高爐噴煤安全8章

1、北京科技大學碩士學位論文8 高爐噴吹粗粒煤粉的效果2000年10月，安鋼煉鐵廠1號高爐在進行噴煤系統(tǒng)改造后，進行了噴吹粗粒度煙煤的實驗。實驗采用煤粉粒度小于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將噴吹粗粒度時風口前煤粉燃燒率的變化及其未燃煤粉微觀結構特點分析如下。8.1. 風口前粗粒煤粉燃燒率的變化規(guī)律8.1.1. 煤比相同，富氧量不同時的試驗結果圖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)內與風口不同距離各點煤粉燃燒率的變化情況 (點17距離風口分別為0 mm、100

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

3、)，曲線1，風口2、3點處燃燒率很低，只有2030 %，這表示風口前由于富氧低，煤粉噴吹量過大燃燒情況很不好，即1.0 %富氧與160 kg/t煤比不匹配，煤比大約高出適當量約為30 kg/t左右；- 當富氧提高到2.0 %，煤比160 kg/t時，燃燒率明顯提高，即圖8-1上曲線2，風口的2、3點的燃燒率提高到5070 %，此時煤比與富氧量較適應，煤粉燃燒率比較高；- 當富氧量提高到3.0 %，而煤比160 kg/t時，即圖8-1上曲線3風口2、3點圖8-1 煤比160 kg/t，富氧不同時風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，富氧不同時風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。- 試驗結果表明3.0 %的富氧與180 kg/t左右的煤比相匹配。當煤比提高到180 kg/t之后，富氧為2.0 %與3.0 %時煤粉的燃燒率如圖8-2所示，煤比相同(180 kg/t)，富氧不同時，從圖對應曲線可知，在煤比180 kg/t，富氧率2.0 %時燃燒率偏低，風口3、4點燃燒率只有1035 %；當富氧量從2.0 % 增至3.0

5、%時，對應于180 kg/t時的煤比燃燒率，風口3、4點高到8088 %，燃燒率顯著提高。8.1.2. 富氧相同、煤比不同時的試驗結果 圖8-3為富氧2.0 %，而煤比不同的實驗結果 (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，富氧量相對減少，曲線位置依次降低，即燃燒率不斷降低。- 2.0 %富氧時，120 kg/t煤比時的效果最好，在圖8-3中曲線的位置最高。由于氧多煤少，風口2、3、4點的燃燒率分別高達70 %、80 %與90 %。從達到最佳經濟效果觀點看，氧有些浪費，故提高煤比還有潛力。- 2.

6、0 %富氧時，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時高，但比較適中，而且140 kg/t時仍高于160 kg/t時的燃燒率；- 在180 kg/t煤比的燃燒率最差，主要由于煤比過高而富氧不足致使燃燒率很低，其中風口2、3點連10 %都不到，不少煤粉隨煤氣從爐頂逸出，造成很大浪費。由于煤比過高，所以噴煤比與富氧率不相適應。- 由生產數據，當時高爐相應的焦比分別是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，因為隨煤比的增加，置換比越來越少，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，開始時置可以換20 kg/t左右，最后只能置換2.0 kg/t焦比。說明當富氧量為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，故不宜實施。圖8-3 富氧2.0 % 煤比不同時風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 %煤比較高時風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、高煤比時的試驗結果圖8-4為富氧3.0 %，而煤比不同時的結果(這是高

8、富氧、高煤比時的情況)。由圖可見，在距風口前端600 mm之前(13點)，160 kg/t煤比燃燒情況略高于180 g/t燃燒率。第5點后，曲線之間的差別不大，而且，燃燒率也都很高。表明此時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、不同煤比時的燃燒結果看，粗煤粉與細煤粉二者的燃燒規(guī)律基本上相似。8.2. 粗煤粉與細煤粉噴吹時的效果對于細粒煤粉和粗粒煤粉在試驗中，都從風口燃燒區(qū)采集了大量的試樣。將檢測的煤粉燃燒率的結果對比如下：- 低富氧量、高煤比較時粗煤粉與細煤粉在風口前燃燒效果 圖8-5為富氧量低 (1.0 %) 煤比較高 (160 kg

9、/t) 時粗粒煤粉與細粒煤粉比較，從圖可知，在風口2、3點的燃燒率都不高，約為20 %左右，結果很不理想。但在第4點之后燃燒率才不斷上升，先后也達到80 %以上。粗煤粉與細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、煤比較低時粗煤粉與細煤粉風口前燃燒效果 在圖8-6中比較了富氧2.0 %、煤比120 kg/t時，粗粒煤粉與細粒煤粉的燃燒效果。從風口第3點時開始，煤粉燃燒率升高很快，都達到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)現粗粒度煤粉的燃燒率仍高于細粒度煤粉。由于在風口前端附近，煤粉燃燒率都已經很高，如果考慮到經濟地利用氧氣，

10、再增加3040 kg/t左右的煤比，也可達到較高的燃燒率，通過實踐也證明了以上的結果。- 中等富氧量，煤比較高時的粗煤粉與細煤粉風口前燃燒效果對比 圖8-7給出了，富氧2.0 %和煤比160 kg/t的粗粒度和細粒煤粉試驗的結果。由于富氧與煤比都處于較高水平，雖然煤粉在風口前端附近的燃燒率都比較高，但遠未達到圖8-6的水平。結果說明，富氧不變，而煤比增加時，不管煤粉是粗還是細，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粒的。圖8-5 富氧1.0 %煤比160 kg/t風口前煤粉燃燒率的變化曲線1粗粒煤粉，曲線2細粒煤粉圖8-6 富氧2.0 %煤比低120 kg/t風口前煤粉燃

11、燒率的變化曲線1粗粒煤粉，曲線2細粒煤粉圖8-7 富氧2.0 % 煤比160kg/t風口前煤粉燃燒率的變化曲線1粗粒煤粉，曲線2細粒煤粉圖8-8 富氧3.0 %，煤比160 kg/t風口前煤粉燃燒率的變化曲線1粗粒煤粉，曲線2細粒煤粉- 高富氧、煤比也較高時，粗煤粉與細煤粉在風口前燃燒效果圖8-8為富氧3.0 %煤比160 kg/t左右時粗粒煤粉與細粒煤粉燃燒率。粗粒度的煤粉燃燒率明顯地好于細粒煤粉。與圖8-7相比，在煤比相同時，富氧率從2.0 %增加到3.0 %時，細粒度煤粉在風口區(qū)的燃燒率比富氧2.0 %時要高，。8.3. 粗粒煤粉與細粒煤粉對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果如下：- 富氧率不高，且煤比較低時，粗、細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粒煤粉；- 當富氧量升高，煤比也升高時，粗粒度煤粉的燃燒效果明顯好于細粒煤粉；- 當富氧率高達3.0 %時，粗粒度煤粉的燃燒率明顯高于細粒煤粉。- 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，同時又可以提高磨煤量。- 根據實驗室研究，煤粉粒度對燃燒性的影響與煤的品種有關，而且，采用粗粒煤粉需要高風溫與高富氧相配合才能達到較好的效果。8.4. 粗粒煤粉燃燒時微觀檢測分析特點 對于粗粒度煤粉的風口試樣，共取樣和分析一百多個。從大量的檢測分析結果看，具有以下特點：- 燃燒后炭的結構變化很大，形成了一些中間過渡結構物，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