高爐噴煤安全8章

1、北京科技大學(xué)碩士學(xué)位論文8 高爐噴吹粗粒煤粉的效果2000年10月，安鋼煉鐵廠1號(hào)高爐在進(jìn)行噴煤系統(tǒng)改造后，進(jìn)行了噴吹粗粒度煙煤的實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)采用煤粉粒度小于200目的比例為3050 %，其目的在于考察粗粒度煤粉噴吹的效果?，F(xiàn)將噴吹粗粒度時(shí)風(fēng)口前煤粉燃燒率的變化及其未燃煤粉微觀結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析如下。8.1. 風(fēng)口前粗粒煤粉燃燒率的變化規(guī)律8.1.1. 煤比相同，富氧量不同時(shí)的試驗(yàn)結(jié)果圖8-1為煤比為160 kg/t而富氧量不同。曲線1、曲線2、曲線3的富氧率分別為1.0 %，2.0 %與3.0 %，由圖8-1可知在燃燒區(qū)內(nèi)與風(fēng)口不同距離各點(diǎn)煤粉燃燒率的變化情況 (點(diǎn)17距離風(fēng)口分別為0 mm、100

2、 mm、250 mm、450 mm、650 mm、850 mm、1050 mm) ，主要有以下幾點(diǎn)：- 風(fēng)口前三條不同富氧時(shí)的煤粉燃燒率曲線的斜率都逐步升高，距風(fēng)口越近的燃燒率越低，由于鼓風(fēng)動(dòng)能的作用，燃燒區(qū)內(nèi)煤粉一邊隨煤氣流被帶向爐缸中心，一邊繼續(xù)燃燒。因此，距風(fēng)口遠(yuǎn)的燃燒率就高，這種情況與細(xì)粒煤粉在風(fēng)口前的燃燒情況相似，所以，看不出燃燒過(guò)程有太大的區(qū)別；- 在風(fēng)口前400600 mm以后，三條曲線上的燃燒率都先后高達(dá)80 %以上；- 當(dāng)富氧量越大時(shí)，曲線位置越高，表明煤粉燃燒比較徹底，因此，風(fēng)口噴吹的煤粉燃燒率也越高；- 當(dāng)富氧量低時(shí) (1.0 %)，而煤粉噴吹量較大(煤比160 kg/t

3、)，曲線1，風(fēng)口2、3點(diǎn)處燃燒率很低，只有2030 %，這表示風(fēng)口前由于富氧低，煤粉噴吹量過(guò)大燃燒情況很不好，即1.0 %富氧與160 kg/t煤比不匹配，煤比大約高出適當(dāng)量約為30 kg/t左右；- 當(dāng)富氧提高到2.0 %，煤比160 kg/t時(shí)，燃燒率明顯提高，即圖8-1上曲線2，風(fēng)口的2、3點(diǎn)的燃燒率提高到5070 %，此時(shí)煤比與富氧量較適應(yīng)，煤粉燃燒率比較高；- 當(dāng)富氧量提高到3.0 %，而煤比160 kg/t時(shí)，即圖8-1上曲線3風(fēng)口2、3點(diǎn)圖8-1 煤比160 kg/t，富氧不同時(shí)風(fēng)口前煤粉燃燒率的變化曲線1O21.0 %，曲線2O22.0 %，曲線3O23.0 %圖8-2 煤比1

4、80 kg/t，富氧不同時(shí)風(fēng)口前煤粉燃燒率的變化曲線1O22.0 %，曲線2O23.0 %燃燒率提高到6080 %，比富氧2.0 %時(shí)還要好，如果要保持曲線2的燒燒率水平，由于氧多煤少，故提高煤比尚有潛力，還可以繼續(xù)增加噴煤量大約2030 kg /t左右。- 試驗(yàn)結(jié)果表明3.0 %的富氧與180 kg/t左右的煤比相匹配。當(dāng)煤比提高到180 kg/t之后，富氧為2.0 %與3.0 %時(shí)煤粉的燃燒率如圖8-2所示，煤比相同(180 kg/t)，富氧不同時(shí)，從圖對(duì)應(yīng)曲線可知，在煤比180 kg/t，富氧率2.0 %時(shí)燃燒率偏低，風(fēng)口3、4點(diǎn)燃燒率只有1035 %；當(dāng)富氧量從2.0 % 增至3.0

5、%時(shí)，對(duì)應(yīng)于180 kg/t時(shí)的煤比燃燒率，風(fēng)口3、4點(diǎn)高到8088 %，燃燒率顯著提高。8.1.2. 富氧相同、煤比不同時(shí)的試驗(yàn)結(jié)果 圖8-3為富氧2.0 %，而煤比不同的實(shí)驗(yàn)結(jié)果 (富氧2.0 % 屬中等富氧量)。從圖可知：- 在富氧2.0 %不變，煤比從120 kg/t逐漸上升到180 kg/t后，由于噴煤量增加，富氧量相對(duì)減少，曲線位置依次降低，即燃燒率不斷降低。- 2.0 %富氧時(shí)，120 kg/t煤比時(shí)的效果最好，在圖8-3中曲線的位置最高。由于氧多煤少，風(fēng)口2、3、4點(diǎn)的燃燒率分別高達(dá)70 %、80 %與90 %。從達(dá)到最佳經(jīng)濟(jì)效果觀點(diǎn)看，氧有些浪費(fèi)，故提高煤比還有潛力。- 2.

6、0 %富氧時(shí)，煤比140 kg/t與160 kg/t二者比較相近，燃燒率顯然不如煤比120 kg/t時(shí)高，但比較適中，而且140 kg/t時(shí)仍高于160 kg/t時(shí)的燃燒率；- 在180 kg/t煤比的燃燒率最差，主要由于煤比過(guò)高而富氧不足致使燃燒率很低，其中風(fēng)口2、3點(diǎn)連10 %都不到，不少煤粉隨煤氣從爐頂逸出，造成很大浪費(fèi)。由于煤比過(guò)高，所以噴煤比與富氧率不相適應(yīng)。- 由生產(chǎn)數(shù)據(jù)，當(dāng)時(shí)高爐相應(yīng)的焦比分別是400 kg/t，377 kg/t，355 kg/t與353 kg/t，隨煤比的增加焦比不斷降低。但是，噴煤量與置換比不相稱，因?yàn)殡S煤比的增加，置換比越來(lái)越少，每增加20 kg煤比，置換的

7、焦比分別為23 kg/t，22 kg/t與2.0 kg/t，開始時(shí)置可以換20 kg/t左右，最后只能置換2.0 kg/t焦比。說(shuō)明當(dāng)富氧量為2.0 %，煤比由160 kg/t增加到180 kg/t，置換比接近零，其效果甚微，故不宜實(shí)施。圖8-3 富氧2.0 % 煤比不同時(shí)風(fēng)口前煤粉燃燒率的變化曲線1煤比120 kg/t，曲線2煤比140 kg/t, 曲線3煤比160 kg/t，曲線4煤比180 kg/t圖8-4 富氧3.0 %煤比較高時(shí)風(fēng)口前煤粉燃燒率的變化曲線1煤比160kg，曲線2煤比180kg8.1.3. 高富氧量、高煤比時(shí)的試驗(yàn)結(jié)果圖8-4為富氧3.0 %，而煤比不同時(shí)的結(jié)果(這是高

8、富氧、高煤比時(shí)的情況)。由圖可見，在距風(fēng)口前端600 mm之前(13點(diǎn))，160 kg/t煤比燃燒情況略高于180 g/t燃燒率。第5點(diǎn)后，曲線之間的差別不大，而且，燃燒率也都很高。表明此時(shí)煤粉燃燒率還有潛力，如果再增加20 kg/t左右的煤比，從煤粉燃燒率看也是可行的。由不同富氧量、不同煤比時(shí)的燃燒結(jié)果看，粗煤粉與細(xì)煤粉二者的燃燒規(guī)律基本上相似。8.2. 粗煤粉與細(xì)煤粉噴吹時(shí)的效果對(duì)于細(xì)粒煤粉和粗粒煤粉在試驗(yàn)中，都從風(fēng)口燃燒區(qū)采集了大量的試樣。將檢測(cè)的煤粉燃燒率的結(jié)果對(duì)比如下：- 低富氧量、高煤比較時(shí)粗煤粉與細(xì)煤粉在風(fēng)口前燃燒效果 圖8-5為富氧量低 (1.0 %) 煤比較高 (160 kg

9、/t) 時(shí)粗粒煤粉與細(xì)粒煤粉比較，從圖可知，在風(fēng)口2、3點(diǎn)的燃燒率都不高，約為20 %左右，結(jié)果很不理想。但在第4點(diǎn)之后燃燒率才不斷上升，先后也達(dá)到80 %以上。粗煤粉與細(xì)煤粉的燃燒率相差不大，燃燒率變化規(guī)律也基本類似。- 中等富氧量、煤比較低時(shí)粗煤粉與細(xì)煤粉風(fēng)口前燃燒效果 在圖8-6中比較了富氧2.0 %、煤比120 kg/t時(shí)，粗粒煤粉與細(xì)粒煤粉的燃燒效果。從風(fēng)口第3點(diǎn)時(shí)開始，煤粉燃燒率升高很快，都達(dá)到80 %以上，燃燒情況明顯好于圖8-5。雖然在圖8-6中二條曲線比較接近，但仍可以發(fā)現(xiàn)粗粒度煤粉的燃燒率仍高于細(xì)粒度煤粉。由于在風(fēng)口前端附近，煤粉燃燒率都已經(jīng)很高，如果考慮到經(jīng)濟(jì)地利用氧氣，

10、再增加3040 kg/t左右的煤比，也可達(dá)到較高的燃燒率，通過(guò)實(shí)踐也證明了以上的結(jié)果。- 中等富氧量，煤比較高時(shí)的粗煤粉與細(xì)煤粉風(fēng)口前燃燒效果對(duì)比 圖8-7給出了，富氧2.0 %和煤比160 kg/t的粗粒度和細(xì)粒煤粉試驗(yàn)的結(jié)果。由于富氧與煤比都處于較高水平，雖然煤粉在風(fēng)口前端附近的燃燒率都比較高，但遠(yuǎn)未達(dá)到圖8-6的水平。結(jié)果說(shuō)明，富氧不變，而煤比增加時(shí)，不管煤粉是粗還是細(xì)，其燃燒率都將降低，但是在這種情況下，粗粒度的燃燒率明顯好于細(xì)粒的。圖8-5 富氧1.0 %煤比160 kg/t風(fēng)口前煤粉燃燒率的變化曲線1粗粒煤粉，曲線2細(xì)粒煤粉圖8-6 富氧2.0 %煤比低120 kg/t風(fēng)口前煤粉燃

11、燒率的變化曲線1粗粒煤粉，曲線2細(xì)粒煤粉圖8-7 富氧2.0 % 煤比160kg/t風(fēng)口前煤粉燃燒率的變化曲線1粗粒煤粉，曲線2細(xì)粒煤粉圖8-8 富氧3.0 %，煤比160 kg/t風(fēng)口前煤粉燃燒率的變化曲線1粗粒煤粉，曲線2細(xì)粒煤粉- 高富氧、煤比也較高時(shí)，粗煤粉與細(xì)煤粉在風(fēng)口前燃燒效果圖8-8為富氧3.0 %煤比160 kg/t左右時(shí)粗粒煤粉與細(xì)粒煤粉燃燒率。粗粒度的煤粉燃燒率明顯地好于細(xì)粒煤粉。與圖8-7相比，在煤比相同時(shí)，富氧率從2.0 %增加到3.0 %時(shí)，細(xì)粒度煤粉在風(fēng)口區(qū)的燃燒率比富氧2.0 %時(shí)要高，。8.3. 粗粒煤粉與細(xì)粒煤粉對(duì)燃燒率影響二種不同粒度煤粉的燃燒率，在相同的富

12、氧與煤比條件下的結(jié)果如下：- 富氧率不高，且煤比較低時(shí)，粗、細(xì)粒度煤粉的燃燒率相差不大，粗粒度煤粉燃燒率還稍高于細(xì)粒煤粉；- 當(dāng)富氧量升高，煤比也升高時(shí)，粗粒度煤粉的燃燒效果明顯好于細(xì)粒煤粉；- 當(dāng)富氧率高達(dá)3.0 %時(shí)，粗粒度煤粉的燃燒率明顯高于細(xì)粒煤粉。- 安鋼將小于200目煤粉粒度由70 %左右放寬到3050 %左右，在一定程度上可以提高燃燒率，保證高爐順行，同時(shí)又可以提高磨煤量。- 根據(jù)實(shí)驗(yàn)室研究，煤粉粒度對(duì)燃燒性的影響與煤的品種有關(guān)，而且，采用粗粒煤粉需要高風(fēng)溫與高富氧相配合才能達(dá)到較好的效果。8.4. 粗粒煤粉燃燒時(shí)微觀檢測(cè)分析特點(diǎn) 對(duì)于粗粒度煤粉的風(fēng)口試樣，共取樣和分析一百多個(gè)。從大量的檢測(cè)分析結(jié)果看，具有以下特點(diǎn)：- 燃燒后炭的結(jié)構(gòu)變化很大，形成了一些中間過(guò)渡結(jié)構(gòu)物，如大小氣孔，大小氣泡，塊狀物。骨架狀物都明顯地減少；- 未燃煤粉顏色(反射率)從深到淺