高炉喷吹煤粉用助燃剂及添加方法.pdf

高炉喷吹煤粉的助燃方法
    本发明涉及一种高炉喷吹煤粉的助燃方法。

    目前，在高炉喷吹煤粉技术中，随着喷吹量的增大，煤粉燃烧率呈下降趋势。日本川崎公司煤粉燃烧实验也表明随喷吹量的增大，煤粉的碳气化率呈单调下降，即喷煤量为160kg/t-P寸燃烧率为51％，喷煤量200kg/t-P寸仅为46％，部分煤粉以未燃煤粉形式积于炉内，无论停留在炉内何区域都对高炉操作不利。因此，提高燃烧率、减少未燃煤粉是实现高喷吹的前提，而在煤粉中添加剂是达到高喷吹量，提高燃烧率的有效方法之一。《单一煤粉的燃烧机制及其改进》一文(沈峰满，日本杂志《铁与钢》1994No.1)给出了一种提高煤粉燃烧率的方法：用1％KMnO₄溶液浸泡煤粉实现向煤粉中加入氧化剂KMnO₄，以提高燃烧率。该现有技术只对单一煤粉颗粒进行了研究，且其助燃剂为KMnO₄，由于钾离子不能大量进入高炉，因此不宜作高炉助燃使用。同时，通过用溶液浸泡煤粉添加助燃剂的方法在高炉工业生产上也不便于采用。

    本发明的目的是得到一种高炉喷吹煤粉的助燃方法，可大范围应用于高炉生产中，而不会产生对高炉有害的离子，并可以方便、准确地进行添加，便于大规模工业化生产。

    为实现上述目的，本发明是这样实现的：

    一种高炉喷吹煤粉的助燃方法，是用碱土族金属钙、镁的氧化物或碳酸盐作为助燃剂。

    是用生石灰、白云石、石灰石中的一至三种作为助燃剂。

    在原煤中加入1～20wt％的助燃剂后，混合、干燥、破碎至煤粉的标准粒度，送入输送管道从高炉风口送入高炉炉内。

    该助燃剂的添加量为2～15wt％。

    该助燃剂添加量的最佳值为2～8wt％。

    下面结合实施例详述本发明。

    本发明的实施例由三种不同的原煤(内蒙神府、山西兴隆庄、阳泉)和助燃剂(江苏船山石灰石、江苏东海白云石)配合进行，原料性质如表1、2所示。

    本发明实施例的煤粉经过配比、混合、烘干后，使用球磨机进行磨制，其粒度组成可参照煤粉的粒度，具体结果如表3示。表3的结果表明，加入助燃剂后，使原煤的可磨性有所提高，因此，加入一定配比的助燃剂虽增加了磨煤机的磨煤量，但适当的助燃剂可使产量提高的幅度大于助燃剂的配入量，有利于磨煤生产。

    本发明实施例的条件为：燃烧炉炉温1100℃，热风温度900℃，总鼓风量52.9M³，其中载气量0.9M³，给煤速度83.2克/分钟，给煤时间260秒，富氧率0、2.5％、5.0％。

    当燃烧炉与热风达到预定温度时，将配制好的煤粉以83.2克/分钟(相当于实际喷吹量为150公斤/吨铁)的给煤机转速，使喷煤时间稳定在260±15秒。富氧试验时，在鼓风进入热风炉前由氧气瓶往压缩空气中添加一定时的纯氧。表4为本发明实施例及对比例的具体数值。

    在高炉喷吹煤粉过程中，煤粉从着火开始到燃烧终了约需0.05秒，风口区风速达200米/秒，煤粉在燃烧时间将走行10米，部分煤粉在未燃烧完已离开风口回旋区，随煤粉喷吹量的增大，在高炉内未燃煤粉必然增多，因此提高煤的活性、加快煤的反应速度是提高燃烧率的关键所在。而添加助燃剂可提高燃烧率是由于助燃剂起着催化作用，表现为缩短了其着火延迟时间，降低了着火温度，促进挥发份祈出，提高反应速率，同时加快煤中有机质的分解，使代表煤中有机质转化深度的残焦率减小，碱土金属碳酸盐加快了煤本身的裂解反应。

    本发明采用钙、镁的碳酸盐或氧化物，如生石灰、白云石、石灰石为煤粉的助燃剂，是考虑到这几种物质均为高炉冶炼中常用的熔剂，进入高炉不会对其产生有害的影响。其他钙、镁的碳酸盐或氧化物因机理相似，这里不再详述。

    助燃剂的添加量为1～20％，这是因为添加量过低(＜1％)，助燃效果不明显，添加量过高(＞20％)则影响喷煤量。助燃剂添加量的最佳值为2～8％，在这一范围内，助燃剂含量增加带来燃烧率提高十分明显，例如在神府煤中添加2-8％的生石灰可提高燃烧率8.03～18.39％，其余助燃剂均对煤粉燃烧率有不同程度的提高，在神府煤中，每增加1％的白云石或生石灰分别相当于0.8或2.0％的富氧，对提高煤粉燃烧率有较大作用。

    表1    原煤成分                                                                         (单位wt％)煤种固定碳 挥发份 灰份含硫量 含水量神府兴隆庄阳泉59.1358.3880.00 34.36 34.99 9.96 6.51 6.63 10.04 0.40 0.58 0.41    9.5    9.7    7.9

    表2    助燃剂成分                                                                       (单位wt％)助燃剂 Fe CaO SiO₂ Al₂O₃ MgO   P   S 烧损石灰石白云石 0.27 0.26 55.09 31.08 0.72 1.34 0.15 0.07 0.30 21.98 0.006 0.097 0.012 0.019 43.452 45.154

    生石灰是经锻烧而成，成分同烧损后的石灰石。

    表3    原煤粉和实施例煤粉的粒度组成(％)    煤种    ＞0.15mm 0.15～0.074mm  ＜0.074mm未加助燃剂的神府煤磨制的神府煤磨制的兴隆庄煤磨制的阳泉煤    18.06    8.13    1.07    4.67    30.39    39.74    38.13    35.68    51.55    52.13    60.91    62.04

    表4煤种助燃剂助燃剂比例    (％)    富氧    (％)    燃烧率     (％)对比例神府兴隆阳泉    0    /    /    62.92    75.75    47.12本发明实施例1234567神府石灰石    1    2    5    8    12    15    20    0    63.53    61.22    67.19    68.75    69.04    69.21    69.2589    1    2    64.92    65.69本发明实施例1011121314神府白云石    5    8    12    15    20    0    66.88    74.01    74.63    74.85    74.9715161718192021神府生石灰    1    2    5    8    12    15    20    0    68.45    70.95    76.16    81.31    82.12    82.44    82.672223242526神府白云石白云石无添无添生石灰    2    2    0    0    2    2.5    5.0    2.5    5.0    2.5    68.18    74.66    67.02    69.68    70.1027282930313233兴隆石灰石    1    2    5    8    12    15    20    0    76.48    77.25    78.12    79 32    80.56    81.13    81.2534353637383940兴隆白云石    1    2    5    8    12    15    20    0    76.18    76.37    78.28    79.41    80.37    81.02    81.2641424344兴隆白云石    1    2    8    12    0    77.18    77.50    84 01    85.20本发明实施例4546    15    20    86.07    86.2147484950515253阳泉白云石    1    2    5    8    12    15    20    0    48.24    48.79    50.25    52.78    53.67    54.25    54.4354555657585960阳泉生石灰    1    2    5    8    12    15    20    0    51.27    53.24    54.67    56.40    57.64    58.42    58.58