基于這種思路,研究人員對添加除塵灰后的混合煤粉進行了相關試驗,評價了混合煤粉灰熔點、發熱量和燃燒性能變化。因為除塵灰絕大部分物質都作為灰分引入了煤粉,所以直接導致了混合煤灰分增加,固定碳含量降低。由試驗可知,當除塵灰添加到10%時,試樣灰分含量增加了9%,揮發分減少了2%,固定碳減少了7%,發熱量降低了約5MJ/kg。有利的方面是,混合煤的灰熔點有所升高,并且燃燒性試驗表明添加除塵灰后煤粉燃燒性能得到改善。隨著除塵灰配比增加,CO2含量曲線到達峰值前越來越陡,燃盡時間明顯縮短,分析認為主要原因是除塵灰中鐵氧化物的引入量逐漸增多,起到了催化煤粉燃燒的作用。這種效果要大于灰分增加等造成的不利影響。
綜上可知,將高爐除塵灰添加到噴吹煤粉中可以改善煤粉燃燒效果,最重要的是能非常簡單高效地回收Fe資源,考慮到噴煤灰分一般不超過15%,最好控制除塵灰混入量小于7%。在實驗室研究基礎上,2009年鞍鋼在2號高爐(3200m3)進行了噴吹除塵灰工業試驗。試驗期間,高爐生產正常,燃料比基本不變,鐵水與爐渣成分穩定,高爐產量有所增加,利用系數提高0.035t/m3·d。
噴吹煤粉中添加助燃劑———提高噴煤效率
鞍鋼高爐噴煤工藝已較為成熟,在影響噴煤比的一些常規因素如入爐風溫、原料條件、設備狀況、操作水平等基本保持穩定的前提下,強化煤粉在風口回旋區的燃燒,加快燃燒速率,成為進一步提高煤比、改善高爐冶煉條件的新手段。結合國內外在煤粉助燃劑領域的相關研究,鞍鋼于2010年在5號高爐(2580m3)進行了噴煤中加入助燃劑的工業試驗,試驗使用含錳系氧化物助燃劑(錳氧化物含量15%~20%,其余主要為鈣、鎂氧化物),添加比例為0.6%,并對高爐主要操作參數和生產技術指標進行了統計分析。
工業試驗分為兩個階段:第一階段為基準期,第二階段為添加助燃劑的試驗期,各為期一個月,基準期和試驗期內配煤種類和配比保持穩定。整個試驗期間高爐生產較為穩定,未出現大的爐況波動,試驗期的生產情況明顯好于基準期。試驗期煤比波動相對平穩,較基準期有提高趨勢,而焦比呈明顯降低趨勢。據統計,試驗期噴煤比增加了8.10kg/t,焦比降低了10.30kg/t(校正后為9.67kg/t)。另外,試驗期間高爐日產量增加,平均利用系數增加,綜合焦比降低。總體而言,高爐噴吹煤粉中添加助燃劑取得了較好的效果,通過對煤粉燃燒率進行測算,試驗期間平均煤粉燃燒率比基準期提高了5%以上,表明助燃劑對改善煤粉燃燒性能起到了重要作用。
高爐噴吹焦爐煤氣———改進高爐能源結構
焦爐煤氣中含有大量的H2(>50%)及部分CH4等碳氫化合物。高爐噴吹焦爐煤氣可以改進高爐的能源結構,為鐵礦石的還原過程提供更好的還原劑,有效提高H和C的利用率,降低煤和焦炭的消耗,減少CO2排放。鞍鋼鲅魚圈分公司焦爐煤氣過剩,之前用于燒石灰窯、供CCPP(燃氣蒸汽聯合循環發電機組)發電,剩余部分低價賣給電廠,造成高附加值能源的浪費,經過多次技術論證,確定在兩座高爐(4038m3)上實施噴吹焦爐煤氣工藝。噴吹工程在2011年底完工,先期進行壓縮空氣噴吹試驗調試系統,從2012年7月首先在1號高爐開始噴吹焦爐煤氣試運行。試驗初期使用8根噴槍,噴吹量為3000m3/h~3500m3/h,壓力0.55MPa~0.60MPa,之后根據運行效果逐漸擴展煤槍數量,加大噴吹量。
2012年6月份該系統沒有噴吹焦爐煤氣,作為基準期;9月份噴吹焦爐煤氣(18根噴槍,噴吹量6000m3/h~6500m3/h,壓力為0.55MPa~0.56MPa),作為試驗期。結果顯示,噴吹焦爐煤氣以后,高爐的入爐燃料比明顯降低,爐頂煤氣中的H2含量略有升高趨勢,但變化量不大。經統計,2012年9月份較當年6月份高爐燃料比降低了18kg/t,綜合焦比降低了15.79kg/t。須要特別說明的是,與當年6月份相比,2012年9月份高爐原燃料條件有所惡化,焦炭強度下降,入爐品位降低,渣量增大,高爐順行難度加大,但由于噴吹焦爐煤氣,不僅保證了高爐順行,而且還大幅度降低了入爐燃料比。這些都表明焦爐煤氣在高爐內得到了較好的利用,并對改善爐缸工作狀況、保持高爐順行產生了良好的效果。
鏈接:高爐綜合噴吹辟新徑(一)