一种提高高炉富氧喷吹煤粉燃烧效率的方法

技术领域

本发明涉及冶金技术，具体涉及一种提高高炉富氧喷吹煤粉燃烧效率的方法。

背景技术

高炉富氧技术，已经在不同钢铁企业实施已有数十年，可以说无论是从制氧的工艺装备，还是到高炉的具体应用实施，都可以说此项技术已经较为成熟，实现了提升高炉产能、降低燃料消耗的效果。因此，鉴于富氧技术对于高炉生产的重要性，在保持高炉稳定顺行的前提下，提高鼓入高炉热风中的富氧率，对于钢铁企业具有十分重要的意义。

高炉富氧喷吹在生产中发挥的主要作用：(1)可以提高煤粉置换比，降低焦炭消耗，增加高炉喷煤比；(2)在强化冶炼高炉提产过程中，提高富氧率，吨铁煤气回收量减少，煤气总回收量提高，减少回收煤气中的N

作为强化冶炼的重要手段，富氧鼓风可以有效提高高炉产量，理论上，富氧1％，高炉可增产4.76％；而实际上，随着富氧率的提高，每1％富氧的增产效果逐渐降低。例如，生产中风口中的空气含氧21～25％时，每增加1％的O

国内外高炉喷煤的实践表明：富氧技术是提高风口理论温度最有效的措施，一般认为富氧后理论燃烧温度升高，富氧率提高1％理论燃烧温度提高45～50℃。单纯考虑煤粉分解对理论燃烧温度的补偿，每提高1％富氧率可增加喷煤量20kg/t左右。根据实际高炉生产计算，鼓风中富氧率每增加1％，喷煤量约增加13kg/t。由此可见，高炉的富氧和喷煤是互为条件、互为依存的。但事实上，工业生产中这种互补性很难实现平衡，尤其是富氧率10％以上时，富氧和喷煤之间如何调控，还需要进行大量试验探索。只有解决了富氧和喷煤之间量的平衡问题，才能全面掌控富氧高炉冶炼技术。

国际领先的高炉喷煤比是266kg/t，宝钢达到过260kg/t的水平，沙钢5800m

另外，为实现降碳减排，大富氧高炉将成为趋势。在大幅提高富氧后，虽然增加了喷煤量，但高炉环境多变接受的喷煤能力有限，大富氧后会造成风口回旋区温度升高。为应对，大富氧高炉往往采取加湿鼓风。目前有学者认为空气在加压进入高炉的过程中，由于温度升高，一直处于不饱和状态。在高炉串气过程中，到达炉壳与冷却壁间隙的煤气处于常温、带压状态，将达到过饱和状态，从而持续不断地产生冷凝水，造成热面炭砖的气化消失，引发陶瓷杯坍塌，或者引发凝铁层周期性减薄，侵蚀炉缸下部炭砖，降低高炉使用寿命。

有学者经过多年的研究和试验认为：可以通过添加助燃剂氧化镧、氧化铈等稀土氧化物的技术方法，可以有效地提高煤粉燃烧率，但由于稀土属于管控资源，同时对于炼铁高炉生产而言，由于喷煤量大且连续生产，即使助燃剂添加比例为1％，稀土的需求量也是极其巨大的，因此难以工业化应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足而提供一种提高高炉富氧喷吹煤粉燃烧效率的方法，可以提高高炉鼓风富氧率，提高了高炉产量，大比例使用高挥发分烟煤喷吹，提高入炉煤比，降低了焦炭消耗。

本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：

一种提高高炉富氧喷吹煤粉燃烧效率的方法，包括以下步骤：

步骤一、准备高炉入炉原料、入炉燃料和喷吹料，入炉原料为烧结矿、球团矿、块矿；入炉燃料为大焦和焦丁，高炉喷吹料为烟煤+无烟煤+高炉渣的混合粉料；

步骤二、高炉采取“抑制边缘气流+发展中心气流”的布料模式，边缘布矿量质量百分比为矿批的33.3～35.7％；

步骤三、高炉采用的富氧率为10～14％，根据高炉实际风量调整进风面积，控制实际风速285～300m/s；

步骤四、高炉以热风温度为1250～1350℃、喷煤比为190～220kg/t·Fe的技术参数冶炼，实现高炉富氧喷吹煤粉燃烧效率的提高。

按上述方案，步骤一中，入炉原料、入炉燃料和喷吹料这三种料之间的比例关系为1.53～1.67t：0.27～0.34t：0.19～0.22t。

按上述方案，步骤一中，入炉原料含铁品位为60～65％，熟料率为85～90％。入炉原料包括烧结矿、球团矿和块矿，烧结矿和球团矿为熟料，块矿为生矿，即块矿在入炉原料中的质量百分比为10～15％。进一步地，入炉原料按质量百分比计为：烧结矿70～75％、球团矿10～20％、块矿10～15％。其中，烧结矿满足TFe 57～62％，R 1.70～1.85，粒度小于5mm的质量百分比为0～5％，软化温度区间70～100℃；球团矿满足TFe 63～68％，抗压强度≥2500N/个，软化温度区间60～110℃；块矿满足TFe 63～68％，软化温度区间65～105℃。

按上述方案，步骤一中，大焦和焦丁之间的质量比为27:2～64:7，要求焦炭(即大焦和焦丁)满足水分0.2～0.4％，灰分8～12.5％，M40≥85.00％，M10≤6.00％，CSR≥68.00％，CRI≤26.00％。

按上述方案，步骤一中，高炉喷吹料按质量百分比计，烟煤配比为45～50％，无烟煤配比为46～49％，高炉渣配比为1～9％。所述高炉喷吹料的制备方法为：高温熔融高炉渣经自然冷却后得到高炉渣；该高炉渣与喷吹原煤(即无烟煤和烟煤)混合，经研磨制粉后形成混合粉料；其中，混合粉料中粒度在0.075mm以下的质量百分比大于或等于80％。

按上述方案，步骤一中，高炉渣按质量百分比计，其主要成分为：SiO

按上述方案，步骤一中，无烟煤的挥发分(V

按上述方案，所述“抑制边缘气流+发展中心气流”的布料模式采取由外环到内环的布料矩阵，装料矩阵为：

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

首先，本发明提高高炉鼓风富氧率，提高了高炉产量，大比例使用高挥发分烟煤喷吹，提高入炉煤比，降低了焦炭消耗；并且，为应对提高喷煤量产生的大量的未燃煤粉，在喷吹煤中添加了高炉渣，改善了煤粉的燃烧性能、提高煤粉的燃烧效率。这是由于煤粉燃烧过程主要受氧的扩散控制，在煤粉中添加少量含氧高炉渣，可提高燃烧区氧或氧化性物质的浓度，改善煤粉燃烧时的供氧条件，促进煤粉燃烧，从而提高煤粉燃烧率，提高煤焦置换比，降低高炉燃料比。

第二，本发明无水高炉渣的喷入，降低了风口回旋区温度，取代了加湿鼓风，降低了高炉可能形成的冷凝水量，减轻了炉缸下部碳砖侵蚀程度，提高了高炉寿命。

第三，高炉渣为高炉炼铁产生的固体废物，成本极其低廉，本发明以高炉渣作为喷吹煤添加剂，对于喷煤量大且连续生产的高炉而言，降低了高炉助燃喷吹添加剂的成本，大幅降低富氧高炉炼铁生产成本；而且，本发明对于高炉渣的使用，对保护环境起到积极作用。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明不仅仅局限于下面的实施例。

下述实施例中，矿批为每一批装入高炉的原料，不包括焦炭；每一批装入高炉的焦炭叫焦批，矿批加上焦批为每批入炉的燃原料。

对比例

某炼铁厂3200m

入炉原料：烧结矿的TFe为58％，碱度R为1.90，粒度小于5mm的质量百分比为6.5％，软化温度区间为91℃；球团矿的TFe为63％，抗压强度为2450N/个，软化温度区间为105℃；块矿的TFe为64％，软化温度区间为62℃；入炉焦炭(大焦和焦丁)的水分0.5％，灰分11.5％，M40 84.00％，M10 5.00％，CSR 67.00％，CRI 27.00％，以质量百分比计；

高炉喷吹料为烟煤+无烟煤，其中，按质量百分比计：烟煤配比为47％，无烟煤配比为53％；烟煤的挥发分(V

高炉采取“抑制边缘气流+发展中心气流”的布料模式，具体采用由外环到内环的布料矩阵，装料矩阵为：装料矩阵为：

高炉采用的富氧率为9％，进风面积为0.4260m

高炉以热风温度为1250℃、加湿鼓风量为3g/m

冶炼过程中，高炉日产量9050t、煤气利用效率为48.5％，根据高炉消耗和产出，计算吨铁燃料消耗，焦比为327kg/t·Fe，燃料比为527.0kg/t·Fe。

实施例1

一种提高高炉富氧喷吹煤粉燃烧效率的方法，具体过程包括以下步骤：

步骤一、某炼铁厂3200m

入炉原料：烧结矿的TFe为57.8％，R为1.78，粒度小于5mm的质量百分比为2％，软化温度区间82℃；球团矿的TFe 65％，抗压强度为2525N/个，软化温度区间76℃；块矿的TFe为66％，软化温度区间71℃；

入炉燃料：入炉焦炭(大焦和焦丁)的水分0.3％，灰分11.5％，M40 87.00％，M103.00％，热强度CSR 71.00％，热反应性CRI 25.00％；

高炉喷吹料为烟煤+无烟煤+高炉渣的混合粉料，制备方法如下：高温熔融高炉渣经自然冷却后，与喷吹原煤(即烟煤+无烟煤)混合，经研磨制混合粉料，粒度0.075mm以下的质量百分比为82％；其中，按质量百分比计：烟煤配比为48％，无烟煤配比为49％，高炉渣配比为3％；烟煤的挥发分(V

步骤二、高炉采取“抑制边缘气流+发展中心气流”的布料模式，具体采用由外环到内环的布料矩阵，装料矩阵为：

步骤三、高炉采用的富氧率为11％，进风面积为0.3859m

步骤四、高炉以热风温度为1250℃、无需加湿鼓风、喷煤比为200kg/t·Fe的技术参数冶炼，入炉原料经过约6h的冶炼后经铁口排出，得到含Si量为0.25～0.80％的生铁产品。

冶炼过程中，高炉的日产量为9521t、煤气利用效率为48.4％，根据高炉消耗和产出，计算吨铁燃料消耗，焦比为316.4kg/t·Fe，燃料比为516.4kg/t·Fe。结果表明，与对比例相比，本实施例在煤比为200kg/t·Fe保持不变、煤气利用效率接近，高炉渣配比为3％时，提高了煤粉燃烧率，降低焦比10.6kg/t·Fe，提高煤焦置换比，证实了煤粉的燃烧效率得到了提升，降低燃料比2％，高炉增产5.2％。

实施例2

一种提高高炉富氧喷吹煤粉燃烧效率的方法，具体过程包括以下步骤：

步骤一、某炼铁厂3200m

入炉原料：烧结矿的TFe 59.5％，R 1.80，粒度小于5mm的质量百分比为2.5％，软化温度区间95℃；球团矿的TFe 65％，抗压强度为2570N/个，软化温度区间69℃；块矿的TFe68％，软化温度区间84℃；入炉焦炭(大焦和焦丁)的水分0.31％，灰分9.5％，M4087.00％，M10 4.00％，CSR 69.00％，CRI 24.00％；

高炉喷吹料为烟煤+无烟煤+高炉渣的混合粉料，其中，按质量百分比计：烟煤配比为48％，无烟煤配比为47％，高炉渣配比为5％；烟煤的挥发分(V

步骤二、高炉采取“抑制边缘气流+发展中心气流”的布料模式，具体采用由外环到内环的布料矩阵，装料矩阵为：装料矩阵为：

步骤三、高炉采用的富氧率为12％，进风面积为0.3900m

步骤四、高炉以热风温度为1250℃、加湿鼓风量为0g/m

冶炼过程中，高炉的日产量为9783t、煤气利用效率为48.5％，根据高炉消耗和产出，计算吨铁燃料消耗，焦比311.7kg/t·Fe，燃料比为511.7kg/t·Fe。结果表明，与对比例相比，本实施例在煤比为200kg/t·Fe保持不变、煤气利用效率接近，高炉渣配比为5％时，提高了煤粉燃烧率，降低焦比15.3kg/t·Fe，提高煤焦置换比，降低燃料比3％，高炉增产8.1％。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干改进和变换，这些都属于本发明的保护范围。