曹森華

（江陰興澄特種鋼鐵有限公司）

摘  要  通過(guò)對(duì)原煤的工業(yè)分析、元素分析、熱值、灰熔融等進(jìn)行系統(tǒng)性分析，尋找出性價(jià)比最高和滿足高爐成分的配比，實(shí)施提高煤比試驗(yàn)，高爐噴吹煤比達(dá)到170kg/t以上，實(shí)現(xiàn)以煤代焦，同時(shí)燃料比未大幅升高，降低冶煉成本，提高公司效益。

關(guān)鍵詞  煤粉成分 高爐噴煤 煤粉利用率 主要高爐技經(jīng)指標(biāo)

近年來(lái)，高爐噴煤技術(shù)已成為鋼鐵行業(yè)節(jié)約焦炭、降低成本和改進(jìn)冶煉工藝最有效的技術(shù)手段，大幅度提高噴煤量和煤焦置換比是各鋼鐵企業(yè)的共同目標(biāo)。高爐噴吹煤粉是從高爐風(fēng)口向爐內(nèi)直接噴吹磨細(xì)的無(wú)煙煤或煙煤粉或這兩者的混合煤粉，以替代焦炭提供熱量和還原的作用，從而降低焦比，降低生鐵成本，提高產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。

1  興澄特鋼噴煤現(xiàn)狀

興澄特鋼大高爐，近幾年噴吹煤比在130~150kg/t之間，當(dāng)前同類(lèi)型先進(jìn)高爐噴吹煤比都在170kg/t以上，在焦炭、燒結(jié)礦等原燃料條件接近的情況下，煤比存在明顯差距。配煤結(jié)構(gòu)為煙煤與無(wú)煙煤混和噴吹。與國(guó)內(nèi)同類(lèi)型先進(jìn)企業(yè)相比，目前制粉車(chē)間共有兩臺(tái)立式中速磨煤機(jī)，采用輪流生產(chǎn)模式，單機(jī)臺(tái)時(shí)產(chǎn)量為55t/h，高爐噴吹量約為45t/h，從磨機(jī)產(chǎn)量看，具有提高煤比的潛力。通過(guò)優(yōu)化配煤及爐內(nèi)操作，改善煤粉利用率，在當(dāng)前原燃料條件下提高煤比和降低燃耗成本在技術(shù)上是可行的。

2  目前使用的單煤性能評(píng)價(jià)

 對(duì)興澄特鋼大高爐目前噴吹用的煙煤和無(wú)煙煤進(jìn)行基礎(chǔ)性能實(shí)驗(yàn)研究，包括煤粉在干燥基下的工業(yè)分析，元素分析，灰成分，發(fā)熱值，可磨性，堿金屬含量等；對(duì)興澄特鋼大高爐目前噴吹用的煙煤和無(wú)煙煤的噴吹工藝性能進(jìn)行系統(tǒng)研究，包括爆炸性，著火點(diǎn)，燃燒性，反應(yīng)性，灰熔融特性，流動(dòng)性，粘結(jié)性等。興澄特鋼的煙煤灰分含量較低，揮發(fā)分含量較高，且其高位發(fā)熱值相對(duì)較高，可磨性較低，爆炸性強(qiáng)，噴流性一般，灰熔特征溫度偏低，3種煙煤的燃燒性和反應(yīng)性基本無(wú)差異。興澄特鋼無(wú)煙煤的灰分含量較低，發(fā)熱值較高，無(wú)爆炸性，著火點(diǎn)較高，可磨性較低，無(wú)煙煤的噴流性一般，灰熔特征溫度較高，但無(wú)煙煤的燃燒性和反應(yīng)性均較差。

3  優(yōu)化配煤實(shí)驗(yàn)研究

通過(guò)性價(jià)比評(píng)價(jià)指數(shù)和有效熱值評(píng)，無(wú)煙煤評(píng)比：無(wú)煙煤C＞無(wú)煙煤B＞無(wú)煙煤A；煙煤評(píng)比：煙煤A＞煙煤C＞煙煤B，選擇性價(jià)比高的前兩種進(jìn)行配煤，并以混合煤揮發(fā)分19%，21%，23%三個(gè)區(qū)間進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。

根據(jù)單煤的性價(jià)比評(píng)價(jià)指數(shù)選擇無(wú)煙煤C、無(wú)煙煤B、煙煤C和煙煤A作為配煤的基礎(chǔ)煤種?；烀撼杀倦S揮發(fā)分含量增加而降低，性價(jià)比評(píng)價(jià)指數(shù)隨之降低?；烀簱]發(fā)分含量應(yīng)該保持在19%左右，能夠保證制粉安全，且混煤的有效熱值和性價(jià)比較高。推薦的混煤方案為58%無(wú)煙煤C+42%煙煤A，或者60%無(wú)煙煤C+40%煙煤C。 

圖2  配煤性價(jià)比分析

通過(guò)對(duì)噴吹用的煙煤和無(wú)煙煤的基礎(chǔ)性能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，選擇性價(jià)比較高的煤粉作為配煤優(yōu)化的基本煤種，混煤方案選擇為揮發(fā)分為19%左右，推薦2種性價(jià)比最優(yōu)的混煤方案（60%無(wú)煙煤C+40%煙煤C和58%無(wú)煙煤C+42%煙煤A），按照2種方案進(jìn)行生產(chǎn)實(shí)踐，分階段進(jìn)行提高煤比攻關(guān)。

4  提高煤比試驗(yàn)

4.1  試驗(yàn)實(shí)施計(jì)劃方案

試驗(yàn)攻關(guān)階段自1月26日—5月25日，共4個(gè)月，具體試驗(yàn)安排如下：

4.2  攻關(guān)階段前后原料結(jié)構(gòu)情況

大高爐入爐礦石結(jié)構(gòu)：燒結(jié)礦（72~73%）+63%品位球團(tuán)礦（9~10%）+塊礦（18~19%），使用2種澳洲進(jìn)口塊礦。為平衡爐渣成分，日常微調(diào)爐料結(jié)構(gòu)。焦炭使用100%一級(jí)干熄焦，供應(yīng)比較穩(wěn)定，未作調(diào)整。入爐品位整體呈下降趨勢(shì)，低于基準(zhǔn)期品位，對(duì)本次提煤降焦過(guò)程起消極作用。

 4.3  提煤比攻關(guān)試驗(yàn)前后的原燃料質(zhì)量情況

4.3.1  燒結(jié)礦、球團(tuán)、塊礦質(zhì)量

燒結(jié)礦、球團(tuán)、塊礦關(guān)鍵質(zhì)量參數(shù)攻關(guān)前后比較，入爐品位較基準(zhǔn)期都有所下降，燒結(jié)、球團(tuán)中MgO含量上升，燒結(jié)堿度下降0.08倍，原料整體成分穩(wěn)中有降。

4.3.2  焦炭、煤粉質(zhì)量

焦炭、煤粉關(guān)鍵質(zhì)量參數(shù)攻關(guān)前后比較，焦炭成分比較穩(wěn)定，變化不大；熱態(tài)性能下降（CSR下降0.17%，CRI上升0.01%）；機(jī)械強(qiáng)度下降M10上升0.08%，增加燃料消耗。噴吹煤粉揮發(fā)分上升0.89%，-200目比例上升8.66%，有利于提高噴吹量。

4.4  生鐵質(zhì)量、爐渣成分

由于煤粉中含硫上升，入爐硫負(fù)荷的增加，高爐配合低硅鐵冶煉，采用了提高爐渣堿度的方法，增加渣中MgO的含量，改善了爐渣的流動(dòng)性，同時(shí)提高爐缸熱容性，噴煤比提高以后，生鐵含硫量并未明顯升高，確保了生鐵質(zhì)量。

4.5  富氧率變化

大高爐基準(zhǔn)期富氧率為3.25%，3月提高到3.50%左右，4、5月份提高4.0%左右，大高爐富氧率的增加是煤比提高的關(guān)鍵因素之一。

4.6  風(fēng)溫變化

大高爐風(fēng)溫水平由1150℃左右提高至1180℃左右，風(fēng)溫的大幅度提高保證了煤粉在風(fēng)口前具有較高的燃燒率，攻關(guān)階段風(fēng)溫水平基本能夠穩(wěn)定在1180℃左右，較基準(zhǔn)期提高近10℃。

4.7  壓差變化

攻關(guān)初期大高爐壓差在180~185kPa左右，后期有所下降維持在180kPa以內(nèi)。高壓差操作難度較大，容易造成高爐懸料、難行等現(xiàn)象。攻關(guān)期能夠?qū)崿F(xiàn)提煤降焦，且保證燃料比基本不上升，與高爐操作者及時(shí)調(diào)整制度密不可分。

4.8  料制調(diào)整

提高煤比后，使風(fēng)口回旋區(qū)發(fā)生變化，初始煤氣流分布改變，經(jīng)過(guò)攻關(guān)，試用新的料制，不斷調(diào)整礦、焦的布料檔位角度、檔位環(huán)數(shù)，尤其是中心焦角度和環(huán)數(shù)，引導(dǎo)中心氣流，達(dá)到合理的煤氣流分布，從而穩(wěn)定控制煤氣利用率，保持高煤比。

4.9  焦比情況

大高爐基準(zhǔn)焦比達(dá)到322kg/t，隨著提煤比項(xiàng)目的實(shí)施，焦比逐漸降低，2月份時(shí)焦比已經(jīng)降到317kg/t；3月份時(shí)焦比降低到313kg/t，比基準(zhǔn)期降低9kg/t；4月份焦比可以降低到310kg/t；5月份焦比降低到309kg/t，較基準(zhǔn)期下降13kg/t。

4.10  煤比情況

煤比基準(zhǔn)期水平為153kg/t；2月份煤比上升到163kg/t，3月份煤比增加到167kg/t；4月份煤比為168kg/t；5月份煤比提高到171kg/t，較基準(zhǔn)目標(biāo)提高18kg/t，完成攻關(guān)目標(biāo)。

5  總結(jié)

（1）根據(jù)單煤的性價(jià)比評(píng)價(jià)指數(shù)找出3種煤粉作為配煤的基礎(chǔ)煤種，通過(guò)性價(jià)比評(píng)價(jià)指數(shù)、有效熱值評(píng)和安全性，推薦了2種混煤方案為58%無(wú)煙煤C+42%煙煤A，或者60%無(wú)煙煤C+40%煙煤C。

（2）與基準(zhǔn)期相比，經(jīng)過(guò)優(yōu)化配煤，截止到5月份大高爐煤比提高了18kg/t，焦比降低13kg/t，實(shí)現(xiàn)了以煤代焦的目的，節(jié)約了燃料成本，為公司創(chuàng)造了效益。下一步，繼續(xù)優(yōu)化配煤比，同時(shí)與爐內(nèi)調(diào)劑相配合，確保長(zhǎng)期保持煤比170kg/t以上，達(dá)到國(guó)內(nèi)同類(lèi)高爐先進(jìn)水平。

6  參考文獻(xiàn)

[1] 湯清華，王筱留，祁成林，等.高爐噴吹煤粉知識(shí)問(wèn)答.第2版[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2016.

[2] 王筱留.鋼鐵冶金學(xué)（煉鐵部分）.第2版[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2018:16.

[3] 宋陽(yáng)升.我國(guó)高爐噴煤技術(shù)的發(fā)展和展望[J].鋼鐵，1996，31（12）：5-12.