500m3高炉富氧烟煤无烟煤混喷技术Ⅰ——工程实践

500m3高炉富氧烟煤无烟煤混喷技术Ⅰ——工程实践
发表时间：2013-10-17T13:33:30.077Z 来源：《赤子》2013年6月下总第284期供稿作者：毕洪伟1 武胜奎1 董永辉1 毕秋艳2 李春丽2 [导读] 喷煤工艺由供配煤系统、煤粉制备系统、喷吹系统及相应的辅助设施组成。

毕洪伟1 武胜奎1 董永辉1 毕秋艳2 李春丽2 焉海波2 （1.西宁特殊钢股份有限公司，青海西宁 810005；2.青海大学，青海西宁 810016）摘要：本文以西宁特钢股份有限公司500m3高炉实施富氧喷煤技术实践为例，考察了不同煤种、煤比及富氧量对生产的影响。

结果表明：选择60%无烟煤+40%的烟煤配比，富氧率为2％～3％时冶炼效果较佳，可使日产量提高541.595t，利用系数增加0.601t/m3•d，焦比降低40kg/t，达到了节能、降耗、增效的效果。

关键词：高炉；富氧；烟煤无烟煤；混合喷吹中图分类号：TF543.2 文献标识码：A 文章编号：1671-6035（2013）06-0000-02
一、前言
目前，高炉高富氧、高喷煤比是高炉有效降低焦碳消耗、降低高炉能耗、提高高炉经济技术指标的重要技术手段[1][2]，高炉每多喷1公斤煤，可降低0.8公斤的焦炭消耗，因煤焦价差，可使吨铁的燃料成本降低400元左右，具有显著的经济效益。

高炉富氧能加速风口前碳的燃烧过程，提高理论燃烧温度，既提高了产量，又弥补了喷煤量增加造成的理论燃烧温度下降和氧过剩系数降低的缺点，富氧和喷吹煤粉是互补技术。

西宁特殊钢股份有限公司450m3高炉富氧系统于2009年1月投运，2010年结合高炉实际生产，首次开展了富氧与喷煤，烟煤、无烟煤混喷，高炉喷煤后高炉调剂规律的工业性试验。

2011年两座高炉成本降低4859.5788万元，节能8228.63吨标煤，达到了节能、降耗的目的。

2012年各项技术进入成熟应用阶段，高炉喷煤与高炉实际生产进入了正常运行阶段。

二、富氧混喷工艺和主要设备
（一）工艺流程。

高炉富氧喷煤工艺流程图如图1所示。

图1 高炉富氧喷煤工艺流程图
高炉富氧喷煤系统主要由喷煤工艺及富氧工艺两部分组成。

煤粉经管道、炉前分配器，通过喷枪喷入高炉。

从制氧厂出来1.6MPa的高压氧气经减压站减压至0.7Mpa后进入高炉区，为其提供富氧环境。

其中，高炉喷煤采用上出料浓相喷吹形式，采用补气调节器，通过调节补气量的大小改变调节器内煤粉的输送状态，达到调节喷吹量的目的。

每座高炉的喷吹罐采用并列式布置，两个并列罐上出料浓相交替喷吹。

（二）主要设备。

喷煤工艺由供配煤系统、煤粉制备系统、喷吹系统及相应的辅助设施组成。

富氧工艺由制氧系统及相应的辅助设施组成。

主要由煤粉仓、喷吹罐、炉前分配器及制氧系统等设备组成。

高炉的喷吹站与制粉间合建在一起，设有一个喷煤主控室。

主要设备为两个煤粉仓，两个喷吹罐。

由煤粉仓卸下的煤粉加入到喷吹罐内，可使喷吹罐交替向高炉喷吹煤粉。

煤粉仓：有效容积为60m3，储煤粉量可以满足高炉在最大喷吹量的条件下连续喷吹6小时，其采用料位计进行料位监测。

喷吹罐：有效容积为14m3，直径为φ2000mm，采用电子称进行重量监测，按高炉喷吹量200kg/t-p计算，每罐煤粉可以供高炉连续喷吹40分钟。

炉前分配器：采用盘式分配器形式，精度±3％，并采用浓相输送技术，可使输送速度降低，减少输粉管道及设备磨损，提高设备寿命。

由于提高了气固比，因此在喷吹量相同的情况下，减少了鼓入高炉内冷的空气量，有利于提高炉缸温度。

制氧系统：本装置采用分子筛净化空气，带增压膨胀机，上塔采用规整填料塔，全精馏无氢制氩，氧气外压缩流程。

原料空气在过滤器中除去了灰尘和机械杂质后，进入空气透平压缩机压缩，然后送入空气冷却塔进行清洗和预冷。

三、富氧混喷实践
（一）喷吹煤种的选择。

高炉喷吹用煤煤种是煤粉能否高率燃烧及未燃煤粉能否有效气化的重要影响因素，因此需对其进行优化选择。

根据铁钢轧分厂高炉喷煤的实际条件，高炉喷煤可以采用以下五种方案：（1）100%的无烟煤；（2）100%的贫煤或贫瘦煤；（3）100%的烟煤（实际上是不粘煤）；（4）烟煤（实际上是不粘煤）配加无烟煤；（5）烟煤（实际上是不粘煤）配加贫煤或贫瘦煤。

根据铁钢轧分厂的制粉系统的设备配置，喷煤实施初期选择第四种方案。

（二）混喷实践。

（1）第1阶段90%无烟煤+10%烟煤。

2008年1月至12月，此期间磨机出力有所提高，但高炉生产指标变化不大。

（2）第2阶段80%无烟煤+20%烟煤。

2009年1月～12月，此期间磨机出力明显提高，另外由于烟煤比例增加，使初始煤气中H2含量增加，一方面由于H2热导性好，穿透力强，使炉缸工作状况更加均匀活跃；另一方面由于H2参与间接还原，焦比降低幅度较大，高炉其他指标也相应有所改善。

（3）第3阶段60%无烟煤+40%烟煤。

2011年1月至今，此阶段开始，磨机在制粉前延长了废气对整个系统的预热时间，确保在生产过程中冷空气不进入系统内，使系统含氧量保持在10%以下。

此阶段高炉的技术经济指标及磨机制粉量均有较大的提高。

三个不同阶段混喷前后指标变化对比见表1。

由表1可以看出当烟煤配比达到40%时，日产量可以提高541.595吨，利用系数可以增加0.601，故实际操作选择60%无烟煤+40%的烟煤配比。

表1 混喷前后指标变化对比表
（三）富氧喷煤实践。

铁钢轧分厂对高炉富氧系统进行试验，结果显示，高炉富氧喷煤后高炉喷煤比在100 kg/t以上的情况，富氧提高l％可使吨铁的煤气量减少4％，冶炼强度提高到了1.72t/m3•d。

富氧鼓风后，恰好给加大喷吹量、强化煤粉的燃烧和改善喷吹效果创造了极为有利的条件，富氧l％可提高煤比22kg/t。

富氧率提高至2％～3％时冶炼效果较佳。

富氧前后的参数对比情况如表2所示。

由表2可以看出富氧后焦比明显降低，减少了焦炭的消耗。

表2 富氧前后参数对比
四、节能效果与经济效益分析
（一）节能效果。

吨铁能耗计算（折合标煤）：
吨铁降低能耗=（富氧喷煤后焦比-富氧喷煤前焦比）kg/t.Fe×富氧后煤比-富氧喷煤前煤比）kg/t.Fe×富氧喷煤后电耗-富氧喷煤前电）kWh/t.Fe+蒸汽消耗
(445-485)×0.9714+(0.157-0.119)×0.7143+(5.92-5.71)×0.1229+32.99×0.13123=-7.359公斤标煤吨铁降低能耗为7.359公斤标煤。

2011年两座高炉全年节能量：
全年节能量=每天生产量×天数×吨铁降低能耗
3063.487×365×7.359=8228.63吨标煤
2011年两座高炉节能8228.63吨标煤。

（二）经济效益分析。

焦炭平均价格1560元/吨，无烟煤粉平均价格970元/吨（包括加工费150元/吨），烟煤粉平均价格650元/吨（包括加工费150元/吨）吨铁成本变化计算：
吨铁成本变化=（富氧后焦比-富氧前焦比）×焦炭平均价格+（富氧后无烟煤比-富氧前无烟煤比）×无烟煤粉平均价格+（富氧后烟煤比-富氧前烟煤比）×烟煤粉平均价格
(0.445-0.485)×1560+(0.091-0.109)×970+(0.066-0.010)×650=-43.46元/吨
吨铁成本变化减少43.46元；
2011年两座高炉成本降低：
成本降低值=每天生产量×天数×吨铁成本变化量
3063.487×365×43.46=4859.5788万元
2011年两座高炉成本降低4859.5788万元。

五、结论
西宁特钢对其两座450m3高炉实施富氧喷煤技术，并对全过程及其效果进行较为系统的实践研究，得出以下结论：（1）烟煤无烟煤二者结合更有利于改善高炉指标。

（2）60%无烟煤+40%的烟煤配比可使日产量及利用系数有明显提高。

（3）富氧后可实现焦比445kg/t，无烟煤比91kg/t，烟煤比66 kg/t，富氧率提高至2％～3％时冶炼效果较佳。

（4）通过采用450m3高炉烟煤无烟煤混喷技术，2011年两座高炉实现吨铁能耗降低7.359公斤标煤，节能8228.63吨标煤。

参考文献：
[1]梁中渝,殷利,龚文渠等.富氧喷煤高炉能量变化的分析[J].钢铁,2005,40(1):11-13。

[2]杨志泉.武钢高炉提高煤比过程中所遇到的问题及对策[J].炼铁,1998,17(2):21-24。