高炉多样化喷吹简介

高炉喷吹燃料技术简介

摘要:概述了高炉喷吹现状，介绍了高炉喷吹技术，高炉喷吹燃料的种类概况，并列举出近年来新发展的新型喷吹燃料,分析了喷吹工艺的发展趋势。

关键字:高炉喷吹；多样化喷吹；工艺技术；发展与应用

Abstract Summarizes the present status of injection in the blast furnace, introduced the injection in the blast furnace technology, injection fuel of blast furnace profile types, citing new development in recent years a new type of fuel injection, analyses the development trend of injection technology.

Keywords The blast furnace blowing; diverse injection; process technology; development and application；

1 前言

钢铁工业是中国经济和社会发展的基础性产业，近年来随着钢铁行业的高速发展，矿石资源和焦炭资源日趋紧张，节能降耗已经成为钢铁行业刻不容缓的重要课题，而炼铁系统又占钢铁行业能耗的70％左右，是名副其实的耗能大户，高炉炼铁的高能耗性，给高炉节能创造了广阔的空间，对中国可持续发展战略具有重要意义。降低高炉综合焦比或燃烧比是高炉节能的重点。以2006年的消耗速度，估计中国的主焦煤和肥煤资源在70年内将消耗殆尽，全世界的主焦煤和肥煤资源也将在90年内消耗殆尽。炼焦煤资源的日渐枯竭，也促使各大钢厂发展各种高炉喷吹技术，如喷吹煤粉、重油、天然气或还原煤气、废塑料、石油焦和生物质等。

2 喷吹燃料技术

喷吹燃料将气体、液体或固体燃料通过专门的设备从风口喷入高炉，以取代高炉炉料中部分焦炭的一种高炉强化冶炼的燃料。它可改善高炉操作，提高生铁产量，降低生铁成本。高炉炼铁是以冶金焦作为燃料和还原剂的，喷吹燃料在风口区的高温下转化为CO和H2，可以代替风口燃烧的部分焦炭，一般可取代20%～30%，高的可达50%，喷吹燃料已成为当代高炉降低焦比的主要措施。喷吹燃料还可以促进高炉采用高风温和富氧鼓风，这几项技术相结合，已成为强化高炉冶炼的重要途径。

喷吹燃料的主要目的以其他形式的廉价燃料代替宝贵的冶金焦炭，降低焦比，减少炼焦的负担，节省焦炉基建投资，节省过程能耗。喷吹燃料的来源非常广泛，气、液、

固体燃料均可用。传统的喷吹的燃料有煤粉、天然气、重油，近年来新兴的喷吹燃料技术包含喷吹废塑料、喷吹生物质，喷吹石油焦等。[1]

2.1 高炉喷吹煤粉

2.1.1 高炉喷吹煤粉概述

喷吹煤粉燃料是继高炉使用熟料(人造富矿)之后炼铁技术的又一重大发展。喷吹煤粉的主要目的是以其它形式的廉价燃料替代焦炭起提供热量和还原剂的作用，降低焦比。于是便可减少炼焦生产的负担，节省焦炉基建投资、节约过程能耗。

喷煤工艺种类繁多，按喷吹方式可分为直接喷吹和间接喷吹，按喷罐布置可分为并罐布置和串罐布置，按喷吹管路可分为多管路喷吹和单管路加分配器喷吹，按制粉系统烟气循环方式可分为引热风炉废气和烟气自循环方式。完整的高炉喷煤工艺流程应包括原煤储运系统、制粉系统、煤粉输送系统、喷吹系统、供气系统和煤粉计量系统，最新设计的高炉喷煤系统还包括整个喷煤系统的计算机控制中心。[2]

2.1.2 工艺流程简介

高炉喷煤就是把原煤(无烟煤、烟煤)经过烘干、磨细，用压缩空气输送，通过喷煤枪从高炉风口直接喷入炉缸的生产工艺。高炉喷煤系统的工艺流程主要由原煤贮运、煤粉制备、煤粉喷吹、热烟气和供气等几个部分组成。如下图1所示:

图1高炉喷吹煤粉系统工艺流程图

1.原煤储运系统：为保证高炉喷煤作业的连续性和有效性，在喷煤工艺系统中，首先要考虑的是建立合适的原煤储运系统，该系统应包括综合煤场、煤棚、储运方式。为控制原煤粒度和除去原煤中的杂物，在原煤储运过程中还必须设置筛分破碎装置和除铁

器。筛分破即可以控制磨煤机入口的原煤粒度，除铁器则主要用于清除煤中的磁性金属杂物。

2.煤粉制备系统: 煤粉制备是指通过磨煤机将原煤加工成粒度和含水量均符合高炉喷吹需要的煤粉。制粉系统主要由给料、干燥与研磨、收粉与除尘几部分组成。

3.喷吹系统：喷吹系统由不同形式的喷吹罐组和相应的钟阀、流化装置等组成。煤粉喷吹通常是在喷吹罐组内充以压缩空气，在自混合器引入二次压缩空气将煤粉经管道和喷枪喷入高炉风口。

4.供气系统: 供气系统是高炉喷煤工艺系统中不可缺少的组成部分，主要涉及压缩空气、氮气、氧气和少量的蒸汽。压缩空气主要用于煤的输送和喷吹，同时也为一些气动设备提供动力。氮气和蒸汽主要用于维持系统的安全正常运行。而氧气则用于富氧鼓风或氧煤喷吹。

5.热烟气系统: 将高炉煤气在燃烧炉内燃烧生成的热烟气送入制粉系统，用来干燥煤粉。[3]

2.2 高炉喷油

2.2.1 工艺流程

一般用油罐车将重油运到油站卸油，油站有2~4个罐位，可以同时卸油，采用低压大流量齿轮泵，重油通过粗滤网送到储油罐，其间再过滤1~2次，然后输到炼铁设备高炉炉台送油环管，再分送到各风口，喷人高炉炉缸。

2.2.2 主要设备

重油喷吹设备由进油设备、储油设备、过滤器、喷油泵、计量装置、加热器、喷油管、回油管及喷枪等组成。

重油喷吹系统的主要设备及其作用见表2。

表2重油喷吹系统的主要设备及其作用

2.2.3 喷油枪插入高炉的方式

(1)从风口视孔盖插人喷枪。

(2)将喷枪斜插人直吹管。

(3)在风口小套上开孔。

(4)在风口近旁的炉墙上开孔，安上水冷固定式喷枪。

氧气雾化嘴（即氧油喷枪）是用氧气作为雾化剂。这种水冷套管式喷嘴燃烧性能良好。机械雾化喷嘴由套管、雾化片、旋流片、油管组成，它是借助于重油射流本身的脉动离心作用使重油雾化。

废气分析和火焰观察法，虽然在一定程度上也能保障热风炉燃烧的合理性，但必定要增加工人的劳动强度，且有局限性，难以收到满意的效果。自动燃烧就是利用机械、电气或计算机等组合的自动控制系统，保证热风炉在燃烧的过程中达到空气、煤气配合比最佳；炉顶温度在短时间内达到最高值；废气中氧气含量适中，一氧化碳量为零。使热风炉燃烧更加合理，即在最大限度地节约燃料的前提下，充分发挥热风炉的蓄热能力，提供最高的风温，使燃烧控制更科学、可靠、省力又不受条件限制是自动燃烧今后的发展方向。[4]

2.3 喷吹天然气

高炉喷吹天然气是综合鼓风的重要内容之一。天然气资源比较丰富的国家或地区，在消耗能量较多的黑色冶金企业中，在高炉上喷吹天然气较在其他加热装置中能获得较高的热效率，而且可节约价格昂贵的冶金焦炭。因此，天然气资源丰富的国家，近年在