漢鋼公司1 080 m3高爐配加提質焦粉生產(chǎn)實踐

徐號鋒，卜云飛

（陜鋼集團漢中鋼鐵有限責任公司，陜西 勉縣 724200）

提質焦粉是以神木和府谷等地的長焰煤為原料，進行就地轉化，實現(xiàn)長焰煤附加值提升的一個工業(yè)產(chǎn)品。陜鋼集團漢中鋼鐵有限責任公司（全文簡稱漢鋼公司）作為陜煤集團下屬企業(yè)，為實現(xiàn)集團內(nèi)部資源互補，同時因提質焦粉具有較好的可磨性，可提升煤粉的細度，于是對陜鋼集團的1 080 m3高爐進行了噴吹提質焦粉的工業(yè)試驗。

為了確保提質焦粉配加后高爐生產(chǎn)不受影響，摸索出了適合漢鋼公司煉鐵廠1 080 m3高爐的噴煤結構，為后續(xù)提升技術經(jīng)濟指標、實現(xiàn)提質增效提供有力支撐。

1 提質焦粉情況

1.1 提質焦粉產(chǎn)生機理

將揮發(fā)分為31%以上的長焰煤選洗后，以0～30mm之間的沫煤為原料，將其送入回轉窯進行連續(xù)干燥，經(jīng)過一個300～600℃的低溫干餾過程，煤炭發(fā)生裂解反應，溢出大量揮發(fā)物——煤氣和焦油，同時在煤炭內(nèi)部形成大量微孔隙，固化后生成分子量未發(fā)生顯著改變的固態(tài)物質，較原煤的芳香結構也并未發(fā)生顯著變化，即提質焦粉。而產(chǎn)生的煤氣和焦油，在下一個生產(chǎn)流程進行冷卻、凈化、回收。提質焦粉的生產(chǎn)工藝過程實際上主要回收的是煤焦油和煤氣，提質焦粉只是整個生產(chǎn)過程的副產(chǎn)品，可替代無煙煤和低揮發(fā)煙煤煤粉，為高爐提供發(fā)熱劑和還原劑。

1.2 提質焦粉與目前煤粉理化指標對比

無煙煤和低揮發(fā)煙煤煤粉與提質焦粉成分對比情況如表1所示。

從表1中可以看出，提質焦粉灰分、硫份較低；固定碳、發(fā)熱值較低，與漢鋼公司使用的低揮發(fā)份煙煤成分接近。

表1 煤粉與提質焦粉成分對比

1.3 提質焦粉配加比例及時間段

不同階段噴吹煤粉結構比例如表2所示。

表2 2021年不同階段噴吹煤粉結構比例

2 提質焦粉使用期間其他物料質量指標

為了確保配加焦粉順利進行，必須確保原燃料質量的穩(wěn)定，配加期間原燃料具體質量指標如下。

2.1 燒結礦成分（見表3）

表3 燒結礦成分情況

2.2 球團礦成分（見表4）

表4 球團礦成分情況

2.3 焦炭成分（見下頁表5）

表5 焦炭成分情況

2.4 提質焦粉配加前后高爐參數(shù)對比

提質焦粉配加前后高爐參數(shù)對比情況如下頁表6所示。

表6 高爐參數(shù)對比情況

從表6可以看出，配加10%的提質焦粉后，平均風量為3 274 m3/min，較前期增加了13 m3/min，同時焦炭負荷也較前期提高了0.07。配加20%的提質焦粉后，透氣性指數(shù)較前期降低了1，平均風量與前期持平，壓力升高2 kPa，表明隨著配加比例的提高，爐內(nèi)料柱透氣性有變差跡象。

3 磨煤機能力情況

高爐噴吹無煙煤發(fā)熱量高、理論置換比高，但無煙煤燃燒性差，尤其在煤比較高時，會產(chǎn)生過多未燃煤粉，不僅影響高爐穩(wěn)定順行，還會導致置換比降低，燃料比升高。煙煤燃燒性好，產(chǎn)生的煤氣量大，可磨性指數(shù)一般比無煙煤高，有利于提高煤比。因此，噴吹煤粉的攻關必須考慮磨煤機能力。

目前漢鋼公司煤粉磨煤機能力為：1號高爐對應磨機能力為25～28 t/h，2號高爐對應煤粉煤機能力為40～45 t/h，高爐煤比為134～150 kg/t。噴煤磨機參數(shù)對比情況如表7所示。

表7 噴煤磨機參數(shù)對比

經(jīng)過兩個階段的配加使用，提質焦粉的可磨指數(shù)在60%左右，噴煤制粉能力有所提高，大約可提高3 t/h。因提質焦粉的著火點較低（360℃左右），為了確保制粉系統(tǒng)能夠安全生產(chǎn)，將磨煤機入口溫度降低了20℃左右，同時經(jīng)過分析對比，高爐小時噴煤量增加了3 t左右。

在檢查清理煤粉篩的過程中，發(fā)現(xiàn)有提質焦顆粒物，經(jīng)過分析，該情況是由提質焦粉質量較輕所致，通過采取調(diào)整系統(tǒng)風量的措施，將風量由原來的47 000 m3/h降至46 000 m3/h，顆粒物有所減少。

4 配加提質焦粉后生鐵成本變化

4.1 配加10%提質焦粉對成本的影響

配加10%提質焦粉后各指標變化情況如表8所示。

表8 配加10%提質焦粉各指標變化

使用10%提質焦粉置換低煙煤后，混合煤粉質量較調(diào)整前有較大改善，綜合煤粉的水分、灰分、揮發(fā)分、固定碳質量分數(shù)以及w（S）等影響因素，置換后煤粉噴吹量可減少264.10 kg/h，生鐵成本可降低0.92元/t。因此，可將配加提質煤粉作為降本增效的重要手段。

4.2 配加20%提質焦粉對成本的影

配加20%提質焦粉后各指標變化情況如表9所示。

表9 配加20%提質焦粉各指標變化

若使用20%提質焦粉置換低煙煤后，混合煤粉質量繼續(xù)呈提升趨勢，綜合煤粉的水分、灰分、揮發(fā)分、固定碳質量分數(shù)以及w（S）等影響因素，置換后煤粉噴吹量減少528.21 kg/h，測算生鐵成本可降低1.85元/t，降本效果明顯。

5 結論

1）漢鋼公司煉鐵廠1 080 m3高爐配加提質焦粉試驗期間，高爐外圍條件及操作標準化有所提高，高爐產(chǎn)量、焦炭負荷及煤氣利用率等參數(shù)均有所改觀，爐況整體順行穩(wěn)定。

2）提質焦粉質量指標整體穩(wěn)定，可磨性較好，配加提質焦粉后噴煤系統(tǒng)制粉能力提高15%，同時也利于降本，但由于提質焦粉著火點較低（360℃左右），不利于噴煤工藝安全，并且噴煤振篩顆粒物偏高。

3）提質焦粉可代替部分低揮發(fā)煙煤進行高爐噴吹，使用時必須綜合考慮低揮發(fā)煙煤的性價比及成本情況。