高炉技术发展状况之喷吹燃料的发展状况

高炉技术发展状况

————强化冶金喷吹燃料种类概况研究

林程星

(江西理工大学冶金学院冶金104班)

摘要在这里主要研究了高炉技术中强化冶金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。

关键词高炉喷吹燃料强化冶金

引言有关文献显示由于资源有限，我国在炼焦精煤生产中，焦煤和肥煤产量的比例不足，1/3焦煤和气煤过多，导致中国冶金焦的强度不高，多以2级、3级焦为主。国内焦煤生产一直供不上国内使用。对于进口煤炭的依赖是刚需。海关数据显示，2009年炼焦煤进口量大幅度攀升到344 2万吨，同比增长401.8%；2010年进口量达到4727万吨，同比增长37.3%；2011年，我国经济增速逐步放缓，下游钢铁、焦炭的需求受到抑制，焦煤进口量同比减少5.5%，为4466万吨；2012年炼焦煤进口总量为5354.9万吨，同比增幅16.5%。国内焦炭资源的匮乏加上国外的资源垄断迫使我们很有必要在焦炭以外寻找能补充甚至能代替焦炭的钢铁高炉燃料。但是我们知道目前的仍未找到能够完全代替焦炭的燃料，其中很重要的一个因素是焦炭在高炉中起着料柱骨架的作用，这一作用目前还没有其他燃料能代替。

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、喷吹农林剩余物。

高炉喷煤高炉喷煤技术产生于170年前，高炉喷吹煤粉是从高炉风口向炉内直接喷吹磨细了的无烟煤粉或烟煤粉或二者的混合煤粉，以替代焦炭起提供热量和还原剂的作用，从而降低焦化，降低生铁成本；同时，喷煤可调剂炉工艺热制度及改善高炉炉缸的工作台状态。

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。如下图所示:

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。

高炉喷煤对现代高炉炼铁技术来说具有重大意义，其以价格低廉的煤粉部分替代价格昂贵而日趋匮乏的冶金焦炭，使高炉炼铁焦比降低，生铁成本下降；喷吹煤粉替代部分冶金焦炭，既缓和了焦煤的需求，也减少了炼焦设施，可节约基建投资，尤其是部分运转时间30年需要大修的焦炉，由于以煤粉替代焦炭而减少焦炭需求量，需大修的焦炉可停产而废弃；喷煤粉代替焦炭，减少焦炉座数和生产的焦炭量，从而可降低炼焦生产对环境的污染等

高炉喷油

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.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6—1。

表6—1重油喷吹系统的主要设备及其作用

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。

喷吹天然气

喷吹天然气的装置只需对喷煤装置做出一点小小的改动即可，举一例如图：