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高炉喷吹兰炭案例及效果分析

发布时间:2017-11-25 10:42:28 来源:钢铁精英 查看次数:

  近年来,兰炭在国内喷吹煤市场上逐渐占据一定的份额,相较于价格较高的烟煤,配加兰炭能够有效降低高炉燃料成本。尤其是今年国内南方沿海如南钢、梅钢、宝钢等企业,受政策和市场导向影响,喷煤配加兰炭比例逐渐提高。什么是兰炭?它与烟煤、无烟煤的区别是什么?高炉配加兰炭的原则和方法?配加比例的影响条件?如何在稳定高炉炉况的前提下,提高兰炭比例及降低成本?小编汇总了汇总了国内多家兰炭使用钢铁企业的性能分析、方案和效果,为其他有需求的企业提供有用信息。

  

  (字数:2404字,估计阅读时间:5min)

  

  1 概述

  兰炭之所以被称为兰炭,是因为燃烧时火焰颜色为蓝色,其又可被称为兰炭,作为新兴的一种炭材料,兰炭具有固定碳高、比电阻高、化学活性高、灰分低、铝低、硫低、磷低的等“三高四低”的优点,逐步替代冶金焦炭使用,广泛运用于很多重要化777娱乐官网的生产。兰炭是一种性价比比较高的炭材料,在高炉喷吹时采用兰炭替代喷吹用煤,可以优化资源利用结构,在节约企业资金的基础上提升企业的综合实力。

  因兰炭生产采用单一弱黏结性或不黏结性煤种,经过低温干馏工艺,除去煤中焦油物质和大部分挥发分后的兰炭777娱乐官网,强度和抗碎性能较差,因此不能代替焦炭用于高炉生产。但因其低廉的价格和优良的化学性能,在高炉喷吹方面具有较强的经济优势。

  近年来随着国内煤资源市场的变化,优质煤的价格日益上升,并且资源供应情况比较紧张。为节约成本,喷吹混合煤中的无烟煤比例必须要降低。为此,就需要找到合适的替代燃料。国外已有采用褐煤生产兰炭进行高炉喷吹试验的先例,如前苏联和德国产的褐煤兰炭已经在高炉喷吹生产中广泛采用,应用情况十分稳定。甘肃酒钢采用兰炭替代无烟煤喷吹而进行了相关可行性分析,从可磨性,发热量,着火点,爆炸性和燃烧率等指标角度对替代兰炭的优质特性得出了可行性结论。陕西龙钢采用价格低廉兰炭替代无烟煤进行喷吹试验,兰炭替代比例为10%。

  2 宝钢2号高炉喷吹兰炭实践

  兰炭是以高挥发分的弱黏结或不黏结性煤为原料经中、低温干馏炭化除去煤中焦油物质和大部分挥发分后的变焦777娱乐官网,具有硫分低、灰分低、气化效率高、反应性好、燃烧性能好等特点,可作为高炉喷吹用原料资源拓展的方向。

  2.1 兰炭成分及性能指标

  (1)成分化验:

  宝钢对4个地区的11家单位生产的兰炭试样进行了指标检测,工业分析见下表。

  表 兰炭工业分析

  (2)可磨性:

  采用哈氏可磨性指数来衡量煤的可磨性,影响磨煤机最大出力的主要煤质指标是煤的可磨性。

  表 可磨性

  (3)爆炸性:

  兰炭的返回火焰长度在120mm-220mm,可见兰炭的爆炸性微弱,适用于高炉喷吹。

  表 返回火焰长度

  (4)着火点:

  因兰炭挥发分较低,着火点偏高,除宁夏兰炭外着火点在420-450℃的范围内。

  表 着火温度

  (5)与无烟煤的对比:

  兰炭与无烟煤相比除水分偏高外其他差别不大,硫分偏低,可替代性质较为接近的永夏无烟煤。

  表 与无烟煤的质量比较

2.2 配加兰炭的影响

  (1)成分影响:

  混合煤粉中的硫分随兰炭配比的增加,略有降低但降幅不明显。喷吹煤中配加兰炭后,亦符合高炉对喷吹煤粉的要求,且从发热值上看有利于降低燃料消耗从硫分上看,有利于拓展高硫煤的使用空间。

  (2)对制粉的影响:

  兰炭的水分偏高可能会增加煤粉干燥消耗的热量,兰炭的耐磨指数偏低可能会影响磨煤机的出力。生产表明,兰炭并未对磨煤机产生明显的不利影响。

  (3)对炉况的影响:

  虽试用时间达到1个多月,但高配比的时间偏短,难以定量给出兰炭试用对高炉燃料消耗的影响。

  2.3 编者按

  由于宝钢2号高炉喷吹兰炭周期只有32天,且高配比的时间片段,无法全面测试兰炭对高炉炉况的影响。但从宝钢2号高炉的实际生产情况来看,从成分、磨煤机出力、炉况、经济技术指标等来看,兰炭的使用具备广阔的前途。

  3 承钢高炉配加兰炭实践

  3.1 喷煤配加情况

  高炉于 2015 年 6 月开始喷吹兰炭粉进行工业试验( 煤粉中兰炭粉配比 10% ) ,各高炉喷吹兰炭粉期间保持了稳定的喷吹煤粉配比。

  表 兰炭成分

表 高炉喷吹煤的成分

  配加兰炭粉后,高炉喷吹混煤的质量有所降低。通过理论计算,兰炭粉配比10%,煤比在140kg/t左右时,高炉燃料比会升高约0.52kg/t。

  兰炭粉代替洗无烟煤需考虑到混煤挥发分升高对制粉系统安全性的影响,需控制配比。现混合煤粉挥发分已经接近安全上限25% 水平,进一步提高兰炭粉比例影响制粉安全,因此兰炭粉配比暂时稳定在 10% 的水平。

  3.2 高炉经济技术指标的影响

  表 经济技术指标的变化

  喷吹兰炭粉前后,高炉燃料比升高4.33kg/t、煤比降低3.31kg/t,扣除铁损和品位变化对燃料消耗的影响,实际影响燃料比升高1.2kg/t。按当前入炉燃料价格计算,兰炭粉价格比洗无烟煤低138元/t,配加10%兰炭粉后燃料比最大允许升高2.8kg/t,实际升高了1.2kg/t,试验期间喷吹兰炭粉创效1.1元/t铁;反推兰炭粉与洗无烟煤的合理差价最低80元/t。

  3.3 对喷煤工序的影响

  高炉喷吹兰炭粉期间,喷煤工序中发现磨机出力降低了 1. 5 t/h,且对喷煤管道和设备磨损较大,频繁发生跑粉现象。

  4 龙钢烟煤配加兰炭性能的研究

  采用龙钢烟煤和泰和兰煤进行试验,并对结果进行分析对比,找出最优结果。

  表 煤粉成分

表 高炉喷吹煤指标要求

表 试验方案

表 各试验方案工业分析

表 不同方案可磨性指数、着火点和爆炸性结果

由试验得出的结果如下:

  (1)单独龙钢烟煤的返回火焰长度为220mm,单独泰和兰炭的返回火焰长度为140mm,龙钢烟煤和泰和兰炭混合试样的返回火焰长度介于二者之间,配加50%兰炭时效果最佳。但是,兰炭比例为30%、40%、50%时,返回火焰长度基本接近,波动幅度不大。

  (2)单独龙钢烟煤的着火点为373℃,单独兰炭的着火点为441.8℃,龙钢烟煤和泰和兰炭混合试样的着火点介于二者之间,配加30%兰炭时效果最佳。

  (3)单独烟煤的可磨性指数为57.352,单独兰炭的可磨性指数为60.817,混合试样的可磨性指数介于二者之间,配加50%兰炭时效果最佳。但是,兰炭比例为30%、40%、50%时,哈氏可磨性指数很接近,波动幅度不大。

  (4)兰炭的加入可以降低试样的灰熔点,配加30%兰炭时效果最佳。综合考虑加入兰炭对喷煤爆炸性、着火点、可磨性及灰熔融特性的影响,采用龙钢烟煤∶泰和兰炭=7∶3搭配组成的混合煤用作高炉喷煤可以获得更优良的冶金性能。

  5 总结

  在兰炭替代无烟煤使用过程中,有利于高炉喷吹原料的资源结构优化,大大节约了优质煤的使用,在提高煤比同时,降低喷吹用煤的使用成本,提高了工业生产的效益,适合继续在生产上采用,以获得更大的经济效益。但应注意,在配入兰炭后,高炉透气性指数和高炉利用系数略有降低。

  参考文献:

  (1)高炉喷吹配料中添加兰炭的研究,王欣桐

  (2)宝钢2号高炉喷吹兰炭生产试验,张典波等

  (3)高炉配加低价燃料的生产实践,张之晓

  (4)高炉喷吹兰炭的实验研究,杨双平等

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