CN107400743B - 一种以兰炭作为部分燃料的高炉喷煤方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种以兰炭作为部分燃料的高炉喷煤方法，其特征在于兰炭为铁精矿和煤粉在700℃～920℃下干馏而成，其中要求兰炭中金属铁质量百分含量<30％，粒度<30mm占全部兰炭质量百分含量≥50％；将兰炭放入原煤仓后，通过圆盘给煤机投放到运煤主皮带，与普通煤粉经过中速磨研磨煤粉将二者混匀成混合煤粉，经喷吹罐流化后，通过煤枪将混合煤粉喷入高炉回旋区内，兰炭在混合煤粉中加入量按下述公式进行，其中兰炭在混合煤粉中配加质量百分比≤70％。
Description
技术领域
本发明属于炼铁技术领域，特别涉及一种在高炉喷煤工艺中配加兰炭的高炉喷煤方法。
背景技术
高炉喷煤技术是国内外钢铁企业广泛应用的一项技术，高炉喷煤能够降低焦炭的使用量，减少高炉炼铁对日益匮乏的炼焦煤的依赖，同时还能达到削减焦炉数量，延长焦炉的使用寿命，降低炼焦和高炉炼铁环境负荷，起到大幅度的降低炼铁生产成本效果，尤其是在能耗和环境问题日益严格要求的今天，高炉喷煤技术成为当代高炉炼铁技术进步的重要方向。与此同时，高炉对喷吹燃料有着严格的要求，近些年随着钢铁产能的扩张，企业间竞争加剧，如何做到降低炼铁成本，实现廉价燃料喷吹就成为业界最关心的问题。兰炭是泥煤、褐煤和高挥发分的低变质烟煤等廉价煤粉经中低温干馏得到的固体产物，属于一种半焦炭，基础性能与喷吹用无烟煤粉较为接近，其价格也远低于无烟煤粉，从理论上来讲，可以用来替代部分无烟煤用于高炉喷吹，来满足企业降低成本的需要。如何保证喷吹混合煤粉质量前提下，做到降低喷吹煤粉成本就成为当前企业生产关键，对此，国内外不少国内外相关校企研究机构，如鞍钢、宝钢、武钢和国外如新日铁、米塔尔钢铁公司等，都纷纷投入较大精力，开展此类研究，在降低成本、优化工艺上都取得了一定的效果，并在此基础上，形成了一系列具有自身企业特色的高炉喷吹用混燃料和喷吹技术。研究重点通常都主要集中在如下几个方面，如以高比例烟煤和褐煤喷吹为代表的技术应用，通过提升混合煤粉中的烟煤及褐煤的配加量，甚至是百分百的配比，实现低价煤粉入炉喷吹，从而降低喷煤成本；或者是鞍钢等企业为代表的采用数学优化配煤的喷煤工艺技术，通过对于基础煤种分析，不同煤种间取长补短，利用数学优化配煤技术，尽可能多配入劣质煤粉，改善混合煤粉性能，改进煤粉在高炉风口回旋区内的燃烧效果；再有就是一些替代煤种喷吹技术的使用，如在喷吹煤粉中配入厂内二次产物，如干法熄焦灰、水熄焦粉、瓦斯灰等等，通过这类含碳物质加入，替代部分高炉喷吹用煤，进而实现喷吹煤粉的成本降低；亦或是为迎合社会对于钢铁工艺愈来愈环保的要求，国内外的一些企业采用如焦炉煤气、塑料、轮胎等物质的喷吹，替代部分高炉喷吹用煤粉，实现低碳炼铁或者社会物质的重复利用的需要。这些技术被应用于今天的炼铁工艺，也取得了不错的降低成本的效果，但这些其中的某些技术，如替代煤种喷吹技术，对于替代煤种的选择及加入量，仍然还未能达到令人满意的程度，其使用效果还有许多值得商榷的地方。
适宜的替代煤种选择，不但要做到降低配煤成本，还要做到依据不同高炉操作条件，灵活实现配加量的调节及喷吹，只有做到这样，才能实现高炉炉况顺行及炼铁成本最低化。为此，国内外专家和研究人员对于喷煤工艺关注较多，如关注喷煤工艺本身改进的，通过对如流化板、喷吹罐组、充压管路等设备改进，实现高炉喷煤工艺喷煤量增加及运行成本降低，(见中国专利“高炉喷煤喷吹系统”专利申请号CN201817501U，“强化冶炼条件下高炉大喷煤工艺”专利申请号CN1667316，“一种高炉煤粉喷吹方法及其系统”专利申请CN101781692A，“一种高炉煤粉喷吹系统及工艺”专利申请号CN102787191A等等)，此类发明实现了煤粉均匀稳定喷吹以及喷吹量精确控制，满足煤粉浓相输送技术，可达到低气体消耗、降低喷煤成本的效果，但着仅仅是适用于喷吹普通煤粉工艺；或者是关注兰炭的制造工艺，利用高挥发分等煤粉，在不同工艺制度下，得到成品兰炭或型焦(见中国专利“从褐煤干馏提取含锗物质并制半焦的方法”专利申请号CN1814701，“低温煤干馏生产工艺”专利申请号CN1966612，“一种高挥发分煤的干馏工艺”专利申请号CN101113340，“一种高挥发分弱粘煤的低温干馏方法及装置”专利申请号CN1865398，“一种用低质褐煤生产优质半焦的方法”专利申请号CN1869158等等)此类方法都是作为一种普通的兰炭的生产工艺而采用的方法和装置，而没有提及到成品兰炭的使用处，更没有提及兰炭用于高炉喷吹；再有就是一些关于提及到焦粉、木炭及兰炭用于高炉喷吹的工艺及方法(见中国专利“高炉干熄焦粉喷吹工艺及设备”专利申请号CN101020931，“炼铁厂利用兰炭的高炉喷吹煤工艺”专利申请号CN102827972A，“向高炉喷吹木炭粉的方法”专利申请号CN1133889，“一种高炉喷吹混合燃料及其喷吹方法”专利申请号CN104212508A等等)，此类发明有提及到利用除尘灰、焦粉替代部分煤粉，进行废弃资源的再利用，能有效地降低焦炭消耗，减少炼焦产生的环境污染，提高社会经济效益，但对于不同操作条件的高炉如何使用这些二次产物，并未加说明；此外还有就是喷吹一些助燃剂及焦炉煤气方面的方法和技术(见中国专利“一种高炉喷吹焦炉煤气工艺装置”专利申请号CN202912975U，“一种高炉喷吹煤粉用组合物及其制备方法”专利申请号CN101768496A等等)，此类方法可以有效优化煤粉燃烧，改善铁水质量，提高铁产量，大大降低炼铁成本，减少二氧化碳排放，但此类方法也仅仅是作为气体喷吹或者助燃剂加入，与高炉兰炭喷吹并无关系，亦或是国内外一些文献资料有提及到兰炭的使用，(见期刊《化工技术经济》“兰炭在电石生产中的应用”2004年，22卷，12期，23-25；《洁净煤技术》“半焦粉生产冶金型焦研究”2006年，12卷，1期，24-26等等)，此类资料有提及到兰炭用于电石生产及制作也金用焦炭等等方面的方法及技术，但也仍然未有提及高炉喷吹及如何喷吹。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是依据高炉降低喷煤工艺成本的需要，提出一种以兰炭作为部分燃料的高炉喷煤方法，按照此方法进行高炉日常喷煤作业及炼铁生产，依据不同操作条件及炉况，能够灵活调节兰炭在混合煤粉中的添加量，实现炉况顺行及炼铁成本最低化，最大限度发挥兰炭这种燃料作为喷吹用煤的优越性。
本发明目的是通过下面的技术方案实现的：
一种以兰炭作为部分燃料的高炉喷煤方法，是通过下面的技术方案实现的：
一种以兰炭作为部分燃料的高炉喷煤方法，其特征在于兰炭为铁精矿和煤粉在700℃～920℃下干馏而成，其中要求兰炭中金属铁质量百分含量<30％，粒度<30mm占全部兰炭质量百分含量≥50％；将兰炭放入原煤仓后，通过圆盘给煤机投放到运煤主皮带，与普通煤粉经过中速磨研磨煤粉将二者混匀成混合煤粉，经喷吹罐流化后，通过煤枪将混合煤粉喷入高炉回旋区内，兰炭在混合煤粉中加入量按下述公式进行，其中兰炭在混合煤粉中配加质量百分比≤70％：
HF＝A1+FW×K1+FYL×K2+CRI×K3+CSR×K4+RST×K5
式中：
HF：吨铁生产用喷吹混合煤粉中兰炭配加量，kg；
A1：系数，取值范围45～55；
FW：鼓风温度，℃，K1系数，取值范围0.56～0.62；
FLY：鼓入风中富氧率，％，K2系数，取值范围450～550；
CRI：焦炭热态反应性，％，K3系数，取值范围-550～-650；
CSR：焦炭热态反应后强度，％，K4系数，取值范围80～100；
RST：风口回旋区内理论燃烧温度，℃，K5系数，取值范围-0.25～-0.30。
铁精矿为含TFe30％～70％精矿粉，粒度小于200目以上占全部精矿粉重量百分比40％以上；
煤粉为泥煤、褐煤、烟煤煤粉的一种或多种，粒度<10mm占全部煤粉重量百分比40％以上；
依据本发明进行高炉喷吹兰炭，能够依据不同操作条件及炉况，能够灵活调节兰炭在混合煤粉中的添加量，降低吨铁配煤成本3元、提升高炉喷煤比2kg/t以上，实现炉况顺行及炼铁成本最低化，最大限度发挥兰炭这种燃料作为喷吹用煤的优越性。
具体实施方式
下面结合具体实施例进行说明：
一种以兰炭作为部分燃料的高炉喷煤方法，将兰炭放入原煤仓后，通过圆盘给煤机投放到运煤主皮带，与普通煤粉经过中速磨研磨煤粉将二者混匀，经喷吹罐流化后，通过煤枪将混合煤粉喷入高炉回旋区内，兰炭在混合煤粉中加入量按下述公式进行，其中兰炭在混合煤粉中配加比例≤70％：
HF＝A1+FW×K1+FYL×K2+CRI×K3+CSR×K4+RST×K5
式中：
HF：吨铁生产用喷吹混合煤粉中兰炭配加量，kg；
A1：系数，取值范围45～55；
FW：鼓风温度，℃，K1系数，取值范围0.56～0.62；
FLY：鼓入风中富氧率，％，K2系数，取值范围450～550；
CRI：焦炭热态反应性，％，K3系数，取值范围-550～-650；
CSR：焦炭热态反应后强度，％，K4系数，取值范围80～100；
RST：风口回旋区内理论燃烧温度，℃，K5系数，取值范围-0.25～-0.30。
1实施例1 (某钢铁厂有效炉容450m3高炉为例说明)
兰炭为铁精矿和煤粉在700℃下干馏而成，这其中铁精矿为含TFe30％的精矿粉，粒度小于200目以上占全部精矿粉重量百分比45％；煤粉为泥煤一种，粒度<10mm占全部煤粉重量百分比45％以上。制得后的兰炭中金属铁质量百分含量5％，粒度<30mm占全部兰炭质量百分含量90％；将兰炭放入原煤仓后，通过圆盘给煤机投放到运煤主皮带，与普通煤粉经过中速磨研磨煤粉将二者混匀成混合煤粉，经喷吹罐流化后，通过煤枪将混合煤粉喷入高炉回旋区内。
1.1喷吹用兰炭性能
一种以兰炭作为部分燃料的高炉喷煤方法，喷吹所用兰炭性能见表1。
表1高炉喷吹用兰炭性能
1.2高炉操作条件
有效炉容450m3高炉的操作条件见表2。
表2有效炉容450m3高炉的操作条件
1.3高炉使用效果
一种以兰炭作为部分燃料的高炉喷煤方法，将兰炭放入原煤仓后，通过圆盘给煤机投放到运煤主皮带，与普通煤粉经过中速磨研磨煤粉将二者混匀，经喷吹罐流化后，通过煤枪将混合煤粉喷入高炉回旋区内，兰炭在混合煤粉中加入量按公式：HF＝A1+FW×K1+FYL×K2+CRI×K3+CSR×K4+RST×K5式进行，公式中A1取值为45，K1取值为0.56，K2取值为450，K3取值为-550，K4取值为80，K5取值为-0.25。
有效炉容450m3高炉使用此方法喷煤后效果见表3。
表3有效炉容450m3高炉使用效果
按照此方法进行有效炉容450m3高炉日常喷煤作业及炼铁生产，能够依据不同操作条件及炉况，能够灵活调节兰炭在混合煤粉中的添加量，达到降低吨铁配煤成本6元、提升高炉喷煤比4kg/t的效果，实现炉况顺行及炼铁成本最低化，最大限度发挥兰炭这种燃料作为喷吹用煤的优越性。
2实施例2 (某钢铁厂有效炉容1080m3高炉为例说明)
兰炭为铁精矿和煤粉在760℃下干馏而成，这其中铁精矿为含TFe40％的精矿粉，粒度小于200目以上占全部精矿粉重量百分比55％；煤粉为褐煤一种，粒度<10mm占全部煤粉重量百分比55％以上。制得后的兰炭中金属铁质量百分含量10％，粒度<30mm占全部兰炭质量百分含量80％；将兰炭放入原煤仓后，通过圆盘给煤机投放到运煤主皮带，与普通煤粉经过中速磨研磨煤粉将二者混匀成混合煤粉，经喷吹罐流化后，通过煤枪将混合煤粉喷入高炉回旋区内。
2.1喷吹用兰炭性能
一种以兰炭作为部分燃料的高炉喷煤方法，喷吹所用兰炭性能见表4。
表4高炉喷吹用兰炭性能
2.2高炉操作条件
有效炉容1080m3高炉的操作条件见表5。
表5有效炉容1080m3高炉的操作条件
2.3高炉使用效果
一种以兰炭作为部分燃料的高炉喷煤方法，将兰炭放入原煤仓后，通过圆盘给煤机投放到运煤主皮带，与普通煤粉经过中速磨研磨煤粉将二者混匀，经喷吹罐流化后，通过煤枪将混合煤粉喷入高炉回旋区内，兰炭在混合煤粉中加入量按公式：HF＝A1+FW×K1+FYL×K2+CRI×K3+CSR×K4+RST×K5式进行，公式中A1取值为48，K1取值为0.57，K2取值为470，K3取值为-570，K4取值为84，K5取值为-0.26。
有效炉容1080m3高炉使用此方法喷煤后效果见表6。
表6有效炉容1080m3高炉使用效果
按照此方法进行有效炉容1080m3高炉日常喷煤作业及炼铁生产，能够依据不同操作条件及炉况，能够灵活调节兰炭在混合煤粉中的添加量，达到降低吨铁配煤成本5元、提升高炉喷煤比3kg/t的效果，实现炉况顺行及炼铁成本最低化，最大限度发挥兰炭这种燃料作为喷吹用煤的优越性。
3实施例3 (某钢铁厂有效炉容2580m3高炉为例说明)
兰炭为铁精矿和煤粉在820℃下干馏而成，这其中铁精矿为含TFe50％的精矿粉，粒度小于200目以上占全部精矿粉重量百分比65％；煤粉为烟煤一种，粒度<10mm占全部煤粉重量百分比65％以上。制得后的兰炭中金属铁质量百分含量15％，粒度<30mm占全部兰炭质量百分含量70％；将兰炭放入原煤仓后，通过圆盘给煤机投放到运煤主皮带，与普通煤粉经过中速磨研磨煤粉将二者混匀成混合煤粉，经喷吹罐流化后，通过煤枪将混合煤粉喷入高炉回旋区内。
3.1喷吹用兰炭性能
一种以兰炭作为部分燃料的高炉喷煤方法，喷吹所用兰炭性能见表7。
表7高炉喷吹用兰炭性能
3.2高炉操作条件
有效炉容2580m3高炉的操作条件见表8。
表8有效炉容2580m3高炉的操作条件
3.3高炉使用效果
一种以兰炭作为部分燃料的高炉喷煤方法，将兰炭放入原煤仓后，通过圆盘给煤机投放到运煤主皮带，与普通煤粉经过中速磨研磨煤粉将二者混匀，经喷吹罐流化后，通过煤枪将混合煤粉喷入高炉回旋区内，兰炭在混合煤粉中加入量按公式：HF＝A1+FW×K1+FYL×K2+CRI×K3+CSR×K4+RST×K5式进行，公式中A1取值为51，K1取值为0.59，K2取值为490，K3取值为-600，K4取值为88，K5取值为-0.27。
有效炉容2580m3高炉使用此方法喷煤后效果见表9。
表9有效炉容2580m3高炉使用效果
按照此方法进行有效炉容2580m3高炉日常喷煤作业及炼铁生产，能够依据不同操作条件及炉况，能够灵活调节兰炭在混合煤粉中的添加量，达到降低吨铁配煤成本4元、提升高炉喷煤比4kg/t的效果，实现炉况顺行及炼铁成本最低化，最大限度发挥兰炭这种燃料作为喷吹用煤的优越性。
4实施例4 (某钢铁厂有效炉容3200m3高炉为例说明)
兰炭为铁精矿和煤粉在870℃下干馏而成，这其中铁精矿为含TFe60％的精矿粉，粒度小于200目以上占全部精矿粉重量百分比75％；煤粉为泥煤、褐煤和烟煤三种煤粉构成，粒度<10mm占全部煤粉重量百分比75％以上。制得后的兰炭中金属铁质量百分含量20％，粒度<30mm占全部兰炭质量百分含量60％；将兰炭放入原煤仓后，通过圆盘给煤机投放到运煤主皮带，与普通煤粉经过中速磨研磨煤粉将二者混匀成混合煤粉，经喷吹罐流化后，通过煤枪将混合煤粉喷入高炉回旋区内。
4.1喷吹用兰炭性能
一种以兰炭作为部分燃料的高炉喷煤方法，喷吹所用兰炭性能见表10。
表10高炉喷吹用兰炭性能
4.2高炉操作条件
有效炉容3200m3高炉的操作条件见表11。
表11有效炉容3200m3高炉的操作条件
4.3高炉使用效果
一种以兰炭作为部分燃料的高炉喷煤方法，将兰炭放入原煤仓后，通过圆盘给煤机投放到运煤主皮带，与普通煤粉经过中速磨研磨煤粉将二者混匀，经喷吹罐流化后，通过煤枪将混合煤粉喷入高炉回旋区内，兰炭在混合煤粉中加入量按公式：HF＝A1+FW×K1+FYL×K2+CRI×K3+CSR×K4+RST×K5式进行，公式中A1取值为53，K1取值为0.61，K2取值为520，K3取值为-620，K4取值为92，K5取值为-0.28。
有效炉容3200m3高炉使用此方法喷煤后效果见表12。
表12有效炉容3200m3高炉使用效果
按照此方法进行有效炉容3200m3高炉日常喷煤作业及炼铁生产，能够依据不同操作条件及炉况，能够灵活调节兰炭在混合煤粉中的添加量，达到降低吨铁配煤成本3元、提升高炉喷煤比3kg/t的效果，实现炉况顺行及炼铁成本最低化，最大限度发挥兰炭这种燃料作为喷吹用煤的优越性。
5实施例5 (某钢铁厂有效炉容4038m3高炉为例说明)
兰炭为铁精矿和煤粉在870℃下干馏而成，这其中铁精矿为含TFe70％的精矿粉，粒度小于200目以上占全部精矿粉重量百分比85％；煤粉为褐煤和烟煤两种煤粉构成，粒度<10mm占全部煤粉重量百分比85％以上。制得后的兰炭中金属铁质量百分含量25％，粒度<30mm占全部兰炭质量百分含量50％；将兰炭放入原煤仓后，通过圆盘给煤机投放到运煤主皮带，与普通煤粉经过中速磨研磨煤粉将二者混匀成混合煤粉，经喷吹罐流化后，通过煤枪将混合煤粉喷入高炉回旋区内。
5.1喷吹用兰炭性能
一种以兰炭作为部分燃料的高炉喷煤方法，喷吹所用兰炭性能见表13。
表13高炉喷吹用兰炭性能
5.2高炉操作条件
有效炉容4038m3高炉的操作条件见表14。
表14有效炉容1080m3高炉的操作条件
5.3高炉使用效果
一种以兰炭作为部分燃料的高炉喷煤方法，将兰炭放入原煤仓后，通过圆盘给煤机投放到运煤主皮带，与普通煤粉经过中速磨研磨煤粉将二者混匀，经喷吹罐流化后，通过煤枪将混合煤粉喷入高炉回旋区内，兰炭在混合煤粉中加入量按公式：HF＝A1+FW×K1+FYL×K2+CRI×K3+CSR×K4+RST×K5式进行，公式中A1取值为55，K1取值为0.62，K2取值为550，K3取值为-650，K4取值为96，K5取值为-0.29。
有效炉容4038m3高炉使用此方法喷煤后效果见表15。
表15有效炉容4038m3高炉使用效果
按照此方法进行有效炉容4038m3高炉日常喷煤作业及炼铁生产，能够依据不同操作条件及炉况，能够灵活调节兰炭在混合煤粉中的添加量，达到降低吨铁配煤成本3元、提升高炉喷煤比4kg/t的效果，实现炉况顺行及炼铁成本最低化，最大限度发挥兰炭这种燃料作为喷吹用煤的优越性。
Claims (3)
1.一种以兰炭作为部分燃料的高炉喷煤方法，其特征在于：兰炭为铁精矿和煤粉在700℃～920℃下干馏而成，其中要求兰炭中金属铁质量百分含量<30％，粒度<30mm占全部兰炭质量百分含量≥50％；将兰炭放入原煤仓后，通过圆盘给煤机投放到运煤主皮带，与普通煤粉经过中速磨研磨煤粉将二者混匀成混合煤粉，经喷吹罐流化后，通过煤枪将混合煤粉喷入高炉回旋区内，兰炭在混合煤粉中加入量按下述公式进行，其中兰炭在混合煤粉中配加质量百分比≤70％：
HF＝A1+FW×K1+FYL×K2+CRI×K3+CSR×K4+RST×K5
式中：
HF：吨铁生产用喷吹混合煤粉中兰炭配加量，kg；
A1：系数，取值范围45～55；
FW：鼓风温度，℃，K1系数，取值范围0.56～0.62；
FLY：鼓入风中富氧率，％，K2系数，取值范围450～550；
CRI：焦炭热态反应性，％，K3系数，取值范围-550～-650；
CSR：焦炭热态反应后强度，％，K4系数，取值范围80～100；
RST：风口回旋区内理论燃烧温度，℃，K5系数，取值范围-0.25～-0.30。
2.根据权利要求1中所述一种以兰炭作为部分燃料的高炉喷煤方法，其特征在于：所述的铁精矿为含TFe30％～70％精矿粉，粒度小于200目以上占全部精矿粉重量百分比40％以上。
3.根据权利要求1中所述一种以兰炭作为部分燃料的高炉喷煤方法，其特征在于：所述的煤粉为泥煤、褐煤、烟煤煤粉的一种或多种，粒度<10mm占全部煤粉重量百分比40％以上。
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