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2 0 1 3年第 2期 现代冶金 2 9 用煤粉全部或部分代替天然气提高高炉生产率 俄 罗斯 C ． A ． R y 6 p o B c x r r fl 摘要 通过计算， 评判了容积为 3 2 0 0 m 高炉在不同富氧条件下 ， 喷吹煤 的生产率。确立了在高富氧鼓风条件 下， 煤粉与天然气一起喷吹 ， 高炉的生产率在提高。从保持高炉热状态的角度出发 ， 在保持高炉生产率条件下， 完 全用煤粉替代天然气是不适宜的。提出了在喷吹煤粉条件下保证提高高炉生产率的工艺方案。 关键词 高炉生产率； 天然气； 粉煤燃料 ； 富氧鼓风 在高炉中喷吹煤粉燃料 ， 可以促进高炉运行的 稳定， 降低生铁成本， 提高高炉生产率， 扩大高炉生 产的能源基地 。近年来 ， 更为清晰的思路是 ， 高炉 中 大量喷吹煤粉工艺的重要性在 于， 它可解决焦炉资 源的困难及 自然环境保护的问题 。与传统喷吹天然 气相 比， 喷吹煤粉的优势指标有力地说明， 可以用煤 粉成2～ 3 倍地代替数量较大的焦炭。 对高炉冶炼工艺 的各环节进行 了研究 ， 可 以观 测到用煤粉部分或完全代替天然气 的条件下 ， 高炉 的生产率在提高 。 作为 基 准 方 案 ， 对 加 入 含 铁 5 9 ． 5 ％ 炉 料 的 3 2 0 0 m 高炉冶炼工艺参数进行了研究。高炉运行 指标和工艺参数如下 1 高炉生产率 8 2 0 9 t ／ d 2 干焦 比 3 9 8 k g ／ t 铁 不计高炉煤气吹出量 3 煤气鼓入制度 鼓人量 4 9 3 m ／ mi n ， 鼓 人温度一1 1 7 6 ℃， 喷 吹水 分_ _ 9 g ／ m ， 吹 氧量一 3 0 ％ ， 天然气单位消耗一1 1 9 i n ／ t 铁 4 高炉煤气成分 ， ％ 2 3 C 0、 2 2 ． 7 C 0 2 、 9 ． 7 H 2 5 设定的理论燃烧温度_2 1 2 0 o C 6炼 钢 生 铁 成 分 ， ％_ _ 0 ． 6 2 S i 、0 ．1 5 Mn 、 0 ． 01 3S、 0． 0 7P、 4． 7 9C 7鼓 人 天 然 气 组 成 ， ％ 9 3 C H 、 2 C } { 6 、 1 C3 H8、 2C4 Hl 0、 2 N2 8 焦炭 工业 分 析， ％ C _8 6 ． 5 、 A 灰 分 一 1 2 、 S l 2 、 V d 一1 、 ∑一 1 0 0 、 W0 ． 5～ 5 9 煤 粉组成 ， ％ 7 5 C、 5 H 、 5 C 0、 3 C O 2 、 1 C H 、 1 N2、 0． 5S、 1 ． 5 H2 O、 8 A 为了对煤粉和天然气混合喷吹燃烧过程参数进 行评价 ， 利用风 口处全炭 焦炭 、 煤粉 、 天然气 燃烧 热化学方程。方程结构如下 C∑ 0． 5 O2 吹a ‘N2 吹 ．粉 煤b CO 粉 煤 c ‘Hz 吹 ，粉煤、 天然气d CO2 粉煤e ‘H2 0 粉煤 k C Ol H2 a。 N 2 Q C ∑ 进入到煤粉和天然气组成中的成分理想配比系 数 ， 确定了在按照设定 的焦炭 、 煤粉 、 天然气 中碳 比 例条件下， 不同程度的克分子／ 喷吹燃料克分子。 参数计算值列于表 1 ， 天然气用量在燃烧设定 理论值 2 1 2 0 o C计算 的搜索工序和程序来确定。该 关系式的图解说明列于图 l 。 表 1 混合喷吹煤粉和天然气条件下燃烧过程参数计算值 鼓氧量 ， ％ 2 3 2 5 2 7 2 9 3l 2 3 2 5 2 7 2 9 3 1 2 3 焦 比， k g ／ 铁 4 3 4 4 2 4 41 4 4 0 4 3 9 4 3 7 0 3 6 1 3 5 2 3 4 3 3 3 4 3 3 8 3 3 0 3 2l 31 3 3 0 4 2 9 6 2 9 6 2 9 0 2 8 2 2 7 4 3 0 2 0 1 3年第 2期 燃烧 的理论温度 ， ℃ 21 2 5 21 2 2 2 1 2 4 2 1 2 2 2l 2 4 21 2 2 21 2 5 2 1 2 3 21 2 21 2 2 21 2 4 2 1 2 5 2 1 2 3 21 2 4 21 2 3 2 0 2 8 2 1 0 2 21 2 4 21 2 2 2】 2 3 总热收入 ． k J ／ m 4 3 4 2 4 5 7 6 4 7 0 4 48 7 7 5 0 4 5 4 3 2 1 4 5 0 6 46 8 4 48 5 8 5 0 2 3 4 3l 2 4 4 9 5 4 6 7 3 4 8 4 5 5 01 3 4 2 4l 4 4 6 9 4 6 6 0 4 8 3 2 5 o l 鼓入量 没有损失 ， IT I ／ t 铁 1 2 4 2 l 1 4 6 l 0 6 3 9 9 2 9 3 0 l 2 2 8 l 】 3 2 1 0 5l 9 8l 91 9 1 2 2 l l 】 2 6 1 0 4 5 9 7 5 91 4 l 2 1 4 l l 2 O l 0 3 9 9 6 9 9 0 8 高炉煤气排出量， n l ／ t 铁 l 7 8 9 1 7 2 0 l 6 6 0 1 6 0 6 1 5 5 7 1 7 6 2 1 6 9 4 1 6 3 4 1 5 8 0 l 5 3 4 1 7 4 7 1 6 7 9 1 6 2 0 1 5 6 8 1 5 2 0 1 7 9 5 1 6 78 1 6 o 7 l 5 5 5 1 5 0 7 砖 旺 图 1 喷 吹 煤 粉 曲 线 上 数 字一煤 粉 用 量 ， k g ／ t 铁 时天然气的计算用量 按照下列关系式评价高炉生产率的计算变化 见图 2 蒂 0 喷瓶攮．％ 图2 在 不同煤粉 用 量和喷氧量 下 曲线 上数 字一煤粉用量 ， k g ／ t 铁 Pn y r x Pn y r o 。 Pr i y Pny T 0⋯⋯ ， t ／d， 此处 ， P n y T 一 在选择煤粉用 量， P n y r 一 未 知的生产率 ， t ／ d ； n y Tx 、 n y Tx 一在选 择煤粉用量时的鼓人量和高炉煤气量， m 。 ／ t 铁 。评 价了满足理论燃烧温度要求的方案。 考虑不同煤粉用量条件下全炭计算的高炉生产 率的变化， 按照如下关系式进行评价， 见图 3 柚 I 由 埘 ．t∞ 蕃 { L 舯 锄 哪 蚺 ． ． ． ∞ 喷氧薏，％ 图 3 考虑全炭用量 曲线上数 字一煤粉消耗 ， k g ／ t 轶 时高炉生产率的可计算变化 P 2 ／ C ” ∑ ， T ／ c y ， T ／C y T’ - ‘ t ／ d 此处， P 一依据 c ∑ 消耗变化的煤粉消耗 选择下的未知的生产率， t ／ d ； C 一没有采用煤粉 时全炭的用量 ， k g ／ t 铁 ； c ” 一 同样 ， 是在设定 的 煤粉用量下 ， 鼓人中用氧量 X 和天然气计算用量 ， k g ／ t 。 计算过程中偏差的来源， 有可能是直接还原度 的不变化习惯状态， 焦炭、 煤粉和天然气中不同碳比 例下焦炭代替系数状态。 高炉生产率提高的问题， 研究中还应该考虑如 下因素 1 沿料 柱煤气 的透 过能力应 保持在 先前 水 平， 为使焦炭的冷强度必须从 8 2 ％提高到 8 6 ％或更 高 ， 热强度从 4 5 ％ ～6 0 ％或更高， 烧结矿 中细级 别 2 0 1 3年第 2期 3 l 数量从 1 2 ％ ～1 4 ％减 少 到 8 ％ 一1 0 ％ ； 还 原 指数 D t L ／ d t 铁 矿 还 原 性 确 定 方 法I S 0 4 5 6 9 从 0 ． 5 ％／ m i n 提高 一 1 ． 3 ％／ mi n 。 2 炉缸 的温度一热制度 ， 在 热量总收入 和理 论燃烧温度保持常态的情况下， 应该保持稳定。 表 2中列出了煤粉代替天然气后设计的冶炼工 艺的主要环节。 表 2 煤粉代替天然气冶炼工艺主要环节 冶炼低硅铁水 时不考虑 “ 转移 ” 喷 吹温度 1 1 7 6℃下 ， 考虑 3 ％的喷吹损失 兰金亮译 C T a a b 2 0 1 1 。 N o ． 1 沈茂森校 中冶华天开坯机前翻钢装置发明专利获授权 中冶华天 2 0 1 1 年度 申请的发明专利“ 开坯机前翻钢装置” 近 日获国家知识产权局授权， 专利号为 2 01 1 1 02 4 5 72 5 ． 3。 目前国内应用最广的翻钢装置为钩式翻转， 由人工行车钩钩住坯料的底部一侧， 提升后将坯料翻转， 翻 钢时间长， 效率低， 而且容易造成翻钢后位置不确定， 有安全隐患， 不适用椭圆坯料、 变形程度较大的坯料。 该项专利技术提出了一种全液压驱动的翻钢装置， 省去现场人工操作， 并在关键位置设置编码器， 保证 了整个装置各动作的准确可靠 ， 实现高精度定位， 并提高生产效率。同时， 该专利中夹紧辊的开口能调节， 因 而该技术能适用不同规格的坯料， 比如方坯、 椭圆坯料和变形程度较大的坯料。 目前， 该技术已在马钢大棒项 目中成功应用， 取得了期的技术效果。