CN102382915A - 使用二氧化碳作传输介质进行高炉喷煤的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及高炉冶铁领域，具体为一种使用二氧化碳作传输介质进行高炉喷煤的方法。一种使用二氧化碳作传输介质进行高炉喷煤的方法，按如下步骤依次进行：a.贮运原煤、b.制备干燥气体、c.制备煤粉、d.输送煤粉和e.喷吹煤粉，其特征是：d.输送煤粉时，将煤粉以二氧化碳气体为载体，利用气压差将煤粉从煤粉仓输送至运输管道，e.喷吹煤粉时，将煤粉以二氧化碳气体为载体，利用气压差将煤粉从输送管道中喷入高炉内。本发明可降低焦比以及价格昂贵的焦碳的使用量，提高高炉煤气纯净度和热值。

Description

使用二氧化碳作传输介质进行高炉喷煤的方法

技术领域

本发明涉及高炉冶铁领域，具体为一种使用二氧化碳作传输介质进行高炉喷煤的方法。

背景技术

高炉喷煤是从高炉风口向炉内直接喷吹磨细了的无烟煤粉或烟煤粉或这两者的混合煤粉，以替代焦炭起提供热量和还原剂的作用，高炉喷煤是现代高炉冶炼大幅降低焦比和生铁成本的重大技术措施，是现代高炉冶炼的一项重大技术革命，以其能创造巨大的经济效益而得到迅猛发展。我国是开发喷煤技术较早的国家，特别是近十几年来，高炉喷煤技术得到了广泛的应用和发展。不仅如此，钢铁工业要实现“十一五”期间GDP能耗降低20％，主要工作方向就是要在降低炼铁燃料比上下功夫，因为高炉炼铁工序的能耗要占联合企业总能耗的50％左右。高炉炼铁的燃料比是入炉焦比+喷煤比+小块焦比。所以喷煤技术的优化课题是正是具有低碳减排的巨大意义。现有高炉喷吹煤粉工艺有两种模式，即间接喷吹模式和直接喷吹模式。制粉***和喷吹***在一起向高炉喷吹的工艺叫直接喷煤工艺；制粉***和喷吹***分开，通过罐车或气动输送管道将煤粉从制粉车间送到靠近高炉的喷吹站，再向高炉喷吹煤粉的工艺叫间接喷煤工艺。一般多采用间接喷吹工艺。间接喷煤工艺***主要由原煤贮运、煤粉制备、煤粉输送、干燥气体制备和动力***组成，工艺流程如图1所示。目前高炉喷煤一般采用氮气作为煤粉输送介质，氮气是化学惰性较大的气体，对于高炉炼铁所需的还原性气氛并无帮助，这就限制了高炉炼铁效率的提高。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，提供一种的焦比和生铁成本更低的冶铁方法，本发明公开了一种使用二氧化碳作传输介质进行高炉喷煤的方法。

本发明通过如下技术方案达到发明目的：

一种使用二氧化碳作传输介质进行高炉喷煤的方法，按如下步骤依次进行：a.贮运原煤、b.制备干燥气体、c.制备煤粉、d.输送煤粉和e.喷吹煤粉，其特征是：

a.贮运原煤时，选用灰分小于15％、硫含量低于1％、含水率低于2％的无烟煤或烟煤，并控制贮运温度在70℃～80℃；

b.制备干燥气体时，选用高炉热风炉烧炉烟气或混合干燥气，混合干燥气由占体积90％～95％且温度在150℃～300℃的热风炉烧炉烟气和占体积5％～10％且温度在9000℃～1000℃的燃烧炉产生的高温烟气相混合而制成，制得的干燥气体送入磨煤机；

c.制备煤粉时，将原煤输入磨煤机并在干燥气体的氛围下磨成煤粉，使煤粉中粒度为-200目的部分占70％～100％，并将制得的煤粉存于煤粉仓中；

d.输送煤粉时，将煤粉以二氧化碳气体为载体，利用气压差将煤粉从煤粉仓输送至运输管道，煤粉的输送速度的最小值v按如下公式确定：

$v=\mathrm{\μ}\sqrt{\frac{{\mathrm{\ρ}}_{s}d}{{\mathrm{\ρ}}_a}},$

上式中：μ是无量纲的系数，取5～5.5，ρ_s是煤粉真密度，单位取kg/m³，ρ_a是气体密度，单位取kg/m³，d是煤粉颗粒直径，单位取mm，算得的v单位为m/s；

e.喷吹煤粉时，将煤粉以二氧化碳气体为载体，利用气压差将煤粉从输送管道中喷入高炉内。

所述的使用二氧化碳作传输介质进行高炉喷煤的方法，其特征是：

e.喷吹煤粉时，高炉的鼓风温度在1000℃～2000℃之间，使高炉炉缸内由燃烧生成的二氧化碳区域沿高炉炉周均匀分布，并在半径方向大小适当。

目前喷吹煤粉工艺多采用氮气或压缩空气，而使用二氧化碳作为输送介质的实例则鲜有报道。以二氧化碳代替氮气进行高炉喷煤操作，仍然采用即有工艺流程，只是将二氧化碳纳入供气***，并代替氮气用于煤粉传输及喷吹，具有以下优点：1.二氧化碳进入高炉后促进间接还原反应的发生，风口前不完全燃烧反应所产生的一氧化碳可代替部分焦碳燃烧产生的一氧化碳，由此可降低焦比，价格昂贵的焦碳使用量减少可大大降低冶炼成本；2.传输介质参与炉内反应后，高炉废气总量减少，其中氮气含量明显降低，取而代之的是[CO₂+CO]量增加，一氧化碳含量的增加会提高高炉煤气纯净度和热值。

附图说明

图1是高炉喷煤***的工艺流程图。

具体实施方式

以下通过具体实施例进一步说明本发明。

实施例1

一种使用二氧化碳作传输介质进行高炉喷煤的方法，按如下步骤依次进行：a.贮运原煤、b.制备干燥气体、c.制备煤粉、d.输送煤粉和e.喷吹煤粉，具体步骤如下：：

a.贮运原煤时，选用灰分小于15％、硫含量低于1％、含水率低于2％的无烟煤或烟煤，并控制贮运温度在70℃～80℃；

b.制备干燥气体时，选用高炉热风炉烧炉烟气或混合干燥气，混合干燥气由占体积90％～95％且温度在150℃～300℃的热风炉烧炉烟气和占体积5％～10％且温度在9000℃～1000℃的燃烧炉产生的高温烟气相混合而制成，制得的干燥气体送入磨煤机；

c.制备煤粉时，将原煤输入磨煤机并在干燥气体的氛围下磨成煤粉，使煤粉中粒度为-200目的部分占70％～100％，并将制得的煤粉存于煤粉仓中；

d.输送煤粉时，将煤粉以二氧化碳气体为载体，利用气压差将煤粉从煤粉仓输送至运输管道，煤粉的输送速度的最小值v按如下公式确定：

$v=\mathrm{\μ}\sqrt{\frac{{\mathrm{\ρ}}_{s}d}{{\mathrm{\ρ}}_a}},$

上式中：μ是无量纲的系数，取5～5.5，本实施例取5.11，ρ_s是煤粉真密度，单位取kg/m³，ρ_a是气体密度，单位取kg/m³，d是煤粉颗粒直径，单位取mm，算得的v单位为m/s；

e.喷吹煤粉时，将煤粉以二氧化碳气体为载体，利用气压差将煤粉从输送管道中喷入高炉内。

喷吹煤粉时，由于反应CO₂+C＝2CO为强吸热反应，改用二氧化碳作传输介质而其他条件不变的情况下需要提高风温20％～80％，以补充热量来源，原有工艺的风温通常在800℃～1200℃之间，因此高炉的鼓风温度控制在1000℃～2000℃之间。

使用二氧化碳做传输介质，使得高炉风口区域的二氧化碳高度富集，从而会大大抑制反应C+O₂＝CO₂(+Q)反应的正向进行而促使反应CO₂+C＝2CO(-Q)进行(+Q表示该反应为放热反应，-Q表示该反应为吸热反应)，一氧化碳量的增加有利于间接还原反应的发生，但由于该反应为强吸热反应，会引起风口区域温度下降，并扩大燃烧带，燃烧带即指高炉炉缸内燃料燃烧生成的二氧化碳的分布区域。燃烧带的大小影响煤气流的初始分布。燃烧带伸向中心，则中心气流发展，炉缸中心温度升高；如果燃烧带过分向中心发展会造成中心过吹，边缘气流不足，增加炉料与炉墙之间的摩擦阻力，不利于高炉顺行。针对不同的高炉尺寸，为了保证炉缸工作均匀活跃，必须使燃烧带沿炉周分布均匀，并在半径方向大小适当。

使用二氧化碳作传输介质后，煤粉中的碳在风口区域不仅要和富集的二氧化碳反应，还要和鼓风中的氧气反应，需要调整喷煤量和富氧量以达到最佳配比，以促进煤粉在风口前的完全燃烧。

风口前不完全燃烧反应产生的一氧化碳代替部分焦碳燃烧产生的一氧化碳，由此时降低焦比，价格昂贵的焦碳用量减少最终可降低高炉冶炼成本。

由于使用二氧化碳代替原有的压缩空气或氮气作为传输介质，经由高炉排出的废气总量应减少，其中氮气含量会明显降低，取而代之的是[CO₂+CO]量的增加，高炉煤气纯净度增加，热值得以提高。

二氧化碳量的增多同时会导致碳溶损反应势能增大，在焦碳表面发生的反应会使焦碳产生大量孔隙和裂缝，强度变差，易在下降过程中产生粉末而恶化料柱透气性和透液性，所以必须对二氧化碳用量进行合理配比，以减少碳溶损反应的发生。

Claims (2)

1.一种使用二氧化碳作传输介质进行高炉喷煤的方法，按如下步骤依次进行：a.贮运原煤、b.制备干燥气体、c.制备煤粉、d.输送煤粉和e.喷吹煤粉，其特征是：

a.贮运原煤时，选用灰分小于15％、硫含量低于1％、含水率低于2％的无烟煤或烟煤，并控制贮运温度在70℃～80℃；

b.制备干燥气体时，选用高炉热风炉烧炉烟气或混合干燥气，混合干燥气由占体积90％～95％且温度在150℃～300℃的热风炉烧炉烟气和占体积5％～10％且温度在9000℃～1000℃的燃烧炉产生的高温烟气相混合而制成，制得的干燥气体送入磨煤机；

c.制备煤粉时，将原煤输入磨煤机并在干燥气体的氛围下磨成煤粉，使煤粉中粒度为-200目的部分占70％～100％，并将制得的煤粉存于煤粉仓中；

d.输送煤粉时，将煤粉以二氧化碳气体为载体，利用气压差将煤粉从煤粉仓输送至运输管道，煤粉的输送速度的最小值v按如下公式确定：

$v=\mathrm{\μ}\sqrt{\frac{{\mathrm{\ρ}}_{s}d}{{\mathrm{\ρ}}_a}},$

上式中：μ是无量纲的系数，取5～5.5，ρ_s是煤粉真密度，单位取kg/m³，ρ_a是气体密度，单位取kg/m³，d是煤粉颗粒直径，单位取mm，算得的v单位为m/s；

e.喷吹煤粉时，将煤粉以二氧化碳气体为载体，利用气压差将煤粉从输送管道中喷入高炉内。

2.如权利要求1所述的使用二氧化碳作传输介质进行高炉喷煤的方法，其特征是：

e.喷吹煤粉时，高炉的鼓风温度在1000℃～2000℃之间，使高炉炉缸内由燃烧生成的二氧化碳区域沿高炉炉周均匀分布。

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