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高爐噴吹燃料的綜合特性分析

　　高爐噴吹煤粉技術(shù)經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展，至今已經(jīng)成為國內(nèi)外各大鋼鐵企業(yè)煉鐵高爐普遍使用的技術(shù)手段，高爐噴煤對減少焦炭入爐量、降低焦比和燃料比有著重要貢獻(xiàn)。目前全國范圍內(nèi)的焦炭儲量和供應(yīng)量正日趨緊張，這直接導(dǎo)致焦炭價(jià)格上漲、高爐冶煉成本增加，而高爐大噴煤可以一定程度上緩解這種狀況。然而隨著噴煤技術(shù)的發(fā)展和成熟，一些問題也隨之而來。為了優(yōu)化燃料結(jié)構(gòu)及控制成本，高爐噴煤常采用煙煤混合無煙煤的方式，混合燃料從風(fēng)口進(jìn)入高爐，在回旋區(qū)內(nèi)迅速發(fā)生反應(yīng)，這個(gè)過程中會有部分未燃?xì)執(zhí)歼M(jìn)入爐缸內(nèi)部，聚集在爐渣中或者隨煤氣流上升，以高爐煤氣形式從爐頂逸出，這會造成煤焦置換比的降低，并且其在上升過程中可能透過爐料附著在焦炭或爐料的孔隙中，導(dǎo)致料柱透氣性變差，嚴(yán)重時(shí)會影響高爐內(nèi)部穩(wěn)定順行。噴吹燃料的不充分燃燒也會降低能源利用效率，造成環(huán)境污染問題。因此，高爐噴煤技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵方向在于優(yōu)化噴吹燃料種類和結(jié)構(gòu)，降低混煤成本，并保證燃料在爐內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)充分進(jìn)行，減少高爐噴煤過程中可能出現(xiàn)的不利于高爐順行穩(wěn)產(chǎn)的各項(xiàng)因素。

　　高爐噴吹技術(shù)不局限于單個(gè)煤種，可用于高爐噴吹的固體燃料包括煙煤、貧瘦煤、無煙煤、提質(zhì)煤、蘭炭，甚至包括生物質(zhì)半焦和廢塑料等。隨著高爐噴吹技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展，越來越多潛在的噴吹資源或被直接用于高爐噴吹，或經(jīng)過預(yù)處理之后再被噴入高爐。雖然不同噴吹燃料物理化學(xué)性能各不相同，但是最終目標(biāo)都是為了降低高爐煉鐵成本，替代部分焦炭起到提供反應(yīng)熱量和促進(jìn)還原的作用。中國煤炭資源種類繁多，尤其是低品質(zhì)煙煤，高爐噴吹燃料的多元化有利于高爐噴煤技術(shù)的進(jìn)一步完善和發(fā)展。

　　本文選取了幾種潛在的可作為鞍鋼高爐噴吹用的燃料，系統(tǒng)地對它們的基礎(chǔ)性能、安全性能和工藝性能等進(jìn)行分析研究，對比不同噴吹燃料用于高爐噴吹時(shí)存在的差異和影響。

　　精選圖表

　　結(jié)論

　　(1)對不同噴吹燃料的物化基礎(chǔ)特性進(jìn)行了綜合分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)提質(zhì)煤和蘭炭的揮發(fā)分基本不超過20%，并且由于成本優(yōu)勢，在進(jìn)行高爐噴吹時(shí)可以適當(dāng)?shù)靥娲鸁熋夯蛘邿o煙煤;但是蘭炭的發(fā)熱量低于貧瘦煤和提質(zhì)煤，在進(jìn)行高爐噴吹時(shí)需要適當(dāng)調(diào)節(jié)操作參數(shù)以維持風(fēng)口前爐缸的熱穩(wěn)定。

　　(2)所有煤種的可磨性、爆炸性均符合高爐噴吹要求，不會對制粉和噴吹安全造成影響。按照煤級的不同，灰熔特性軟化溫度隨著煤化程度的降低而降低。從燃燒性和反應(yīng)性來看，提質(zhì)煤和蘭炭的燃燒和氣化反應(yīng)活化能與煙煤接近，因此在噴吹入爐后能夠增強(qiáng)混合燃料的化學(xué)反應(yīng)性能，起到保護(hù)焦炭的作用，有利于高爐實(shí)現(xiàn)提煤降焦的目標(biāo)。

　　(3)綜上所述，在實(shí)際進(jìn)行高爐噴吹時(shí)，煙煤由于促燃效果明顯，因此可以保持正常添加比例;蘭炭和提質(zhì)煤由于較好的燃燒反應(yīng)性能以及價(jià)格優(yōu)勢，可以部分代替無煙煤來控制噴吹成本;考慮到安全問題，無煙煤的加入量應(yīng)保證混煤揮發(fā)分在20%左右。

　　因此，混煤方案建議2種煙煤的配比應(yīng)在25%左右，3種無煙煤在混煤搭配時(shí)配比均控制在15%左右，而提質(zhì)煤或者蘭炭的添加比例在5%左右，這樣在現(xiàn)場實(shí)際噴吹時(shí)混煤配比可控制在22%左右，既可實(shí)現(xiàn)噴吹燃料結(jié)構(gòu)優(yōu)化，又可滿足高爐噴吹要求。