高爐中噴吹干熄焦除塵灰,不但可以降低生鐵成本,在一定程度上可緩解適合高爐噴吹的無煙煤資源短缺的弊端,對環境保護有積極的意義。對評價高爐噴吹用燃料的各項可行性指標,如燃料的化學成分、燃燒性、著火點、爆炸性、發熱值、反應性、可磨性等進行系統研究和分析。通過對干熄焦除塵灰替代部分高價無煙煤,有利于鋼鐵企業降低成本,提高廢氣資源的利用率,也有利于節能減排,提供高爐噴吹技術指導。
國內高爐冶煉技術生鐵成本居高不下,固體廢棄物等資源利用較低,干熄焦除塵灰是煉焦工藝的副產品之一,長期以來無法高效率地利用該資源。近年來,我國鋼鐵行業面臨著原料資源日漸匱乏、行業競爭激烈、鋼鐵產品利潤下降、鋼鐵企業經營壓力巨大的嚴峻挑戰。采用有效措施降低生產成本成為鋼鐵企業走出困境的出路。隨著高爐的大型化及節能減排深入的開展,綠色制造及對固體廢棄物的回收綜合利用等措施成為煉鐵的重要研究方向。干熄除塵灰是煉焦工藝的副產品。統計,焦化廠產生的干熄焦除塵灰約占焦炭產量的4%左右。以往將干熄焦除塵灰再利用的方法主要是作為原料用于燒結工序,由于其粒度較小。容易被氣流抽走,造成干熄焦除塵灰沒有充分利用,燃耗升高,燒結的產量、質量以及成本控制造成一定影響。
如不采用上述辦法處理,長期堆存會對環境造成嚴重污染,因此有部分企業嘗試用于干熄焦除塵灰在高爐噴吹。
噴吹燃料的性能
高爐噴吹燃料的燃燒率
噴吹燃料的燃燒性好壞,直接影響煤粉噴入高爐內利用率的高低,因此很有必要對各類噴吹燃料的燃燒性進行研究。
干熄焦除塵灰的燃燒性能較差,其煤粉燃燒率只有44.21%,明顯低于無煙煤和煙煤。煙煤的揮發分質量分數比較高,快速熱分解和揮發分的燃燒速度都比較快。焦化干熄焦工藝除塵灰內碳的形態與焦炭完全相同,結構致密,燃燒過程主要以層狀燃燒為主,燃燒速度較低。
噴吹燃料的反應性
由于高爐直吹管的風速快,煤粉在高爐風口前停留的時間很短,煤粉的著火點越低,煤粉在高爐風口區域需要的時間越短,這就有助于煤粉的充分燃燒,降低未燃煤粉產生的數量,另一方面,煤粉自燃的可能性也就較大,煤粉在磨煤、輸送、儲存的過程中安全性就會降低?紤]到燃燒和安全兩方面因素,部分鋼企規定高爐噴吹用煤著火點不得低于260℃。
燃料利用率分析
煤粉燃燒率通過高爐煤粉燃燒率通用模型計算出來結果,干熄焦除塵灰的燃燒性能較差,其煤粉燃燒率只有44.21%,明顯低于無煙煤和煙煤。煙煤的揮發分質量分數比較高,快速熱分解和揮發分的燃燒速度都比較快。焦化干熄焦工藝除塵灰內碳的形態與焦炭完全相同,結構致密,燃燒過程主要以層狀燃燒為主,燃燒速度較低,為弄清煤粉在高爐內的利用率情況,對高爐除塵灰進行巖相Fenix,根據巖相可計算高爐煤粉利用率情況。
優化高爐噴吹調整
高爐噴吹煤基本維持32%。動力煤=55%。無煙煤+10%改質無煙煤的配煤結構,這種配煤結構的好處是煤粉成分相對穩定,混合煤粉固定碳較高,達到76.6%左右。為了降低噴吹成本,逐步提高了動力煤配比和配加焦化干熄焦除塵灰。在提動力煤配比之前,對三個噴吹煤系統設備、管道閥門系統進行強化,減少漏風系統,另外對噴煤系統技術操作標準進行修訂、完善與細化,根據各煤種著火點及爆炸性指標嚴格控制系統溫度、氧含量及CO含量,確保系統安全。
結論
通過實驗研究,高爐使用的動力煤、寧精無煙煤、改制煤、焦化除塵灰均可滿足高爐對噴煤的質量要求。
將焦化除塵灰用于高爐噴吹,配加比例12%,替代部分價格較高的無煙精煤,拓寬了資源渠道,焦化除塵灰屬于爆炸性弱的燃料,提高高爐噴吹的安全性。
干熄焦除塵灰符合高爐噴煤工藝過程的質量要求,在缺乏合理利用途徑的條件下,高爐噴煤少量添加,影響磨煤機的臺時。同時借助于煙煤配比的提高、煤粉可磨性改變,可有效中和廣匯可磨性較差的缺點。
干熄焦除塵灰代替部分高爐噴吹無煙煤,不但可降低噴煤成本,在一定程度上也可緩解適合高爐噴吹的無煙煤資源短缺的弊端,對環境保護也有積極影響。
低成本煉鐵不僅降低綜合成本,從某種意義來看,也是資源綜合利用的一種方式,從煉鐵的發展歷程看來,每一種新資源的開發利用都可以是降低生鐵綜合成本、資源綜合利用的進步。