高爐噴吹煤粉燃燒性與反應(yīng)性的研究與應(yīng)用

范明雪

（山東壽光巨能特鋼有限公司，山東 濰坊 262700）

高爐噴吹煤粉能夠大大較小低焦比，對高爐冶煉操作進(jìn)行改善，進(jìn)而有助于高爐順利的工作。不僅如此，還能夠給提升高爐使用風(fēng)溫和富氧率帶來有利環(huán)境。在現(xiàn)階段焦炭資源非常缺乏以及價格越來越提高的背景下，提升噴吹量能夠得到比較大的而經(jīng)濟(jì)效益，然而，噴吹煤粉燃燒性敦豪反應(yīng)性對提升煤粉的噴出量發(fā)揮著重要效果，特別在高煤比的噴吹環(huán)境當(dāng)中，煤粉燃燒性、反應(yīng)性給高爐料柱的透氣性帶來比較大的影響[1]。煤粉在燃燒的過程中通過結(jié)焦、脫氣以及殘焦它燃燒等環(huán)節(jié)，然而煤粉在煤槍的出口到對燃燒帶離開的時間比較少。在這個時間當(dāng)中，要讓全部的噴吹煤粉實現(xiàn)這些階段比較難，其需要帶來一些沒有燃燒的煤粉，其中一些沒有燃燒的煤粉進(jìn)入到了爐渣，提升了爐渣的粘度。這大大影響著高爐的冶煉，影響著噴煤量的提升[2]。煤粉反應(yīng)性體現(xiàn)出煤氣化、燃燒過程當(dāng)中關(guān)鍵指標(biāo)。高爐來大噴煤操作的過程當(dāng)中需要關(guān)乎未燃燒煤粉內(nèi)碳和二氧化碳之間的反應(yīng)水平研究。未燃燒的煤粉帶著焦炭的孔隙和表面代替焦炭內(nèi)碳出現(xiàn)氣化反應(yīng)，進(jìn)而發(fā)揮著對焦炭強度進(jìn)行保護(hù)的效果。在高爐當(dāng)中，反應(yīng)產(chǎn)物的一氧化碳還能夠起到了還原劑、氣流重新的分布效果。所以，此次深入研究高爐噴吹沒分燃燒性、反應(yīng)性，給優(yōu)化高爐噴吹用煤的種類以及提升煤粉比減小煉鐵的成本帶來了強有力的基礎(chǔ)支持。

1 相關(guān)試驗

1.1 試驗原料

在此次試驗過程當(dāng)中，原材料來源于某鋼鐵廠使用的六類無煙煤、一類煙煤。在試驗之前，把噴吹的煤粉放到干燥的箱內(nèi)，在100攝氏度溫度下進(jìn)行2個小時的干燥，對水分進(jìn)行去除。

1.2 試驗儀器和方法

噴吹煤粉燃燒性和反應(yīng)性測量要應(yīng)用熱重分析方法，試驗儀器應(yīng)用了微機(jī)差熱天平，整套的試驗一起含有差熱天平、溫度控制系統(tǒng)以及電腦實時記錄系統(tǒng)。

第一，燃燒性的試驗。把16-18毫克的煤粉混入到差熱甜品的氧化鋁坩堝當(dāng)中，給差熱天平混入流量是每分鐘60毫升的空氣流，并且通過每分鐘20攝氏度升溫的速率來對煤粉進(jìn)行加熱，然后計算燃燒率。第二，反應(yīng)性的試驗。把16-18毫克煤粉增加到差熱天平坩堝當(dāng)中，首先通入氣體氮氣，通過每分鐘20攝氏度升溫的速率提高到900攝氏度，利用干餾對揮發(fā)物和水分進(jìn)行去除。等恒重的情況下，然后通入二氧化碳和煤粉進(jìn)行反映，并且將溫度不斷提升到1250攝氏度。煤粉在一定溫度當(dāng)中相對900攝氏度的時候失從率來對煤粉反應(yīng)性進(jìn)行評價。

2 高爐噴吹煤粉燃燒性與反應(yīng)性的分析

2.1 單種的煤粉燃燒性

在不一樣的溫度當(dāng)中，煙煤燃燒率要比無煙煤要搞，在700攝氏度溫度下，燃燒率和完全燃燒進(jìn)行接近，整體的燃燒率比較好，并且初始的燃燒溫度比無煙煤初始的燃燒溫度要搞，容易發(fā)生燃燒。試驗過程中選擇的煙煤在600攝氏度燃燒率是68.68%。六類無煙煤的平均燃燒率是31.94%，僅僅是煙煤燃燒率47%。煙煤燃燒率比無煙煤燃燒率要高，其主要是因為燃燒機(jī)理所造成的。無煙煤為高煤化程度的煤，其存在比較嚴(yán)密的結(jié)構(gòu)，燃燒是從外向內(nèi)進(jìn)行層狀的燃燒。煙煤存在比較好的揮發(fā)含量，熱分解過程中，存在比較多的揮發(fā)分，再起鏡質(zhì)構(gòu)成內(nèi)出現(xiàn)比較多的氣孔，燃燒反應(yīng)通過內(nèi)孔的燃燒為主，表面燃燒作為輔助。燃燒的過程當(dāng)中和空氣存在比較大的接觸面積。煙煤存在較高的揮發(fā)分，并且容易進(jìn)行燃燒，可以在一定的時間和空間當(dāng)中盡量氣化，有助于高爐提升噴煤量。在無煙煤600攝氏度的情況下，無煙煤燃燒率最低的為無煙煤E，最高的是無煙煤C。700攝氏度最高的燃料率是無煙煤C，800攝氏度最高的燃燒率是無煙煤D。我們從不一樣的溫度情況下無煙煤的燃燒率分析能夠看到，無煙煤C存在比較好的燃燒性能。在實際的生產(chǎn)提升高爐煤比操作的時候，需要提升噴吹用的無煙煤內(nèi)煤粉比例，進(jìn)而帶動著噴吹沒分在風(fēng)口之前充分燃燒，進(jìn)而提升煤粉的利用率，實現(xiàn)減小煉鐵的成本效果。無煙煤E存在比較差的燃燒性能，往往造成煤粉在風(fēng)口位置存在比較低的燃料率，產(chǎn)生沒有燃燒的煤粉進(jìn)入到爐渣當(dāng)中，影響高爐的出渣。所以，在購買噴吹煤粉的時候，需要對煤種的來源進(jìn)行優(yōu)化，盡量對無煙煤C進(jìn)行采購。

2.2 不一樣煙煤配比當(dāng)中混煤的燃燒性

為了深入對不一樣煙煤配比環(huán)境下混煤燃燒特性，需要降煙煤分別和無煙煤C、無煙煤E和無煙煤F根據(jù)煙煤配比40%、50%以及60%來混合進(jìn)行燃燒試驗。我們按照單種的煤粉試驗結(jié)果能夠看到，煤粉的試驗燃燒到700攝氏度的時候，燃燒進(jìn)入到了中后期，燃燒穩(wěn)定。因此，混煤燃燒到不一樣溫度的時候，加權(quán)燃燒率是通過構(gòu)成這個混煤兩個單類試驗燃燒率加權(quán)進(jìn)行計算得出。

2.3 噴吹煤反應(yīng)性

應(yīng)用差熱天平來研究無煙煤、煙煤的反應(yīng)，進(jìn)而得到了TG曲線，然后根據(jù)反應(yīng)性計算方法，然后根據(jù)反應(yīng)性計算手段，利用相關(guān)軟件來得到噴吹煤升溫到不一樣溫度的時候反應(yīng)性曲線。煙煤在900攝氏度溫度下存在比較多得失重。煙煤在不一樣溫度當(dāng)中反應(yīng)性將會比無煙煤要高，在1150攝氏度環(huán)境下，反應(yīng)性達(dá)到了94.36%，其接近完全反應(yīng)。在1150攝氏度當(dāng)中，無煙煤平均反應(yīng)性是43.09%，僅僅是煙煤反應(yīng)性45%。煙煤煤化度比較低，其存在比較高的煤氣孔率，存在比較大的有效表面積，有助于碳和二氧化碳進(jìn)行反應(yīng)。無煙煤存在比較高的煤化度，煤內(nèi)碳變成了石墨結(jié)構(gòu)，氣孔率減小，進(jìn)而讓反應(yīng)性變低。高爐噴吹反應(yīng)性比較高的煤能夠?qū)固咳趽p進(jìn)行抑制，對焦炭高溫性能進(jìn)行了大大改善，減低了二氧化碳和焦炭的反應(yīng)。噴吹反應(yīng)性比較高的煤能夠?qū)?yīng)用低質(zhì)量焦炭存在更優(yōu)的高爐效果。所以，在對高煤比進(jìn)行操作的時候，需要更好的關(guān)注噴吹混煤反應(yīng)性。根據(jù)某鋼鐵廠當(dāng)前風(fēng)溫水平，需要使用都噴吹無煙煤C、煙煤混煤，進(jìn)而充分對未燃燒煤粉保護(hù)焦炭作用進(jìn)行發(fā)揮。

3 結(jié)論

第一，和六類無煙煤相比較，在不一樣溫度下，煙煤燃燒性和反應(yīng)性都比無煙煤要高。第二，混煤燃燒率的實際測量值要高于加權(quán)值。應(yīng)用混煤能夠充分發(fā)揮煙煤、無煙煤優(yōu)勢，相互進(jìn)行帶動著燃燒，加速燃燒的過程，提升混煤的燃燒率。伴隨混煤內(nèi)粒度比4微米小的煤粉占的比例越來越大，進(jìn)而增加了燃燒率。在高煤比的噴吹環(huán)境當(dāng)中，需要將粒度小于74微米的煤粉比例在75%左右進(jìn)行控制。第三，根據(jù)無煙煤燃燒性、反應(yīng)性試驗的相關(guān)結(jié)果，在采購噴吹煤粉的時候，需要盡量采購無煙煤C，另外控制無煙煤E采購量。在操作高爐提煤比的過程中，需要吧無煙煤C確定是噴吹用的無煙煤煤種，進(jìn)而提高混煤燃燒率的效果。