高炉喷吹煤粉燃烧性与反应性的研究与应用

范明雪

（山东寿光巨能特钢有限公司，山东 潍坊 262700）

高炉喷吹煤粉能够大大较小低焦比，对高炉冶炼操作进行改善，进而有助于高炉顺利的工作。不仅如此，还能够给提升高炉使用风温和富氧率带来有利环境。在现阶段焦炭资源非常缺乏以及价格越来越提高的背景下，提升喷吹量能够得到比较大的而经济效益，然而，喷吹煤粉燃烧性敦豪反应性对提升煤粉的喷出量发挥着重要效果，特别在高煤比的喷吹环境当中，煤粉燃烧性、反应性给高炉料柱的透气性带来比较大的影响[1]。煤粉在燃烧的过程中通过结焦、脱气以及残焦它燃烧等环节，然而煤粉在煤枪的出口到对燃烧带离开的时间比较少。在这个时间当中，要让全部的喷吹煤粉实现这些阶段比较难，其需要带来一些没有燃烧的煤粉，其中一些没有燃烧的煤粉进入到了炉渣，提升了炉渣的粘度。这大大影响着高炉的冶炼，影响着喷煤量的提升[2]。煤粉反应性体现出煤气化、燃烧过程当中关键指标。高炉来大喷煤操作的过程当中需要关乎未燃烧煤粉内碳和二氧化碳之间的反应水平研究。未燃烧的煤粉带着焦炭的孔隙和表面代替焦炭内碳出现气化反应，进而发挥着对焦炭强度进行保护的效果。在高炉当中，反应产物的一氧化碳还能够起到了还原剂、气流重新的分布效果。所以，此次深入研究高炉喷吹没分燃烧性、反应性，给优化高炉喷吹用煤的种类以及提升煤粉比减小炼铁的成本带来了强有力的基础支持。

1 相关试验

1.1 试验原料

在此次试验过程当中，原材料来源于某钢铁厂使用的六类无烟煤、一类烟煤。在试验之前，把喷吹的煤粉放到干燥的箱内，在100摄氏度温度下进行2个小时的干燥，对水分进行去除。

1.2 试验仪器和方法

喷吹煤粉燃烧性和反应性测量要应用热重分析方法，试验仪器应用了微机差热天平，整套的试验一起含有差热天平、温度控制系统以及电脑实时记录系统。

第一，燃烧性的试验。把16-18毫克的煤粉混入到差热甜品的氧化铝坩埚当中，给差热天平混入流量是每分钟60毫升的空气流，并且通过每分钟20摄氏度升温的速率来对煤粉进行加热，然后计算燃烧率。第二，反应性的试验。把16-18毫克煤粉增加到差热天平坩埚当中，首先通入气体氮气，通过每分钟20摄氏度升温的速率提高到900摄氏度，利用干馏对挥发物和水分进行去除。等恒重的情况下，然后通入二氧化碳和煤粉进行反映，并且将温度不断提升到1250摄氏度。煤粉在一定温度当中相对900摄氏度的时候失从率来对煤粉反应性进行评价。

2 高炉喷吹煤粉燃烧性与反应性的分析

2.1 单种的煤粉燃烧性

在不一样的温度当中，烟煤燃烧率要比无烟煤要搞，在700摄氏度温度下，燃烧率和完全燃烧进行接近，整体的燃烧率比较好，并且初始的燃烧温度比无烟煤初始的燃烧温度要搞，容易发生燃烧。试验过程中选择的烟煤在600摄氏度燃烧率是68.68%。六类无烟煤的平均燃烧率是31.94%，仅仅是烟煤燃烧率47%。烟煤燃烧率比无烟煤燃烧率要高，其主要是因为燃烧机理所造成的。无烟煤为高煤化程度的煤，其存在比较严密的结构，燃烧是从外向内进行层状的燃烧。烟煤存在比较好的挥发含量，热分解过程中，存在比较多的挥发分，再起镜质构成内出现比较多的气孔，燃烧反应通过内孔的燃烧为主，表面燃烧作为辅助。燃烧的过程当中和空气存在比较大的接触面积。烟煤存在较高的挥发分，并且容易进行燃烧，可以在一定的时间和空间当中尽量气化，有助于高炉提升喷煤量。在无烟煤600摄氏度的情况下，无烟煤燃烧率最低的为无烟煤E，最高的是无烟煤C。700摄氏度最高的燃料率是无烟煤C，800摄氏度最高的燃烧率是无烟煤D。我们从不一样的温度情况下无烟煤的燃烧率分析能够看到，无烟煤C存在比较好的燃烧性能。在实际的生产提升高炉煤比操作的时候，需要提升喷吹用的无烟煤内煤粉比例，进而带动着喷吹没分在风口之前充分燃烧，进而提升煤粉的利用率，实现减小炼铁的成本效果。无烟煤E存在比较差的燃烧性能，往往造成煤粉在风口位置存在比较低的燃料率，产生没有燃烧的煤粉进入到炉渣当中，影响高炉的出渣。所以，在购买喷吹煤粉的时候，需要对煤种的来源进行优化，尽量对无烟煤C进行采购。

2.2 不一样烟煤配比当中混煤的燃烧性

为了深入对不一样烟煤配比环境下混煤燃烧特性，需要降烟煤分别和无烟煤C、无烟煤E和无烟煤F根据烟煤配比40%、50%以及60%来混合进行燃烧试验。我们按照单种的煤粉试验结果能够看到，煤粉的试验燃烧到700摄氏度的时候，燃烧进入到了中后期，燃烧稳定。因此，混煤燃烧到不一样温度的时候，加权燃烧率是通过构成这个混煤两个单类试验燃烧率加权进行计算得出。

2.3 喷吹煤反应性

应用差热天平来研究无烟煤、烟煤的反应，进而得到了TG曲线，然后根据反应性计算方法，然后根据反应性计算手段，利用相关软件来得到喷吹煤升温到不一样温度的时候反应性曲线。烟煤在900摄氏度温度下存在比较多得失重。烟煤在不一样温度当中反应性将会比无烟煤要高，在1150摄氏度环境下，反应性达到了94.36%，其接近完全反应。在1150摄氏度当中，无烟煤平均反应性是43.09%，仅仅是烟煤反应性45%。烟煤煤化度比较低，其存在比较高的煤气孔率，存在比较大的有效表面积，有助于碳和二氧化碳进行反应。无烟煤存在比较高的煤化度，煤内碳变成了石墨结构，气孔率减小，进而让反应性变低。高炉喷吹反应性比较高的煤能够对焦炭融损进行抑制，对焦炭高温性能进行了大大改善，减低了二氧化碳和焦炭的反应。喷吹反应性比较高的煤能够对应用低质量焦炭存在更优的高炉效果。所以，在对高煤比进行操作的时候，需要更好的关注喷吹混煤反应性。根据某钢铁厂当前风温水平，需要使用都喷吹无烟煤C、烟煤混煤，进而充分对未燃烧煤粉保护焦炭作用进行发挥。

3 结论

第一，和六类无烟煤相比较，在不一样温度下，烟煤燃烧性和反应性都比无烟煤要高。第二，混煤燃烧率的实际测量值要高于加权值。应用混煤能够充分发挥烟煤、无烟煤优势，相互进行带动着燃烧，加速燃烧的过程，提升混煤的燃烧率。伴随混煤内粒度比4微米小的煤粉占的比例越来越大，进而增加了燃烧率。在高煤比的喷吹环境当中，需要将粒度小于74微米的煤粉比例在75%左右进行控制。第三，根据无烟煤燃烧性、反应性试验的相关结果，在采购喷吹煤粉的时候，需要尽量采购无烟煤C，另外控制无烟煤E采购量。在操作高炉提煤比的过程中，需要吧无烟煤C确定是喷吹用的无烟煤煤种，进而提高混煤燃烧率的效果。