煤粉置换焦炭技术

作者:              发布时间:2008-07-31


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焦炭是高炉炼铁热处理的重要燃料↑↑它是热源、还原剂,同时又是料柱的骨架。↑↑↑ ↑

焦炭是炼焦煤料经过高温干馏获得的可燃固体产物,在炼焦过程中可同时获得煤气、煤焦油,并可回收其他化工产品。焦炭是质地坚硬、多孔、有裂纹、呈银灰色的块状炭质材料。炼焦的原料是由不同配比的主焦煤、瘦焦煤、肥焦煤、气煤、气肥煤和肥煤组成。↑↑↑ ↑

炼焦过程会造成对环境的严重污染。污染因子不但有尘降,还有扩散在空气中的多种化工产品及大量的污水。这些多是诱发癌症的致癌物质。工业发达的美国和西欧等国均对焦化工业提出了严格的环保排放标准,甚至禁止一些地区进行焦炉生产。一些焦化厂也因环保治理费用高,不得不停产关门。↑↑↑ ↑

钢铁是国民经济建设中的基础材料,有不可替代的关键作用。当前,我国钢铁工业正处在高速发展阶段。钢、铁、材、焦的产量也在高速增长。↑↑↑ ↑↑↑↑ ↑

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我国钢铁工业高速增长,但焦炭的增幅却低于生铁的增幅,造成了目前焦炭供应紧缺,价位攀升,个别地区焦炭价格突破1000元/t的局面,对提高钢铁工业的竞争力产生了严重的影响。钢铁工业正面临着如何应对降低生产成本和搞好生产过程的环境的挑战。↑↑↑ ↑

1↑↑.↑↑↑高炉喷吹煤粉是世界炼铁技术发展的主流↑↑↑ ↑

为了节约昂贵的焦炭,减少炼铁系统对环境的污染,上世纪60年代国内外炼铁企业开始向高炉喷吹煤粉。经过多年的开发和研究,现在高炉喷吹煤粉已是一项成熟、先进、实用、经济的技术,得到国内外钢铁企业的普遍应用。↑↑↑ ↑

炼铁生产实践表明,高炉喷吹煤粉技术是炼铁系统结构优化的中心环节,是世界炼铁技术发展的主流,是高炉炼铁节约焦炭、降低生产成本的重要措施。该技术可以改善钢铁工业能源结构、缓解我国主焦煤资源短缺的矛盾。多喷煤、少用焦炭,就可以少建焦炉,从而降低炼铁系统建设投资,减少焦炉生产过程中对环境的污染,大大提高钢铁企业的劳动生产率和市场竞争力。↑↑↑ ↑

2↑↑.↑↑↑高炉喷煤工艺流程↑↑↑ ↑

按制备煤粉和喷吹设置来划分,高炉喷煤可分为直接和间接喷煤两种工艺。直接喷煤工艺是将制备煤粉和高炉喷吹站放在一个厂房内,磨煤机磨好的煤粉通过煤粉仓、喷吹罐组、输送管道直接喷入高炉。间接喷煤工艺是将制备煤粉和高炉喷吹站分开,磨煤机磨好的煤粉通过罐车或仓式泵输送至高炉喷煤站,再向高炉喷吹煤粉。新建的高炉均采用直接喷煤工艺。其主要优点是流程简化、投资少,便于管理。↑↑↑ ↑

高炉喷煤的基本流程是:原煤通过干燥处理将水份降低至2%以下,使用磨煤设备(简式钢球磨煤机或中速磨煤机)将煤磨至其粒度达到要求的标准,并将煤粉送至煤仓。煤粉从煤粉仓输到贮煤罐,再输送到喷煤罐,喷煤罐下设煤粉流化装置,流化后的煤粉进入混合器。在混合器或喷煤罐中使用压缩空气或氮气加压力后,通过管道或煤粉分配器分配到各高炉风口喷煤枪喷入高炉。喷吹煤粉浓度在5~30kg/m3范围内称为稀相喷吹,浓度大于40kg/m3时,称为浓相喷吹。为多喷煤粉,又使高炉生产正常,要求高炉所有风口均要喷煤粉,并希望每个风口喷煤量要均匀。↑↑↑ ↑

3↑↑.↑↑↑高炉喷吹煤的种类↑↑↑ ↑

高炉所喷的煤属于非粘结性煤,也就是非炼焦煤。喷吹用煤的种类有无烟煤,烟煤中的贫煤、不粘煤、长焰煤以及谒煤。↑↑↑ ↑

高炉喷吹煤对煤质的要求是含硫、磷、钾和钠等有害元素要少,灰份低(希望在10%~15%)、热值高,燃烧性能好。↑↑↑ ↑

4↑↑.↑↑↑我国高炉喷煤现状↑↑↑ ↑

中国是较早进行高炉煤粉喷吹的国家之一,首钢1号高炉1964年就开始喷吹煤粉。近年我国重点企业喷煤煤比逐年提高,详见表2。喷煤比超过140kg/t的企业有:宝钢(203kg/t)、承钢(156kg/t)、包钢(153kg/t)、新疆八钢(148kg/t)、天铁(146kg/t)、马钢(146kg/t)、韶钢(143kg/t)、宣钢(140kg/t)。2002年我国有30个企业的喷煤比比上年度有所提高。重庆钢铁公司的高炉完成了喷煤设施的建设,2002年实现了60kg/t的喷煤比。↑↑↑ ↑

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5↑↑.↑↑↑我国高炉喷煤技术与世界水平相比的差距↑↑↑ ↑

日本钢管公司的高炉创造出喷煤比266kg/t的国际先进水平,中国宝钢1号高炉也创造出月平均喷煤比为260↑↑.↑↑↑6kg/t的先进纪录。目前,国际水平的喷煤比是150~200kg/t。从2002年我国高炉生产实际情况来看,只有宝钢、承钢和包钢达到了这个水平。中国现有近250座高炉,有15座高炉的喷煤比超过了150kg/t。据统计,2002年我国重点企业中尚有10个企业没有喷煤设置,有11个单位的喷煤比比上年度有所下降。这说明,我国喷煤比与国际水平的喷煤比之间,尚有较大差距。↑↑↑ ↑

国家经贸委公布的冶金工业“十五”规划提出,2005年大中型钢铁企业的喷煤比要达到150kg/t以上。从表2可看出,我国的喷煤进展缓慢,一些企业的喷煤设施老化,技术不先进,煤粉总量供应不足,尚不能喷烟煤。这应当引起各级领导的重视,加快对喷煤系统的技术改造。↑↑↑ ↑

6↑↑.↑↑↑高炉喷吹煤粉的经济效益↑↑↑ ↑

每吨铁喷吹煤粉100kg,可降低生产成本10元。2002年我国重点企业产铁1↑↑.↑↑↑36亿吨,平均喷煤比为125kg/t,以煤粉与焦炭的置换比为0↑↑.↑↑↑8计算,就节约了1368万t焦炭。如要生产出1368万t焦炭就需要建设50孔6m的焦炉26座,约需投资44亿元。同时,这些焦炉在生产过程中还会对环境造成污染。如果以目前焦炭每吨售价大于800元,而煤每吨售价小于200元来计算,高炉喷煤给钢铁企业带来的经济效益显然是巨大的。↑↑↑ ↑

7↑↑.↑↑↑中国高炉喷煤技术的开发↑↑↑ ↑

我国现在已经掌握了富氧高风温大喷煤量的技术,同时烟煤喷吹的安全技术也已过关。中国开发成功的高炉喷吹煤粉技术有:用中速磨制备煤粉,既可提高制粉能力,又能降低电耗和噪声;新型高效布袋收煤粉装置,取消了1↑↑.↑↑↑2级旋风分离器;单管路加分配器喷吹煤粉,比多管直接喷煤有多方面优越性;富氧喷煤冶炼操作已过关,富氧率提高1%,增加喷煤量在12~13kg/t,喷烟煤时增加喷煤量在17~23kg/t,风口面积要缩小1↑↑.↑↑↑0%~1↑↑.↑↑↑4%;无烟煤和烟煤混合喷吹,控制挥发份在20%,取得最佳经济效果;风温提高100℃,可降低高炉燃料比20~30kg/t,多喷15kg/t煤粉。↑↑↑ ↑

大喷煤量的高炉操作是由多个条件来保证的。它包括:好的原燃料质量(焦炭强度高、入炉矿品位高、渣量低、入炉粉未少等)、高风温、高富氧(约在3%~5%)、高炉运行状态稳定等。↑↑↑