōu)勢.潞安常村煤具有微弱爆炸性,火焰返回長度為20mm,與高揮發(fā)分的煙煤相比,在裝置的防爆措施方面優(yōu)勢明顯.潞安常村煤的反應(yīng)性與低揮發(fā)分的陽泉煤和鶴壁煤相比較高.反應(yīng)性好的煤不僅可使在風口區(qū)未燃燼的粉煤在爐內(nèi)上升過程中與CO2再次反應(yīng),提高噴入粉煤的燃燒效果,還可以提高煤焦置換比,改善焦炭在軟熔帶的強度.噴吹煤的燃燒性(即燃燒率)是表征噴吹煤性能的重要的綜合性指標,燃燒性能的好壞直接影響到高爐的順行和置換比.潞安常村煤的燃燒率與低揮發(fā)分的陽泉煤和鶴壁煤相比較高,可以提高噴煤比.潞安常村煤與無煙煤混配后可改善無煙煤的燃燒性,潞安常村煤與不同無煙煤按30%,50%,70%的比例配合后混煤的燃燒率測試結(jié)果對比如圖2所示.陽泉和寧夏無煙煤分別配入30%潞安常村煤后,混煤的燃燒率已接近潞安常村煤,效果較好.京西無煙煤配入50%潞安常村煤后,燃燒率大幅度提高.2.3提高磨煤機的磨煤效率高爐噴吹首先要將原料煤制成小于0.074mm的煤粉,磨煤系統(tǒng)的出率、能耗、成本在整個噴煤系統(tǒng)的經(jīng)濟核算中占有很大的比例,而磨煤機的制粉能力與煤種、煤的性質(zhì)有關(guān).由于貧煤、貧瘦煤的可磨性好,在混合煤噴吹中加入一定比例的貧煤、貧瘦煤后,能明顯地提高制粉能力,降低能耗.研究數(shù)據(jù)表明,可磨性極好的潞安煤磨粉出率比陽泉煤要高50%以上,因此如果全部采用潞安煤噴吹,其制粉成本會大幅度降低.某煉鐵廠噴煤系統(tǒng)磨煤機生產(chǎn)能力為17t/h,全磨無煙煤時產(chǎn)量最高為13t/h.逐漸配入潞安貧瘦煤后,磨煤機產(chǎn)量逐步提高,達到75%時,產(chǎn)量達到18t/h,超過了原設(shè)備生產(chǎn)能力.某高爐噴煤系統(tǒng)進行了磨煤生產(chǎn)試驗,磨煤機磨無煙煤1個月內(nèi)的平均產(chǎn)量為29.62t/h;然后進行配入潞安貧瘦煤后的混煤磨煤試驗,其配入量逐漸增加,最后基本穩(wěn)定在20%.潞安貧瘦煤配比在20%時,磨煤機平均產(chǎn)量為31.55t/h,增加值為6.51%.工業(yè)試驗期間磨煤機和排風機的電機電流均有不同程度降低,說明混煤制粉的電耗下降.配入潞安煤比例達到40%后,磨煤機滿負荷生產(chǎn)時產(chǎn)量比無煙煤提高約50%,相應(yīng)制粉成本也降低50%.2.4高爐噴吹煤試驗高爐噴吹的目的是用煤粉代替焦炭所起的還原劑和熱源的作用,置換比就表明了煤粉代替的效果,因此噴吹置換比在高爐噴吹中是衡量噴吹效果最主要的指標,它與很多因素有關(guān),各種燃料的噴吹置換比分別為:油1.24,無煙煤1.00,低揮發(fā)煙煤0.86～0.90,高揮發(fā)分煙煤0.65～0.75,褐煤0.40～0.46.潞安常村煤的噴吹置換比將在0.86～0.90之間,通過實驗計算的理論置換比為0.911,表明:較低揮發(fā)分的潞安常村貧煤既可以保證較高的煤粉燃燒率,又可以保證較高的噴煤置換比.(1)某公司在使用陽泉、永城、晉城、焦作等地的無煙煤進行高爐噴吹時,可燃基揮發(fā)分(Vdaf)大多在7.00%～8.00%之間,利用現(xiàn)有的噴吹無煙煤工藝配入了33%的潞安常村煤后,而煤焦置換比達到0.85,噴煤比從130.0kg/t提高到158kg/t.(2)某公司進行無煙煤和潞安常村煤混合噴吹試驗,潞安常村煤配比由12.5%提高到25%,再由25%提高到50%,在配加了50%的潞安常村煤后噴煤比為153.0kg/t,比混噴前提高了41.0kg/t,入爐焦比由446.0kg/t下降到383.0kg/t.(3)某公司進行了配入潞安常村煤的工業(yè)試驗,表明高爐平均焦比為394.5kg/t,與試驗前無煙煤平均焦比420.0kg/t相比,下降了25.5kg/t,而高爐噴煤量由111.0kg/t上升到120.4kg/t,提高了9.6kg/t.2.5其他優(yōu)勢特征的分析2.5.1煤粉粒度的組成及其用量.煤粉粒度是煤粉使用的保障在一般噴煤設(shè)計中,對煤粉的粒度要求是含-0.074mm的達80%,以實現(xiàn)較高的燃燒率.磨機的制粉能力與煤粉的粒度組成有關(guān).據(jù)計算,煤粉中-0.074mm含量由80%降到50%時,磨煤機的出力增加40%.由于潞安常村貧瘦煤的燃燒性好、燃燒率高,這就為放寬煤粉粒度創(chuàng)造了條件.放寬煤粉粒度不僅可減少磨煤機能耗,而且還可提高煙煤噴吹的安全性.2.5.2原料煤全水分對于高爐噴煤而言,在煤粉制備中要同時對煤粉進行干燥,因此希望原料煤的全水分含量越低越好,潞安常村煤全水分含量較低,一般不會超過10%,比神華等煙煤全水分低5%左右.據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計,1t原料煤全水分每降低1%,煤粉干燥所需能耗可以降低10%左右,也可使噴吹成本降低.2.5.3合噴吹技術(shù)的開發(fā)目前多數(shù)高爐均采用無煙煤和煙煤的混合噴吹,潞安常村煤的揮發(fā)分適中,完全可以實現(xiàn)單獨全煙煤噴吹,從而可以省去配煤系統(tǒng),可獲得相當可觀的經(jīng)濟效益.2.5.4提高系統(tǒng)噴吹能力稀相輸送的固氣比一般在5～10kg/kg氣左右,流速為9m/s,而濃相輸送的固氣比一般大于50kg/kg氣,流速為1～3m/s.濃相輸送所需的載氣量小,煤粉輸送速度低,而且產(chǎn)生的靜電小,更有利于安全輸送;濃相輸送的粉氣比高,可減少鼓入高爐的冷輸送氣量,還可顯著地提高系統(tǒng)的噴吹能力;采用濃相輸送管道的截面積大為減少,可以節(jié)省設(shè)備投資.影響煤粉輸送方式的因素很多,但煤種是其重要的影響因素之一.潞安常村煤的噴流性較好,這就為濃相輸送創(chuàng)造了條件.噴流性指數(shù)反映了煤粉在輸送、噴吹過程中的流動特性,潞安常村煤的噴流性與相似煤種的對比為潞安常村:88.7,寧夏:91.5,陽泉:83.8,京西:83.5.可以看出,潞安常村煤的噴流性比陽泉煤和京西煤都好.3噴吹煤煤焦煤的特點潞安常村煤屬貧煤,具有低灰、低硫、低磷,固定碳高、可磨性好等特點,作高爐噴吹煤具有明顯的煤質(zhì)優(yōu)勢.該煤的固定碳含量高,作噴吹煤時