提高高炉煤粉喷吹量-煤粉氧化剂预处理的基础研究

（1）通过试验研究得出：煤粉的着火时间只依存于加热速度；燃烧时间依存于煤粉成分和富氧率，煤粉的燃烧受氧的扩散所控制。提高氧浓度将缩短煤粉的燃烧时间，提高煤粉燃烧率。基于此，开发了添加氧化剂提高煤粉燃烧率的新方法。（2）使用白云石等熔剂做为煤粉燃烧的助燃剂，在实验室范围内进行了系统的试验研究。添加2-8%。由于添加助燃剂可提高煤粉的烯烧率，从而使喷吹粗颗粒煤变为可能，为降低喷吹煤粉成本开辟了新路。（3）采用配煤，改善煤粉质量，扩大煤炭利用资源。研究表明：在保证风口前燃烧率的前提下，可以使用部分劣质煤，从而不但可以充分利用资源，降低成本，还可以调整煤粉灰的结渣性。

1.灰分%  

灰分是有害成分。喷入高炉的煤粉的灰分转变成炉渣，不仅增加石灰石的消耗，又增加吨煤渣量，使焦比升高。喷吹煤的灰分越低越好。喷吹煤灰分应比所用焦炭灰分低2%，即钢厂的焦炭灰分为13%，则喷吹煤的灰分应不高于11%。  

2.硫分%  

硫分也是一种极为有害的物质。喷吹煤粉中硫影响生铁和钢的质量（钢铁中含硫大于0.07%，就会使之产生热脆性而无法使用）。为脱去钢铁中硫，就须在高炉和炼钢炉中多加石灰石，致使成本升高，生产能力下降。硫分越低越好。喷吹煤硫分应比所用焦炭硫分低0.2%，即钢厂焦炭硫分为0.8%，喷吹煤硫分应不高于0.6%。  

3.发热量  

固定碳含量越高，挥发分含量越低，在风口前燃烧时放出的热量越多。喷入高炉的煤粉是以其放出的热量和形成的还原剂CO、H₂等来代替焦炭在高炉内提供热源和还原剂。发热量越高越好。在高炉内放出的热量越多，置换比越高。  

4.可磨性  

它反映煤的耐磨特性。可磨指数越大，越易粉碎，磨煤机出力越大，电耗越小，粉煤加工成本越低。但可磨指数大于90时，在磨机内会有粘结现象。实践证明，喷吹煤可磨指数为70－90时为最佳。  

5.反应性  

煤对CO₂的反应性即将CO₂还原成CO的能力。它是反映煤气化、燃烧的一个重要指标。反应性的强弱直接影响炉子的耗煤量、耗氧量及煤气中的有效成分等。高炉喷吹反应性强的煤，不仅可提高煤粉燃烧率，扩大喷吹量，而且风口区未燃烧的煤粉在高炉的其它部位参加了与CO₂的气化反应，减少焦炭的气化反应，对焦炭强度起到保护作用。  

6.燃烧性  

煤的燃烧性好，即其着火点低，反应性强。这可使喷入高炉的煤粉能在有限的空间和时间内尽可能多地气化，少量未及气化的煤粉也因反应性强而与高炉煤气中的CO₂和H₂O反应而气化，不给高炉冶炼带来麻烦。另外，燃烧性好的煤也可磨得粗一些，即－200目占的比例少一些，这为降低磨煤能耗和费用提供了条件。  

7.爆炸性  

悬浮的煤粉与空气或其他氧化剂混合极易发生爆炸，最明显的规律是随挥发分增加，其爆炸性也增加。一般认为煤粉Vdaf<10%为基本无爆炸性煤，10% 25%为强爆炸性煤。  

爆炸特性主要采用长管式的测试装置来测定煤粉爆炸火焰返回长度确定煤粉有无爆炸性及其强弱。一般认为，仅在火源处出现稀少火星或无火星的属于无爆炸性，如无烟煤；返回至喷入端的火焰长度小于400mm的为易燃有爆炸性煤，如贫瘦煤、不粘煤、弱粘煤；返回至喷入端的火焰长度大于400mm的为强爆炸性煤，如气煤等。  

8.煤灰熔融性  

煤灰熔融性是指在规定条件下，随加热温度的变化，煤灰的变形、软化和流动特征的物理状态。煤灰的熔融性取决于它们的化学组成。在煤灰熔融时，Al ₂O ₃起“骨架”作用，能明显提高灰的熔融温度,当其含量超过40%时，煤灰的软化温度一般都会超过1500℃；SiO ₂起“助熔”作用，一般来说，SiO ₂大于40%的灰熔温度比低于40%的要高100℃左右，而SiO ₂含量在45%－60%范围内，熔融温度随其含量的增加而降低；在还原性气氛中，氧化铁以FeO形式存在，随其含量增加，煤灰熔融温度开始下降，当FeO摩尔百分数增加到40%时，下降至最低点，此后随着FeO含量的增加，熔融温度又升高。在氧化性气氛中，氧化铁呈Fe ₂O ₃形式存在，它总是起升高熔融温度的作用；CaO起助熔作用，但其含量超过30%时，它又起升高熔融温度的作用。其他MgO、Na ₂O、K ₂O在煤灰熔融中都起助融作用 。2100433B

冶金行业高炉的煤粉喷吹。一种流化喷吹装置，采用厚度为3mm左右的1Cr18Ni9Ti不锈钢板，在其圆面上有长条形缝隙，呈一个十字型布局，缝隙垂直于中心十字线。缝隙间隙为0.5mm，其长度为20mm左右，缝隙间距为10mm，缝隙的下面边缘进行1×45°的倒角，可使压缩空气集中于流化喷吹装置中间，强化中部的煤粉悬浮流化效果，使流化喷吹装置上的煤粉易于流动，保证煤粉喷吹的稳定性，极大改善了流化喷吹装置的工作效果。

高炉喷吹煤在生铁冶炼环节的主要作用是部分替代冶金焦，降低焦炭消耗量。另外可提高高炉风，加大冶炼强度，提高生铁产量水平。对高炉喷吹煤市场的分析应主要聚焦于对焦炭与高炉喷吹煤相互替代经济效应的判断。以北方市场各种原料煤及焦炭的采购价格为依据，粗略推算一下喷1吨煤粉可节约冶炼成本的幅度：计算基础取烟煤与无烟煤的混合比例考虑的上限7：3，则一吨煤粉的混合采购成本750元/吨，再考虑15%的管道泄露煤粉损失，综合采购成本860元/吨，继续考虑喷吹煤置换焦炭的比例80%，同时考虑喷煤磨粉车间的人工及电力成本（150元/吨），把喷吹煤成本换算至与焦炭可比，则最终喷煤与焦炭可比价格为：（860 150）/80%=1260元/吨。最终喷1吨煤粉置换冶金焦的经济效益可达2150-1260=890元/吨。与2006年期间相对稳定的喷吹煤与冶金焦的价格差200-300元/吨扩大了700元/吨之多。高炉喷吹煤与冶金焦之间相互替代的功效及价格差距大幅度扩大，为高炉喷吹煤市场稳定上行提供了有力支撑 。