CN113122664A - 一种高炉喷吹煤及其安全高效喷吹方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高炉喷吹煤及其安全高效喷吹方法，该高炉喷吹煤是由无烟煤、瘦煤及褐煤混合研磨制得的煤粉，其中，褐煤占比为10%～30%，无烟煤占比为36%～28%，瘦煤占比为54%～42%。其安全高效喷吹方法是用磨机将各组分混合制成煤粉后用布袋收粉器收集，并控制磨机入口烟气温度磨机入口温度≤混合煤燃点50℃，磨机入口烟气氧浓度≤6.00%，磨机出口烟气氧浓度≤10.00%；再用布袋收粉器收集煤粉，由压缩空气经管道输送至高炉喷吹站，经喷吹罐至高炉分配器分配至各只风口煤粉喷枪，最后由高炉风口喷入高炉。本发明通过采取合理配煤、关键工艺参数控制及适当放宽煤粉粒度等技术措施，有效解决了制粉系统的安全控制，改善煤粉燃烧率，降低配煤成本。
Description
技术领域
本发明属于冶炼技术领域，具体涉及一种高炉喷吹煤及其安全高效喷吹方法。
背景技术
近年来，随着中国钢铁产能快速扩张、高炉喷煤技术进步喷煤比大幅度提高，导致优质喷吹煤资源消耗增加，资源减少，价格不断攀升，部分地区优质喷吹煤价格已接近焦炭价格，严重制约钢铁企业节能降耗降成本利润空间，急需拓宽配吹煤种的选择范围。
褐煤属于年轻煤种，变质程度低，其主要特点是水分高（35%～50%），挥发分高（35～50%）、爆炸性强（火焰返回长度＞750mm，属于强爆煤）、含碳量低（35～60%），发热量低（2700Kcal/kg左右）、在空气中易自然，不宜直接用于高炉喷吹，目前褐煤资源主要用于工业锅炉燃料及家庭燃料，使用价值极低。
针对上述褐煤资源的低效使用与优质喷吹煤资源紧缺的突出矛盾问题，研究人员开始研究将褐煤配置于混合煤中作为喷吹煤。而高挥发分褐煤用于喷吹的关键在于喷吹的安全控制。目前，褐煤用于高炉喷吹煤还停留在实验室配煤研究阶段，如何将配置褐煤的喷吹煤安全用于工业生产是当前钢铁行业科研人员亟需解决的问题。
针对上述问题，本发明旨在提供一种全新的高炉喷吹煤配加褐煤安全高效喷吹方法，为提高褐煤资源使用价值，拓宽高炉喷吹煤资源采购渠道提供依据。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高炉喷吹煤，本发明的第二目的在于提供一种高炉喷吹煤的安全高效喷吹方法。
本发明的第一目的是这样实现的：一种高炉喷吹煤，是由无烟煤、瘦煤及褐煤混合研磨制得的煤粉，其中，褐煤重量百分比占比为10%～30%，无烟煤重量百分比占比为36%～28%，瘦煤重量百分比占比为54%～42%。
本发明的第二目的是这样实现的：一种高炉喷吹煤的安全高效喷吹方法，包括以下步骤：
1）磨制煤粉：用磨机将所述高炉喷吹煤各组分混合后制成煤粉后用布袋收粉器收集，并控制磨机入口烟气温度磨机入口温度≤混合煤燃点50℃，磨机入口烟气氧浓度≤6.00%，磨机出口烟气氧浓度≤10.00%；
2）喷吹煤粉：所述煤粉经布袋收粉器收集，由压缩空气经管道输送至高炉喷吹站，经喷吹罐至高炉分配器分配至各只风口煤粉喷枪，最后由高炉风口喷入高炉。
针对褐煤水分高、挥发分高，爆炸性强，含碳量低、发热量低，长途运输与长时间堆存易自然，不宜直接用于高炉喷吹等难题，本发明在保证安全性的条件下，提供了一种配加褐煤的高炉喷吹煤的安全高效喷吹方法，通过该方法可有效解决上述难题，并可实现高炉喷吹10%～30%褐煤，使褐煤资源得到高效利用，解决优质喷吹煤资源紧缺问题。
表1为本发明研究过程中采用的瘦煤和无烟煤的混合煤粉、褐煤煤粉以及本发明配加褐煤的高炉喷吹煤的煤质分析，包括工业分析、发热量、爆炸性能、燃烧率等实验室试验结果。
表1 褐煤及两种配煤方式煤粉的煤质分析数据
从表1可知：
1）将褐煤与高炉喷吹煤进行混煤喷吹，当褐煤配比在10%～30%范围内，混合煤粉固定碳、发热量仍保持在较高水平，爆炸性能试验火焰返回长度＜400mm，属于安全可控范围，满足高炉喷吹要求。实现低品质褐煤资源用于高炉喷吹，为拓宽高炉喷吹煤资源的采购渠道创造条件。
2）高炉喷吹煤配加10%～30%褐煤，煤粉燃烧率较瘦煤和无烟煤混合煤粉提高了5.83%～14.76%，对高炉炼铁节能降耗降成本具有重要意义，同时改善了低品质褐煤资源的使用价值。
3）高炉喷吹煤配加10%～30%褐煤，每大卡混合煤较瘦煤和无烟煤混合煤粉的使用成本下降了0.0027元～0.0108元，有效降低了高炉喷吹用煤成本。
与现有技术相比，本发明具有以下优势：
本发明有效解决了褐煤长时间运输、堆存、与水接触产生的自燃问题，通过采取合理配煤、关键工艺参数控制及适当放宽煤粉粒度等技术措施，有效解决了制粉系统的安全控制，实现高炉喷吹10%～30%低品质褐煤资源，改善煤粉燃烧率，降低配煤成本，对钢铁企业节能降耗降成本，缓解优质喷吹煤资源紧张与褐煤资源低效利用的矛盾问题，为工业化推广提供借鉴经验。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变换或替换，均属于本发明的保护范围。
本发明一种高炉喷吹煤，是由无烟煤、瘦煤及褐煤混合研磨制得的煤粉，其中，褐煤重量百分比占比为10%～30%，无烟煤重量百分比占比为36%～28%，瘦煤重量百分比占比为54%～42%。
所述高炉喷吹煤煤粉挥发份含量为17.5-18.10，发热量为28000 J/g～32000 J/g，600℃燃烧率为74.5-76%。
所述煤粉粒度小于或等于200目的占比为60%-80%。
所述褐煤挥发分35%～40%，固定碳40%～45%，发热量15500J/g～16500 J/g，600℃燃烧率≥85%，爆炸性试验火焰返回长度＞750mm。
所述褐煤的采购点距喷煤车间堆场≤300公里，运输时间≤6小时，严禁超载，运输过程严禁与易燃易爆物接触，严禁与明火接触，运载箱体加盖防水装置。褐煤的堆场需加盖顶棚，褐煤堆存高度≤1.5米，堆存时间≤7天，以解决褐煤长距离运输、长时间堆存引起的自燃问题。
所述瘦煤挥发分12%～16%，固定碳75%～80%，发热量26000J/g～28000 J/g，600℃燃烧率68%～78%，爆炸性试验火焰返回长度＜80mm。
所述无烟煤挥发分5%～10%，固定碳75%～80%，发热量29000J/g～31000 J/g，600℃燃烧率60%～70%，爆炸性试验火焰返回长度＜10mm。
所述高炉喷吹煤的安全高效喷吹方法，包括以下步骤：
1）磨制煤粉：用磨机将所述高炉喷吹煤各组分混合后制成煤粉，测试煤粉的着火点，并用布袋收粉器收集，并控制磨机入口烟气温度磨机入口温度≤混合煤燃点50℃，磨机入口烟气氧浓度≤6.00%，磨机出口烟气氧浓度≤10.00%，以控制安全，防止爆炸；
2）喷吹煤粉：所述煤粉经布袋收粉器收集，由压缩空气经管道输送至高炉喷吹站，经喷吹罐至高炉分配器分配至各只风口煤粉喷枪，最后由高炉风口喷入高炉。
1）磨制煤粉：用磨机将所述高炉喷吹煤各组分混合后制成煤粉后用布袋收粉器收集，并控制磨机入口烟气温度≤混合煤燃点50℃，磨机入口烟气氧浓度≤6.00%，磨机出口烟气氧浓度≤10.00%，以控制安全，防止煤粉爆炸。
2）喷吹煤粉：所述煤粉经布袋收粉器收集，由压缩空气经管道输送至高炉喷吹站，经喷吹罐至高炉分配器均匀分配至各只风口煤粉喷枪，最后由高炉风口喷入高炉，其中，要喷吹压力大于热风压力50KPa以上。
所述布袋收粉器箱体出口烟气氧浓度≤12%。
所述布袋箱体出口烟气温度≤85℃。
以下结合实施例对本发明做进一步说明。
实施例1
配加褐煤的高炉喷吹煤的安全高效喷吹方法，包括以下步骤：
1）制定磨机关键参数控制，磨机入口O2浓度=6%，出口O2浓度=10%，布袋箱体出口O2浓度=12%。磨机入口温度≤混合煤燃点50℃，出口温度控制为80℃，布袋箱体出口温度为75℃。
2）将含有20%的褐煤、48%的瘦煤、32%的无烟煤搅拌混匀，将混匀后的混合煤经皮带输送至原煤仓，经给煤机给煤进入磨煤机，磨制成-200目占比为62%的混合煤粉，磨煤机按步骤1中参数控制，并实现报警、自动冲N2安全连锁保护。
3）将混合煤粉经布袋收粉器捕集，使用压缩空气经管道输送至高炉喷吹站，经喷吹罐至高炉分配器，使煤粉均匀分配至各只喷煤枪，最后由高炉风口喷入高炉。
表2为本实施例配加褐煤的高炉喷吹煤煤粉与未配加褐煤的混合煤粉（60%瘦煤+40%无烟煤）的基础性能数据，表3为本实施例配加褐煤的高炉喷吹煤煤粉与未配加褐煤的混合煤粉（60%瘦煤+40%无烟煤）的工业性试验数据及主要经济技术经济指标对比。
表2 实施例1配加褐煤前后混合煤粉基础性能
表3 实施例1配加褐煤前后高炉主要技术经济指标
实施例2
配加褐煤的高炉喷吹煤的安全高效喷吹方法，包括以下步骤：
1）制定磨机关键参数控制，磨机入口O2浓度=4%，出口O2浓度=8%，布袋箱体出口O2浓度=10%。磨机入口温度≤混合煤燃点50℃，出口温度控制为85℃，布袋箱体出口温度为80℃。
2）将含有30%的褐煤、42%的瘦煤、28%的无烟煤搅拌混匀，将混匀后的混合煤经皮带输送至原煤仓，经给煤机给煤进入磨煤机，磨制成-200目占比为65%的混合煤粉，磨煤机按步骤1中参数控制，并实现报警、自动冲N2安全连锁保护。
3）将混合煤粉经布袋收粉器捕集，使用压缩空气经管道输送至高炉喷吹站，经喷吹罐至高炉分配器，使煤粉均匀分配至各只喷煤枪，最后由高炉风口喷入高炉。
表4为本实施例配加褐煤的高炉喷吹煤煤粉与未配加褐煤的混合煤粉（60%瘦煤+40%无烟煤）的基础性能数据，表5为本实施例配加褐煤的高炉喷吹煤煤粉与未配加褐煤的混合煤粉（60%瘦煤+40%无烟煤）的工业性试验数据及主要经济技术经济指标对比。
表4实施例2配加褐煤前后混合煤粉基础性能
表5实施例2配加30%褐煤前后高炉主要技术经济指标
实施例3
配加褐煤的高炉喷吹煤的安全高效喷吹方法，包括以下步骤：
1）制定磨机关键参数控制，磨机入口O2浓度=5%，出口O2浓度=9%，布袋箱体出口O2浓度=11%。磨机入口温度≤混合煤燃点50℃，出口温度控制为75℃，布袋箱体出口温度为70℃。
2）将含有10%的褐煤、54%的瘦煤、36%的无烟煤搅拌混匀，将混匀后的混合煤经皮带输送至原煤仓，经给煤机给煤进入磨煤机，磨制成-200目占比为70%的混合煤粉，磨煤机按步骤1中参数控制，并实现报警、自动冲N2安全连锁保护。
3）将混合煤粉经布袋收粉器捕集，使用压缩空气经管道输送至高炉喷吹站，经喷吹罐至高炉分配器，使煤粉均匀分配至各只喷煤枪，最后由高炉风口喷入高炉。
表6为本实施例配加褐煤的高炉喷吹煤煤粉与未配加褐煤的混合煤粉（60%瘦煤+40%无烟煤）的基础性能数据，表7为本实施例配加褐煤的高炉喷吹煤煤粉与未配加褐煤的混合煤粉（60%瘦煤+40%无烟煤）的工业性试验数据及主要经济技术经济指标对比。
表6实施例3配加褐煤前后混合煤粉基础性能
表7实施例3 配加10%褐煤前后高炉主要技术经济指标
实施例4
配加褐煤的高炉喷吹煤的安全高效喷吹方法，包括以下步骤：
1）制定磨机关键参数控制，磨机入口O2浓度=3%，出口O2浓度=7%，布袋箱体出口O2浓度=9%。磨机入口温度≤混合煤燃点50℃，出口温度控制为82℃，布袋箱体出口温度为78℃。
2）将含有28%的褐煤、45%的瘦煤、23%的无烟煤搅拌混匀，将混匀后的混合煤经皮带输送至原煤仓，经给煤机给煤进入磨煤机，磨制成-200目占比为75%的混合煤粉，磨煤机按步骤1中参数控制，并实现报警、自动冲N2安全连锁保护。
3）将混合煤粉经布袋收粉器捕集，使用压缩空气经管道输送至高炉喷吹站，经喷吹罐至高炉分配器，使煤粉均匀分配至各只喷煤枪，最后由高炉风口喷入高炉。
表8为本实施例配加褐煤的高炉喷吹煤煤粉与未配加褐煤的混合煤粉（60%瘦煤+40%无烟煤）的基础性能数据，表9为本实施例配加褐煤的高炉喷吹煤煤粉与未配加褐煤的混合煤粉（60%瘦煤+40%无烟煤）的工业性试验数据及主要经济技术经济指标对比。
表8实施例4 配加褐煤前后混合煤粉基础性能
表9实施例4配加30%褐煤前后高炉主要技术经济指标
由表2、表4、表6及表8可知，本发明配加褐煤的高炉喷吹煤煤粉的固定碳及发热量较高，爆炸性试验火焰返回长度不大于145mm，属于弱爆煤，满足高炉喷吹要求。另外，本发明配加褐煤的高炉喷吹煤煤粉较配加褐煤前燃烧率大幅度提高，有利于提煤降焦降成本。
由表3、表5、表7及表9关于煤粉工业性试验数据可知，本发明配加褐煤的高炉喷吹煤的高炉利用系数较未配加褐煤的混合煤粉高，经济指标如吨铁煤比较未配加褐煤的混合煤粉高，焦比及燃料比均较未配加褐煤的混合煤粉低。
Claims (9)
1.一种高炉喷吹煤，是由无烟煤、瘦煤及褐煤混合研磨制得的煤粉，其特征在于，其中，褐煤重量百分比占比为10%～30%，无烟煤重量百分比占比为36%～28%，瘦煤重量百分比占比为54%～42%。
2.根据权利要求1所述的高炉喷吹煤，其特征在于，所述高炉喷吹煤挥发份含量为17.5-18.10，发热量为28000 J/g～32000 J/g，600℃燃烧率为74.5-76%。
3.根据权利要求1所述的高炉喷吹煤，其特征在于，高炉喷吹煤的煤粉粒度小于或等于200目的占比为60%-80%。
4.根据权利要求1所述的高炉喷吹煤，其特征在于，所述褐煤挥发分35%～40%，固定碳40%～45%，发热量15500J/g～16500 J/g，600℃燃烧率≥85%，爆炸性试验火焰返回长度＞750mm。
5.根据权利要求1所述的高炉喷吹煤，其特征在于，所述瘦煤挥发分12%～16%，固定碳75%～80%，发热量26000J/g～28000 J/g，600℃燃烧率68%～78%，爆炸性试验火焰返回长度＜80mm。
6.根据权利要求1所述的高炉喷吹煤，其特征在于，所述无烟煤挥发分5%～10%，固定碳75%～80%，发热量29000J/g～31000 J/g，600℃燃烧率60%～70%，爆炸性试验火焰返回长度＜10mm。
7.权利要求1-6任意一项所述高炉喷吹煤的安全高效喷吹方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）磨制煤粉：用磨机将所述高炉喷吹煤各组分混合制成煤粉后用布袋收粉器收集，并控制磨机入口烟气温度磨机入口温度≤混合煤燃点50℃，磨机入口烟气氧浓度≤6.00%，磨机出口烟气氧浓度≤10.00%；
2）喷吹煤粉：所述煤粉经布袋收粉器收集，由压缩空气经管道输送至高炉喷吹站，经喷吹罐至高炉分配器分配至各只风口煤粉喷枪，最后由高炉风口喷入高炉。
8.根据权利要求7所述喷吹方法，其特征在于，所述布袋收粉器箱体出口烟气氧浓度≤12%。
9.根据权利要求7所述喷吹方法，其特征在于，所述布袋箱体出口烟气温度≤85℃。
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