《对高炉喷吹用煤粉的质量要求》一文探讨了通过对原煤采购、煤粉制备及合理配煤等过程控制来改善提高高炉喷吹用煤粉质量,尽管如此,各企业喷吹用煤质量仍然有较大的差别,没有相对统一的标准,无论是吨铁煤比还是置换比都还存在较大的差距。因此,不断改善提高喷吹煤粉质量仍有较大的潜力,这也进一步说明了各企业之间的煤比对标实际上没有太大的意义。生搬硬套可能造成炉况的人为性波动。所以,研究煤粉质量变化可能对高炉冶炼造成的具体影响,针对煤粉质量的具体波动有针对性的调剂炉况,也是高炉操作者比较关心的话题。
一、煤粉质量对高炉煤气流分布的影响
合理的煤气流分布是高炉操作的主导思想,煤粉的质量对高炉煤气流分布的影响主要表现在以下方面:
1、喷煤不均匀造成的煤气流分布不均匀
煤粉质量较差如含灰份高、粒度粗、杂质多、水份大时,容易堵塞喷煤管路和喷枪,使喷煤时断时续或部分煤枪被迫停喷,各风口喷煤量不匀,喷煤量不匀使各风口对应的燃烧带及回旋区大小不一,喷煤的风口侧煤气流相对旺盛,停煤侧煤气流较弱,严重的导致偏料偏尺现象。长期下去甚至导致炉衬偏蚀,炉型不规则。
2、影响透气性使中心气流减弱
喷煤质量较差如灰分高粒度大等,而又未能及时减小喷吹量时,使煤粉在风口前的燃烧率降低,大量未燃煤粉充塞于料柱之间,实践表明,未燃煤粉多集中在死料柱外层,恶化料柱的透气性,减弱鼓风向中心穿透的能力,使中心气流减弱,一些高炉在大喷煤时,表现为边缘气流较发展,也是由于大喷煤产生了过多的未燃煤粉堵塞了鼓风向中心穿透的通路,而表现为边缘气流相对发展,当然,不同于煤粉质量恶化,大喷煤时还存在热补偿不够理论燃烧温度降低促使鼓风动能不足造成的边缘气流发展。
二、对置换比的影响
煤粉质量差,在风口前的燃烧率降低,一方面大量煤粉进入渣中随炉渣排出炉外或随煤气逸出炉外进入除尘灰中,生成大量的浪费,使置换比降低,别一方面,大量未燃煤粉恶化料柱透气性,使中心气流减弱,边缘气流发展,降低了高炉煤气利用率,从而也使置换比降低。一般我们认为,喷吹煤粉的置换比在0.8左右,当煤粉质量较差或热补偿不够或喷吹量过大时,其置换比也随之降低,严重的可能不及0.6,而当热补偿充足,质量较好,燃烧特性合理喷吹量合适时,其置换比可能达到0.9甚至更高。严格意义上说,不同高炉生产条件下,不同的喷煤质量,其置换比是各不相同的,努力提高喷煤置换比是研究高炉喷煤的主要目的之一。
三、对煤比的影响
喷吹煤粉的质量直接影响煤粉在风口前的燃烧,煤粉质量好,在风口前的燃烧率高,产生的未燃煤粉少,有利于高炉增加喷吹量,提高煤比,相反,煤粉质量差,在风口前的燃烧率低,未燃煤粉多,为维持炉况顺行及合理的煤气流分布,高炉不得不牺牲煤比减少喷吹量以保证炉况的顺行。通常高炉生产条件不同,煤粉质量不同,各高炉合适的煤比也各不相同。煤粉质量越高,合适的经济喷吹量也越高,煤粉质量越差,合适的经济喷吹量也越低。
四、对焦比的影响
由于喷煤质量不同,喷入高炉内时置换比也各不相同,同等重量的煤粉所能代替的焦炭量也不相同,煤粉质量恶化,必然导致置换比降低,从而导致燃料比升高,在不增加煤比的情况下,势必使焦比升高,相反,煤粉质量好,在风口前的燃烧率高,发热值高,都能促进降低焦比。另一方面,煤粉的灰份低,固定碳高,发热值高,可以直接提高其在风口前燃烧放出的热量,代替焦炭燃烧放出的热量,降低焦比。
五、对生铁质量的影响
由于煤粉质量对煤比焦比置换比都有影响,煤粉质量波动必然会造成炉缸温度和渣铁水温度的波动,使生铁含硅量波动,另外,煤粉含硫量的波动,使入炉硫负荷波动,也会导致生铁硫含量的波动。煤粉灰分的波动使吨铁渣量产生波动,也使炉渣碱度产生波动,进而影响生铁含硫。
六、对炉渣的影响
1、对吨铁渣量的影响
煤粉灰分通常要求等于或略大于所用焦炭灰分,通常煤粉的置换比在0.8左右,这使得使用煤粉置换焦炭时,本身带入高炉内的灰分是增加的,渣量也是增加的,煤比越高,增加的量越大,当煤粉质量恶化灰份升高时,这种现象更加严重,使渣量增加更多,渣量增加,也降低了料柱的透气性,进而影响煤气流的分布,使中心气流减弱。
2、对炉渣碱度的影响
煤粉带入的灰分是酸性的,通常需要加入适量的熔剂以维持合适的炉渣碱度,以煤粉代替焦碳入炉,增加了入炉灰分,当喷煤灰分波动较大时,也使入炉灰分波动较大,从而使炉渣碱度产生较大的波动,调整不及时可能造成炉渣碱度波动,脱硫效果差,生铁含硫升高。
七、对风口的影响
1、当喷吹煤粉杂质含量多,粒度粗,硬度大时,会对风口产生较大的磨损。
2、喷吹煤粉质量差,使其在风口前的燃烧率降低,在大喷煤情况下,大量未燃煤粉进入炉渣中,恶化炉渣的流动性,阻碍炉渣向炉缸渗透,堆积于风口前端,严重的影响炉况顺行,使风口频繁烧损。
3、当喷吹煤粉胶质层较厚时,大量胶质层在风口前端或喷枪前端结焦,使喷枪堵塞影响喷吹,风口结焦不仅阻碍后续的喷煤顺利进入风口前燃烧带,也加剧了喷煤对风口的磨损和烧损。
八、对滞后性的影响
喷煤热滞后时间不仅受炉容、冶炼周期(料速)的影响,也与喷吹煤粉质量有直接的关系,煤粉燃烧性能好,发热值高,在风口前的燃烧率高,其产生的热量和煤气化学能可以较快的为炉料吸收反应,缩短热滞后时间,相反,则热滞后时间延长。生产中常有这样的案例,当炉温偏低大幅度增加煤量时,往往达不到及时提升炉温的效果,这虽然不是因煤粉质量变差而导致的滞后时间延长,但由于大量增加煤量使煤粉燃烧率降低,未燃煤粉增加,置换比降低,使得增加的煤量不能及时起到作用,这和煤粉质量变差使得煤粉燃烧率降低、置换比降低具有相同的原理。也就是说,决定滞后性长短的关健因素是煤粉在风口前的燃烧率,煤粉的燃烧性越好,燃烧率越高,滞后时间越短,反之,无论是因煤粉质量的原因还是喷吹量过大的原因导致煤粉的燃烧率降低,都会使喷吹的滞后时间延长甚至不起作用。这也提醒我们在日常操作中,当炉温偏低需要提炉温时,如果当时的喷煤量已经较大(达到了日常平均煤量的上限),则不应该再盲目增加煤量,而应酌情减风或降低焦炭负荷来提炉温,也许来得更快。
可以看出,喷煤质量对高炉冶炼的影响,主要是由煤粉在风口前的燃烧率决定的,燃烧率提高,煤气发生量大,料柱透气性好,渣量少,则中心气流发展,置换比提高,经济喷吹量提高,适合提高煤比,也利于炉况顺行。
小结:1、煤粉质量是决定煤比和置换比的关健因素之一,煤粉质量对高炉冶炼的影响是通过其在风口前的燃烧率不同来实现的。
2、煤粉的理化性质和制备质量都会对高炉的冶炼产生影响,生产中应具体分析,找出主要矛盾。
3、生产中当喷煤质量恶化时,应酌情降低煤比,减小喷吹量,以降低对炉况的影响。
4、随喷煤量的加大,日常生产中对喷煤质量的关注度应不低于对焦炭质量的关注度。
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