太钢高炉喷吹煤粉燃烧性和反应性的研究

太钢高炉喷吹煤粉燃烧性和反应性的研究

张 华 张建良 柏 凌 郭 豪

摘 要　通过对太钢高炉喷吹煤粉反应性和燃烧性的研究，提出太钢目前燃料条件下的合理的配煤方案，为高炉提高煤比、降低焦比、降低生铁成本提供理论依据。

关键词 高炉 喷煤煤粉燃烧性 反应性

1 引言

　 长期以来，太钢高炉喷吹煤的质量评价都是以化学成分为主，对其冶金性能缺乏认识，也没有相应的检测手段。近年来，随着太钢炼铁喷煤的力度不断加大，喷吹煤供应商数量多达20家，除了化学成份波动外，突出的问题是煤粉的燃烧性和反应性对高炉喷煤产生一定的影响，造成煤比下降、焦比上升。有的煤粉燃烧性好，在风口前很容易完全燃烧，置换比很高，而有些煤很难燃烧，置换比很低，风口前未燃煤粉很多，导致高炉料柱透气性通道阻塞。因此，有必要对煤粉的燃烧性和反应性进行研究，从中优选出冶金性能比较好的喷吹煤，提出最佳的配煤方案，以进一步提高喷煤效果，降低炼铁生产成本。

2 喷吹煤的燃烧率

2．1单种煤粉的燃烧性

　 本次试验利用热分析测定煤粉燃烧至500℃、600℃、700℃时的燃烧率。

　 (1)试验方法：将一定量煤粉装入差热仪中，通入空气流，升温加热煤粉。煤粉加热至完全燃烧。从TG曲线读出煤粉燃烧至500℃、600℃、700℃失重百分比，分别除以全部可燃值(即煤粉完全燃烧后的所有失重百分比)即是燃烧率。

　 (2)试验参数：试样重量1 8．5 mg，空气流量60ml／min，升温速率20℃／min。

　 对表1中的l～10号原煤试样500℃、600℃、700℃燃烧率分析曲线如图l所示。

　 烟煤的燃烧率：10号烟煤(神华)>6号烟煤(乡办)>5号烟煤(松树渠)>1号烟煤(晋华宫)；

中间煤的燃烧率：8号中问煤(潞安王庄)>4号中间煤(铺上)>9号中间煤(潞安常村)；

无烟煤的燃烧率：3号无烟煤(伯方)>7号无烟煤(高平)>2号无烟煤(阳泉)。

生产实践表明煤粉在高炉风口前的燃烧率在85％以上，便不会对高炉过程产生不利的影响。否则有可能出现喷煤置换比降低，炉缸工作失常。

煤粉燃烧性的好坏，预示着喷入高炉的煤粉在风口区是否能燃烧完全，它直接影响煤粉的置换比。但煤粉燃烧完全与否，不仅与煤种、煤粉的成分和粒度有关，而且与鼓风中O₂浓度、风温等有密切关系。

2．2 混煤方案1的燃烧率

混煤方案1的试样ll号～19号样配煤分别为5号松树渠30％ 7号高平70％、6号乡办30％ 7号高平’70％、10号神华30％， 7号高平70％、5号松树渠40VA， 7号高平60％、6号乡办40％ 7号高平60％、1 0号神华40％j 7号高平60％、5号松树渠50％ 7号高平50％、6号乡办50％ 7号高平50％、10号神华50％ 7号高平50％。均由两种原煤试样混合组成，其燃烧率结果见表2。

　 由表2可知：①混煤的燃烧率大于其加权平均值，说明使用混煤可以发挥无烟煤和烟煤各自的优点，促进煤粉的燃烧。②随着烟煤比例的增加，煤粉燃烧率增加。③10号神华煤和7号高平煤的混合试样燃烧率>5号松树渠和7号高平煤的混合试样燃烧率>6号乡办煤和7号高平煤的混合试样燃烧率。所以，10号神华煤和7号高平煤的混煤燃烧率最好。

2．3 混煤方案2的燃烧率

　 本次实验测定煤粉粒度分别为一200目占40％r、60％、800k，下的燃烧率。

　 (1)粒度小于200目占40％的试样，测定结果见表3。

　 (2)粒度小于200目占60％，的试样，测定结果见表4。

　 (3)粒度小于200目占80％的试样，测定结果见表5。

　 对表3～5可知，混煤方案2的8个试样中，A2、B2和C1的燃烧率较高；随着一200目所占比例的增加，燃烧率增大，说明煤粉越细，越有利于燃烧。

　 通过表6单种煤粉的反应性测定结果可以看出：5号、6号、10号煤粉的反应性最好。而2号、8号煤粉反应性最差。

　混煤方案1的9个试样中，混有6号乡办煤的试样反应性>混有10号神华煤的试样反应性>混有5号松树渠煤的试样反应性。

3．2混煤方案2的反应性

　 混煤方案2，粒度小于200目占40％的试样的反应性见表7。

　 混煤方案2，粒度小于200目占60％的试样的反应性见表8。

　 混煤方案2，粒度小于200目占80％，的试样的反应性见表9。

　 煤的反应性表示煤与气化介质相互作用的能力，是煤气化燃烧的一个重要指标。反应性好的煤在喷吹气化燃烧过程中，反应速度快、效率高。高炉喷吹高反应性的煤，不仅可以提高煤粉的燃烧率、扩大喷吹量，而且风口区未燃煤粉在高炉的其他部位参与CO₂的气化反应，减少焦炭的气化反应，这就在一定的程度上对焦炭强度起到保护作用。

　 根据混煤方案2的反应性结果分析可知：A2、B2、B3和C1的反应性相对较大。煤粉粒度对其反应性也有一定的影响，随着粒度一200目所占比例的增加，反应性增大，说明煤粉越细，越有利于煤粉与CO₂反应。

4 结语

　 (1)对于单种煤，5号烟煤(松树渠)、6号烟煤(乡办)、10号烟煤(神华)是很适合高炉喷吹的烟煤；3号无烟煤(伯方煤)、7号无烟煤(高平)、8号中间煤(潞安王庄)和9号中间煤(潞安常村)是很适合高炉喷吹的无烟煤。

　 (2)混煤方案1中的11～19号试样，混煤的燃烧率大于加权平均值，说明使用混煤可以促进煤粉的燃烧、发挥无烟煤和烟煤各自的优点。综合混煤方案1的9个试样的燃烧率和反应性，10号烟煤(神华)与7号无烟煤(高平)组成的混煤为较好的选择。

　 (3)混煤方案2中的8个试样中，随着粒度一200目所占比例的增加，燃烧率和反应性均增加。说明煤粉越细，越有利于高炉冶炼，故不主张粒度放宽。综合混煤方案2的8个试样的燃烧率、反应性，A2(6号乡办32％ 9号潞安常村33％ 3号伯方35％)、B2(6号乡办35％ 3号伯方25％ 4号铺上15％ 7号高平25％)和c1(10号神华20％ 6号乡办20％ 3号伯方30％、 7号高平30％)为较好的选择。