高炉风口结渣机理的研究

第23卷第3期炼　铁Vol.23,No.3 2004年6月IRONMAKING June　2004

高炉风口结渣机理的研究

任　燕　徐万仁　李　军

(宝山钢铁股份有限公司)

摘　要　通过实验室实验和现场实物分析,对高炉风口结渣机理和配煤灰分性质的控制进行了研究,并提出了控制风口结渣的有效措施。

关键词　高炉　风口　结渣　研究

Studyonsla g-bondingmechanismoftu yereinblastfurnace

ReYan　XuWanren　LiJun

(BaoshanIron&SteelCo.,Ltd.)

Abstract　Throughlaborator yex perimentsandanal ysisofblastfurnacetu yeresla g,thesla g-bondin gmechanismoftu yere inblastfurnaceandthecontrolofcoalblendashwerestudied,theeffectivemeasurestocontrolsla g-bondin goftu yerewas broughtu p.

Ke ywords　blastfurnace　tuyere　slag-bondin g　study

1　引言

宝钢高炉前几年喷煤操作中常出现风口结渣现象,风口结渣使风口通道面积减小,风压升高,影响喷煤作业和炉况顺行。取样化验和显微观察发现,结渣物主要是煤粉燃烧灰分熔融沉积物。风口结渣的产生不仅与煤枪插入位置、角度、风口衬套材质、鼓风条件有关,还与煤的粘结性、挥发分、灰成分及性质有很大关系。宝钢已使用混煤多年,随着喷吹煤种扩大,混合配煤数目增加,煤的成分将更复杂,灰熔点、粘度会有较大变化,如配煤方案忽视对混煤的粘结性、灰成分与性质的考虑或配煤比例不当,就容易发生风口结焦和结渣。因此研究风口结渣机理和成因,研究风口结渣与配煤灰成分之间的关系,使配煤方案在满足混煤主要性能的同时,兼顾煤热解和灰结渣特性,对维持大喷煤操作的正常稳定具有实际意义。本文根据实验检测和现场实物分析,对风口结渣机理和配煤灰分性质的控制等问题进行解析。

2　实验研究和实物分析

2.1　实验方法

将各种煤按比例混合后在马弗炉中于1000℃烧成煤灰,利用HR-3A煤灰熔点测定仪测定煤灰熔点,实验采用角锥法按GB/T219-1996规定进

行。采用RTW熔体物性测定仪测定煤灰粘度η

1300～1500℃

和熔化性温度(T s)。用偏光显微镜、扫描电镜和多晶粉末X光衍射仪分别对现场风口结渣物进行检测分析。

2.2　实验结果

从表1中可以看出:在选定的4种煤中,烟煤1和烟煤2的灰熔点(T2)分别为1230℃和1330℃,无烟煤1和无烟煤2的灰熔点分别为1390℃和1310℃。将无烟煤与烟煤按一定比例混合,混合煤的灰熔点都处在相应单种煤的灰熔点之间,但与混合煤中各单种煤的比例不成严格的比例关系。单煤种和混合煤的灰熔点均超过1230℃,符合宝钢规定的标准。高炉风口区的温度通常超过1600℃,煤灰熔点高于1200℃不等于该种煤在喷吹过程中不结渣,但将喷吹煤的灰熔点标准定在1600℃以上也是不现实的。因此,单纯从煤灰熔点的角度不能解释高炉风口结渣产生的原因,风口结渣还与煤灰粘度、鼓风参数等因素有关。

煤灰的粘度-温度曲线是典型的长渣粘度曲线。从表2中可以看出:煤灰的熔化性温度(T s)要比同种煤的灰熔点高60～180℃。烟煤1煤灰的粘度较低,其熔化性温度为1287℃;烟煤2煤灰的

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粘度特别大,1500℃以下基本上无法测定其粘度,其熔化性温度高达1515℃。无烟煤1由于灰熔点太高无法测定其灰粘度。无烟煤2煤灰的粘度也比较高,其熔化性温度为1472℃。将烟煤1与无烟煤1或无烟煤2混合配煤,混合煤的煤灰粘度处在单种煤煤灰粘度之间,混合煤煤灰的熔化性温度也处在单种煤煤灰熔化性温度之间。

表1　煤灰熔点的测定结果,℃

序号

组成T 1T 2T 3

1烟煤1

1210123012402烟煤21300133013503无烟煤11380139014004无烟煤2

129013101330550%烟煤1+50%

无烟煤1

137013801390650%烟煤1+50%无烟煤2

125012601270750%烟煤1+25%无烟煤1+25%无烟煤2132013501360

850%烟煤2+50%

无烟煤1

133013601370950%烟煤2+50%无烟煤2

1300131013301025%烟煤1+25%烟煤2+50%无烟煤11330134013601125%烟煤1+25%烟煤2+50%无烟煤2

12801290131012

25%烟煤1+25%烟煤2131013301340

+25%无烟煤1+25%

无烟煤2

烟煤1的煤灰粘度在较宽的温度范围内变化比

较平缓

,高温下的粘度也比较低,熔化后的流动性比较好,在高速热风的吹扫下,不易粘结在风口衬套上。烟煤2的煤灰粘度比较高,熔化后的流动性比较差,存在着在风口衬套上结渣的可能性。因此,适当降低混合煤中烟煤2的比例和适当提高混合煤中烟煤1的比例可以降低风口衬套上结渣的可能性。对于无烟煤来说,其煤灰熔点一般都高于烟煤,在风口衬套上结渣的可能性也比烟煤小。试验选定的两种无烟煤,无烟煤2的煤灰粘度比较低,不但低于无烟煤1的煤灰粘度,而且还低于烟煤2的煤灰粘度。因此,适当降低混合煤中无烟煤1的比例和适当提高混合煤中无烟煤2的比例可以降低风口衬套上结渣的可能性。

2.3　风口结渣物的检测结果

对宝钢2号高炉风口取出的衬套结渣物矿相观察和电子探针微区成分分析表明,结渣物主要是煤灰渣,呈非晶态,为玻璃相,基体中分布有不规则孔洞,孔洞中有碳的沉积物,黄亮色的Fe 3O 4颗粒少量

表2　煤灰粘度和熔化性温度的测定结果

煤种

粘度,×0.1Pa ·s

η1300℃

η1350℃

η1400℃

η1450℃

η1500℃

T s,℃

烟煤1

26.14

10.64

8.35

5.70 2.131287烟煤228.921515无烟煤2

42.32

14.88147250%烟煤1+50%无烟煤1

46.8723.3612.69144550%烟煤1+50%

无烟煤2

20.63

12.54

6.25

1376

镶嵌于基体上。结渣物的显微结构见图1、图2。从宝钢2号高炉风口衬套取样,风口结渣物的化学成分见表3。从表3可见,风口结渣物中CaO 、MgO 和Fe 2O 3含量都较高,SiO 2和Al 2O 3的含量比较低,二

图1　风口结渣物的显微结构(1)

图2　风口结渣物的显微结构(2)

元碱度高达1.69,四元碱度高达1.09,高于所有喷

吹原煤粉灰分的二元碱度和四元碱度,也就是说,宝钢高炉风口结渣物的化学成分与所用喷吹煤的灰分成分有相当大的差别。从风口结渣物的化学成分来

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