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专题论文-我国高炉喷煤的现状与发展趋势
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我国高炉喷煤的现状与发展趋势
    (河北理工大学轻工学院 沙毅)
    【摘要】概述了我国高炉喷煤技术的发展现状,高效高炉的发展趋势是低燃料比, 摘要】 大喷煤量,在 500kg/t 燃料比下喷煤比的目标是 230-300kg/t,部分高炉已形成 焦炭和煤粉的消耗几乎相等的新的并列燃料机构. 我国的高炉均应大力提高喷煤 比,逐步改善煤粉和焦炭消耗比例.通过提高改善炉料结构,改善焦炭和喷吹煤 粉的质量,提高热风温度,富氧,确保高炉稳定顺行等措施,高炉提高喷煤比均 有很大的潜力. 【关键词】高炉 喷煤技术 增产节焦 关键词】 PRESENT AND PROSPECTED ABOUT TECHNOLOGY OF PULVERIZED COAL INJECTION INTO BF IN CHINA (Hebei Polytechnic University Light Industry College shayi) Abstract: The present development of PCI technologies on large BF in China is introduced the development target is low fuel and high PCI rate, if the fuel rate is 500kg/t, the target of PCI rate should be 230-300kg/t. some blast furnace have formed a new parallel fuel structure that the consumption of coal os nearly equal to that of coke. It is necessary to raise the PCI rate, in crease the ratio of coke to coal consumption by applying the technologies such as improving burden composition, coke and coal quality, increasing blast temperature, oxygen enrichment, ensuring stabilization and smooth operation, there is big potential to raising the PCI rate in China. key words: blast furnace; pulverized coal injection; fuel rate; PCI rate; fuel struction 近年来,我国高炉炼铁发展迅速,高炉喷煤的应用取得了较大进步. 重点大中型 企业的喷煤比和总喷煤量都有较大的提高,但是,有些企业的喷煤比有所波动, 这种现象值得引起重视和尽快改善,以便充分发挥喷煤节能降低消耗的作用,把 我国炼铁水平提到新的高度.
    1 我国高炉喷煤现状
    近十几年来,我国钢铁工业有了突飞猛进的发展,钢铁产量不断提高.1980
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    专题论文
    年,我国生铁,钢产量分别为 3802 万 t 和 3172 万 t,1997 年,已分别增至 11374 万 t 和 10757 万 t,居世界首位,但还满足不了国民经济发展的需要.随着钢铁 工业的发展,生铁产量日益增长,焦炭需求量也随之增加,由于焦煤贮量有限, 高炉炼铁节焦就成为当今钢铁工业发展的重要节能课题. 高炉喷吹燃料是炼铁增产节焦的有效技术. 在我国喷吹燃料主要是重油和煤 粉.喷吹重油可大量节焦,且置换比高,但由于国际上连续出现两次世界性石油 危机,由此国家能源政策不再允许喷吹重油.喷吹煤粉则有其它喷吹物不可替代 的优势,所以,推广和发展喷煤技术就成了推动和促进我国钢铁厂结构优化,降 低成本的重大战略技术和措施.
    2 高炉喷煤技术的发展
    我国高炉喷煤始于 60 年代.1964 年 4 月 30 日,首钢 l"高炉喷煤系统的运 行揭开了我国高炉喷煤历史的第一页.70 年代末,我国喷煤技术的开发和应用 就已取得举世瞩目的惊人成就.重点企业的 63 座高炉中有 40 座高炉喷吹煤粉. 1966 年首钢 1"高炉年平均喷煤量达到 225kg/t,最高月达到 279kg/t 的高水平. 90 年代,我国高炉喷煤技术得到广泛应用和迅速发展,取得显著成绩."八五" 期间,在原有的基础上又新建和投产了一批喷煤投施.目前 18 家重点企业中, 17 家企业有喷煤设施;喷煤高炉占全部高炉 92%以上.38 家骨干企业中,23 家 有喷煤设施. 全国高炉喷煤总量由 218 万 t 增加到 403 万 t(见表 1), 1996 1990 年-1995 年, 年全国高炉喷煤总量达到 502 万 t,1997 年计划达到 550 万 t.
    3 高炉喷煤的进步
    近年来,喷煤技术发展较快,酒钢,攀钢,宝钢,唐钢,安钢,新疆八一钢 厂等新建和投产了喷煤装置,喷煤量也不断提高.在喷煤工艺和高炉操作等方面 开展了广泛深人的科技攻关,取得了大量成果. 3.1 高炉喷煤量逐年增长 近年来,我国高炉喷煤量持续增长,1990-1996 年全国及重点企业高炉年喷 煤量发展见表 1.
    表 1 1990-1996 年全国及重点企业喷煤总量及喷煤比
    年 份 全国喷煤总量/万 t 重点企业喷煤总量/万 t 重点企业喷煤比/ kg/t
    1990 218 188 50.8
    1991 251 207 51.1
    1992 285 233 50.3
    1993 320 265 53.7
    1994 355 289 61.3
    1995 400 328 60.3
    1996 502 369.5 72
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    3.2 高炉喷煤能力达 500 余万 t 至 1995 年,18 家重点企业中除重钢外,装备有喷煤装置的高炉占全部高炉 的 92%以上,详见表 2.由表可见,我国重点企业高炉制粉能力为 578 万 t,喷 吹能力 438 万 t.按上述统计,我国地方骨干企业高炉现有综合喷吹能力约 100 万 t,全国高炉喷煤能力达 538 万 t. 3.3 富氧大喷煤工业试验取得成功 近几年来,我国开展了高炉富氧大喷煤技术的攻关,多次成功地进行了富氧 喷煤工业试验(见表 3),高炉操作稳定顺行,各项指标较好,为高炉富氧喷煤技 术的发展奠定了基础.
    表 2 重点钢铁企业 1995 年高炉喷煤能力 厂名 宝钢 首钢 鞍钢 武钢 唐钢 马钢 天铁 太钢 梅山 包钢 本钢 宣钢 上钢一 厂 湘钢 重钢 酒钢 攀钢 水钢 合计 生铁产量/万 t 801 719 800 554 213 324 163 187 155 305 322 126 84 64 118 112 308 81 5437 制粉能力/万 t 69 100 80 78 21 50 25 12 20 31 23 11 10 13 0 15 20 20 578 综合喷煤能力/万 t 60 90 70 50 15 30 17 10 12 25 20 5 8 5 0 10 10 1 438 实际喷煤量/万 t 45.9 36.4 64.42 43.8 10.5 27.8 16.3 11.0 10.1 21.5 17.94 4.28 7.63 3.76 0 3.3 5.27 0.24 328.14 实际煤比/万 t 57.3 50.6 78 79 49.5 85.4 100.3 59 65.3 70.6 55.7 34 90.8 58.8 0 29.6 17.1 3.0 60.3
    表 3 我国高炉富氧喷煤工业试验结果 高炉 鞍钢 2 号 首钢 4 号 包钢 1 号 鞍钢 2 号 鞍钢 3 号 日期 1987 年(5 天) 1989.1.1~12.31 1992.3.1~3.31 1992.11.1~1993.3.31 1995.8.21~11.20 富氧率/% 6~7 3.68 3.5~4.0 3.71 3.42 煤比/kg/t 170 143.3 159.8 161 203 焦比/kg/t 432 395.6 474 407 367 利用系数/t/m3d 2.340~2.286 2.589 1.744 2.210 2.185
    -3-
    专题论文
    3.4 喷吹烟煤取得成功 为了解决高炉喷吹的煤种,保证喷吹用煤的稳定供应,提高经济效益,在烟 煤爆炸性评价,最佳防爆方法,系统连续惰化,自动灭火,自动抑爆和泄爆以及 高浓度煤粉收集技术等方面开展了广泛研究,苏钢,马钢先后成功地开发了高炉 喷吹烟煤技术,包钢,鞍钢进行了高炉喷吹烟煤的工业试验
    〔6-8〕
    ,并取得成功,
    形成了烟煤喷吹安全技术.1992 年 11 月 l 日至 1993 年 3 月 31 日,鞍钢在 2 号 高炉上又进行了富氧大喷吹烟煤的工业试验,试验期喷煤量达到 161kg/t,鼓风 含氧 24.71%,入炉焦比 407k 留 t,煤焦置换比 0 .88,高炉利用系数 2.210,高 炉操作稳定顺行. 3.5 烟煤与无烟煤混合喷吹得到应用 国外喷煤实践表明,喷吹任何一种单一煤种都不理想,西欧将烟煤与无烟煤 混喷,结果煤粉燃烧率明显提高,置换比上升.宝钢,鞍钢 换比提高约 0.1-0.15,喷吹混合煤技术现已得到推广应用. 3.6 喷煤工艺技术取得明显进步 近年来,我国在喷煤工艺,装备技术,高炉操作方面开展了广泛的科技攻关
    〔9-15〕 (7 )
    等企业在高炉上
    开展了烟煤与无烟煤混合喷吹试验研究,取得良好效果,人炉焦比降低,煤焦置
    ,取得了大量成果. (l)高炉喷煤优化技术 近年来,喷煤工艺经过不断改进,形成了中速磨煤,一次布袋收粉,流化上
    出料,总管加分配器的高炉喷煤短流程技术,并已在宝钢,鞍钢等企业高炉上获 得成功应用. (2)高炉氧煤枪技术 为了提高煤粉周围局部区域的氧浓度,提高煤粉燃烧率,"八五"期间,通过 科技攻关, 研制了多种高炉氧煤枪, 在包钢, 鞍钢试用效果良好, 并已推广应用. 氧煤枪的单枪喷煤量和供氧量分别达到了 1200-2500kg/h 和巧 150-300m3/h, 使用 寿命长,煤粉燃烧效果良好. (3)炉前供氧及安全控制技术 对高炉炉前供氧及安全控制进行了研究开发, 由北京科技大学与汕头华兴冶 金备件厂合作制造了炉前供氧及安全控制装置,供氧系统不仅符合常规使用规 程,还增强了安全可靠性,降低了系统造价. (4)浓相输送技术 为满足大喷煤量的要求,对浓相输送技术进行了研究开发,成功地研制了流
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    化器和限流器. 石家庄钢铁厂在消化引进的基础上, 成功地运用了浓相输送技术, 输送固气比(固/气)达 46.4.宝钢,鞍钢,马钢等企业配高炉也已开发成功煤粉浓 相输送技术,进产推广应用. (5)高炉喷煤自动化水平提高 为提高喷煤的自动化水平,进行了喷煤计算机过程控制技术攻关,实现了计 算机系统对制粉系统各种工艺参数的在线检测,监视;氧及 CO 浓度实时监测和 报警;在喷吹系统的连续计量,煤粉自动计量及调节,均匀分配等方面均取得了 大量成果,并已成功地应用于生产. (6)高炉喷煤操作积累了经验 在高炉喷煤操作技术方面,各企业取得了很多成果.宝钢在生产实践中,不 断总结经验,解决了煤粉喷入难,大喷吹后风口结焦及风口磨损等问题,喷煤量 稳步增长,目前 2,3 号高炉喷煤量均突破 150kg/t,并向更高的目标迈进.
    4 宝钢喷煤简况
    宝钢炼铁厂有三座高炉.1 号高炉于 1985 年 9 月点火投产,喷吹重油,19% 年 4 月停炉大修, 并于 1997 年 5 月重新点火, 大修时增设喷煤设备, 计划于 1998 年 3 月投人运转;2,3 号高炉分别于 1991 年 6 月和 1994 年 9 月点火投产,两座 高炉均安装了喷煤设备. 2 号高炉喷吹煤粉装置于 1992 年 5 月投人运行.年均喷煤量由 1992 年的 31.3kg/t,上升到 1993 年的 66.4kg/t,1994,1995 年均超过 100kg/t,其中在 1994 年 10 月曾达到 125 .1k 护,大大超过了 72kg/t 的设计指标,也超过了 120kg/t 的 设备最大能力. 3 号高炉喷吹煤粉装置在高炉投产后一个月,即 1994 年 10 月投人运行,一 年后喷煤量就达到了 100kg/t.2,3 号高炉的喷煤情况见表 4.
    表 4 宝钢 2,3 号高炉喷煤指标 , 年份 1991 1992 1993 1994 1995 1996 产量/万 t No.2 No.3 104 292 329 322 276 303 利用系数/t/m3d No.2 No.3 1.877 1.963 2.215 2.168 1.857 2.034 焦比/kg/t No.2 No.3 540.0 482.0 434.9 406.7 410.7 413.5 喷煤量/ kg/t No.2 No.3 31.3 66.4 106.6 109.6 95.9
    64 274 332
    1.461 1.727 2.082
    512.6 441.2 395.2
    27.3 85.5 111.2
    高炉喷煤可降低生铁成本,提高企业经济效益,由此宝钢决定提高高炉喷煤 量.1 号高炉大修增设喷煤设备,喷煤设计值为 200 kg/t;2,3 号高炉喷煤设施按 200kg/t 目标进行改造.至本世纪末,宝钢高炉喷煤将达到 200kg/t.
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    5 高炉喷煤的目标与展望
    根据冶金部提出的目标(见表 5),至 2000 年,规模较小的企业高炉喷煤比要 达到 100 kg/t;规模较大,焦炭缺口较大,条件较好的企业,利用 2%-4%的富氧使 高炉喷煤比达到 150kg/t;少数条件好的大型高炉, 利用 3%~5%的富氧使喷煤比达 到 200kg/t.重点企业年喷煤总量要达到 943 万 t,比 1995 年增加喷煤能力 501 万 t,这些煤可代替焦炭 401 万 t,相当于少建大型焦炉 12 座以上.地方企业年 喷煤总量要达到 300 万 t,比 1995 年增加 200 万 t.全国年喷煤总量可达到 1243 万 t.
    2000 年生铁 产量/ 万t 900 780 900 700 250 380 180 220 265 400 145 250 100 140 120 300 80 6440 重点钢铁企业"九五" 表 5 重点钢铁企业"九五"末期喷煤目标 2000 2000 增加喷 2000 2000 需增加 煤能力 年达到 年需要 年喷煤 年喷煤 喷煤能 替代焦 全焦量 焦比 比/kg/t 量/万 t 力/万 t /kg/t 炭/万 t /万 t 200 200 150 150 150 150 150 150 150 130 100 100 100 80 80 60 60 146.4 180 156 135 105 37.5 57 27 33 34.5 52 14.5 25 10 11.2 9.6 18 4.8 943.1 120 66 65 55 22.5 27 30 23 22.5 27 9 13 5 11.2 0 8 3.8 501 96 53 52 44 18 21.6 8 18.4 18 21.6 7.2 10.4 4 9 0 6.4 3 401 310 360 420 410 440 420 430 450 390 480 540 500 530 560 545 572 630 426 340 342 460 350 134 194 94 121 126 234 95 152 65 96 80 209 61 3342
    厂名
    现焦炉 能力/ 万t 342 187 468 326 84 195 93 114 84 183 77 0 63 96 80 226 74 2887
    焦炭平 衡/万 t +2 -155 +8 -24 -50 +1 -1 -7 -42 -51 -18 -152 -2 0 0 +17 +13 -455
    宝钢 首钢 鞍钢 武钢 唐钢 马钢 天铁 太钢 梅山 包钢 宣钢 上钢 湘钢 重钢 酒钢 攀钢 水钢 合计
    为了实现上述目标,重点企业将对喷煤设施进行现代化改造.近期,鞍钢已 完成 10 座高炉喷煤设备的改造,形成了 150 万 t/a 的喷吹能力.宝钢,首钢,武 钢等企业已着手改造喷煤设备和扩大喷煤能力.目前,重钢高炉喷煤工程已完成 初步设计,宣钢 1260m3 高炉喷煤已完成可行性研究;地方骨干企业中的成都钢铁 厂等一批新的高炉喷煤设施将着手建设. 其他地方企业中尚未建设喷煤设施的高 炉将陆续新建喷煤设施. 在扩大喷煤量研究方面,200kg/t 喷煤量工业试验已取得成功,一部分企业
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    正在进行喷煤设施改造,扩大喷煤能力,其中有些大型高炉很快将达到 200kg/t 的喷煤目标.天津铁厂还将进行 250kg/t 的超高喷煤量工业试验,通过炼铁工作 者的努力,我国高炉喷煤水平将进一步提高.
    6 结语
    (l)我国高炉自 1964 年开始喷煤,经过 33 年的发展,喷煤技术取得了长足进 步,喷煤量不断提高;近年来,在喷煤工艺和高炉操作等方面开展了广泛深人的 科技攻关,取得了大量成果. (2)高炉现有喷煤能力约 538 万 t,已不能满足今后发展的需要,目前要对已 有喷煤设施进行改造,优化喷煤工艺,扩大喷煤能力.至 2000 年,全国喷煤能 力要达到 1243 万 t. (3)喷煤目标可分为三个层次:一些规模较小的企业,高炉喷煤比要达到 100kg/t;规模较大,焦炭缺口较大,条件较好的企业,利用 2%-4%的富氧使高炉 喷煤比达到 150 kg/t;少数条件好的大型高炉,利用 3%-5%的富氧使喷煤比达到 200kg/t. (4)一些条件好的大型高炉很快将达到 200kg/t 的喷煤能力,通过炼铁工作者 的努力,将向更高的喷煤目标迈进.
    参考文献
    [1] 徐国群,我国高炉喷煤技术的应用与发展[J]. 上海金属.1998.11 [2] 党玉华,张士敏. 高效高炉低燃料比,大喷煤比的研究[J]. 钢铁.2005.2

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