冶金能源
ENERGY FOR METALLURGICAL INDUSTRY春节习俗作文
Vol. 40 No. 2Mar. 2021
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唐钢本部高炉喷吹煤结构优化与实践
**河钢集团唐钢公司专家课题计划(技术类)(ZJ20 -07J)
收稿日期：2020-10-20
司新国(1980 -)，高级工程师;063000河北省唐山市。
司新国1方丽平1崔晓冬1余雪峰2黄亚玲1胡金波1
(1.河钢集团唐钢公司炼铁厂，2.北京科技大学钢铁冶金新技术国家重点实验室)
摘要唐钢本部受外围条件影响高炉入炉矿结构频繁变化，通过配加优质无烟煤来优化高 炉配煤结构，已成为高炉稳定、顺行、提产、降本的支撑条件。高炉喷吹煤粉在配加无烟煤8
号与无烟煤9号时，混合煤粉灰分、挥发分、硫分分别为& 30%、21.69%、0. 35% ，符合政 府工业用煤相关规定(当前最严技术标准)；保证了高炉燃料比降低3. 91kg 、6.16kg，煤比提 升4. 13kg 、5.63kg，高炉有效利用系数增加O.llt/ (m 3 • d)、0. 19 t/ (m 3 • d)；吨铁成本降
低了 1.31元、39.01元。综上所述，唐钢本部通过优化配煤生产实践，实现了煤粉环保达标、
技术指标提升、生铁成本降低多重预定目标。
关键词高炉喷吹煤无烟煤结构成本技术指标文献标识码：A
文章编号：1001 -1617 (2021) 02-0013 -04
Optimization and practice of spray - blow - coal structure
in Tangsteel headquarters
Si Xinguo 1 Fang Liping 1 Cui Xiaodong 1 She Xuefeng 2 Huang Yaling 1 Hu Jinbo 1
(1. Ironmaking Plant, Hebei Group Tangsteel Company ,
2. University of Science and Technology Beijing)
Abstract It is important supporting conditions of running steadily , direct motion , increasing produc
tion and cost reduction to optimize coal blending structure o£ blast furnace through with adding high -
u盘有写保护quality anthracite , becau it changes frequently about ore feeding structure of blast furnace with affect ing by external conditions. It complies with relevant government regulations on industrial coal about ash
content , fugitive constituent , sulfur content respectively with 8. 30% , 21.69%, 0.35% if it is
matched by using anthracite coal No. 8 and coal No. 9 in spray blow coal. It ensures that the fuel ratio
of BF is reduced 3. 91kg and 6. 16kg, coalratio is incread by 4. 13kg and 5. 63kg, effective utiliza tion coefficient is incread by 0. lit/ (m 3 • d) and 0. 19t/ ( m 3 • d) , and iron cost per ton is re
duced by 1. 31 yuan and 39. 01 yuan. In summary, it achieves multiple goals of meeting with
coals environmental standards , improvement of technical indicators , and increasing with pig iron cost through
optimizing coal bending in blast furnace in Tangsteel headquarters.
Keywords spray blow coal anthracite coal structure cost technical index
在长流程占主导地位的钢铁生产环节，生铁 成本占钢材成本比重的70%以上⑷。唐钢高炉
系统燃料消耗成本占炼铁成本40% ，占钢材成 本的28%。其中喷吹煤粉成本占7%，占钢材成 本的5%，可见在高炉系统喷吹煤粉是控制燃料
消耗及成本的重要环节。
喷吹煤粉研究主要集中在：(1)提高烟煤 配比，降低燃料结构成本，烟煤配比的提高有利 于降低。2浓度的需要，当烟煤配比为70%时, 燃烧率上升幅度及理论置换比达到最大值⑵; (2)通过非等温热重分析法测定着火温度、燃
尽温度、最大燃烧速率和平均燃料速率，研究单
品种煤粉对高炉喷吹混合煤燃料性的影响，并逐 步摸索配煤方案[3-4]; (3)实施与提高煤比相
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适应的改善入炉原燃料质量、优化高炉各项操作制度、加强日常外围管理等措施，从而降焦增煤，实现降本增效［5-6］;(4)寻求新的、廉价的含碳物质替代煤粉资源，在满足生产需求的同时降低燃料成本一何。
文章选取唐钢本部南区3200m3高炉为工业实验研究对象，以高炉生产稳定、顺行为基础，结合前文理论与实践经验，确定烟煤配比40%的控制基准，探索国产与进口新无烟煤煤种的使用，使经济与技术指标逐步改善，同时满足环保对喷吹煤的要求。
1单品种煤粉的工业分析成分
常用煤和新品种无烟煤的化学成分分别如表1和表2所示。常用煤包括8种煤烟煤、7种无烟煤。在工业生产过程中，新无烟煤煤种替代相应的无烟煤1号。
表1唐钢本部常用煤化学成分
名称C/%A/%V/%S/%Mt/%热值/kJ.kg-1烟煤1号61.95 6.0032.030.3419.005422烟煤2号5&45 6.1936.900.2813.805799烟煤3号58.978.1734.370.3215.045805烟煤4号59.757.8733.730.2515.205691烟煤5号5&058.1234.670.3316.305536烟煤6号57.58 6.8236.350.4816.005568烟煤7号61.77 6.1232.490.4517.305659烟煤8号59.11 6.683氐270.3416.045648无烟煤1号79.8711.908.790.798.816650无烟煤2号79.029.9911.920.419.146817无烟煤3号82.1710.207.650.799.276719无烟煤4号84.52&627.040.937.646973无烟煤5号83.2110.40 6.810.369.576541无烟煤6号78.169.6412.890.668.986831无烟煤7号78.4811.4010.070.7511.706176
表2新品种无烟煤化学成分
名称C/%A/%V/%S/%Mt/%热值/kJ.kg-1无烟煤8号81.969.62&710.168.916844
进口无烟煤9号81.558.819.840.2812.307536
从表1可知，烟煤中灰分大于8%的有2种，挥发分大于35%的有3种，硫含量大于0.4%的2种，热值低于5500kJ仅有1种；无烟煤中固定碳含量大于80%有3种，灰分大于10%的有4种，挥发分大于10%的有3种，硫含量低于或者接近0.4%的有2种，热值低于6500kJ的仅有1种。表2中新品种无烟煤灰分、挥发分、硫含量、热量好于常用无烟煤，固定碳 含量高于80%，整体性能优于常用无烟煤。
2工业生产实验方案
工业生产实验方案为：国内无烟煤8号逐步替代常用无烟煤］号；进口无烟煤9号再逐步替代无烟煤8号，具体方案见表3。
3无烟煤替代前后变化
3.1混合煤化学成分
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工业实验过程中混合煤粉、工艺烟煤、工艺无烟煤的化学成分如表4。伴随新品种无烟煤8号及进口无烟煤9号的配加，无烟煤固定碳含量增加约1个百分点，灰分降低约1个百分点，挥发分降低约0.2个百分点，硫含量从0.78%逐步降低至0.16%、0.38%；烟煤固定碳提高2个百分点，灰分在配加无烟煤8号时持平、更换无烟煤9号时降低约0.60个百分点，挥发分降低约1.70个百分点，硫含量稳定。通过品种优
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表3工业生产实验方案%方案时间烟煤无烟煤1号/其它无烟煤无烟煤8号无烟煤9号合计方案12018-12-014060100方案22019-01-164030100方案32019-02-014060100方案42020-04-05403030100方案52020-04-09402040100方案62020-05-204060100注：执行方案6时，如出现无烟煤9号临时紧张，适
量补充无烟煤1号；方案3无烟煤8号不足时，补充无烟煤1号。
表4喷吹煤化学成分%
方案
混合煤粉工艺无烟煤工艺烟煤
C A d V迪S C A d%S C Ad%S
方案170.299.3920.970.6080.6210.509.470.7859.497.2435.110.31方案271.379.2019.800.6180.1910.909.720.8159.58&3434.660.30方案370.80&6220.710.3481.479.839.320.3461.197.3133.410.32方案470.708.6521.310.2681.529.809.280.1661.777.2632.600.33方案570.908.3521.420.3081.489.799.290.2861.52 6.5733.430.30方案671.07&3021.690.3581.609.479.260.3861.33 6.6733.430.32
化，单品种无烟煤和烟煤化学成分逐步改善。
综上所述，高炉喷吹混合煤粉，固定碳提高0.7个百分点(与单品种计算成分比，差值在检测误差范围
内)，灰分降低1个百分点，挥发分略有增加，升高约0.70个百分点，硫含量降低显著，降低0.30个百分点。符合政府工业用煤相关规定(当前最严技术标准)，即燃用煤炭中硫和灰分的含量分别低于0.4%和12.5%o
3.2替代前后技术指标
自2019年初开始优化配煤结构技术以来，高炉技术指标进步，具体结果如表5。随着新煤种的增加，高炉燃料比降低了3.91kg、6.16kg，煤比提升了4.13kg、5.63kg；在使用无烟煤9号时，煤比稳定实现了集团设定的150kg攻关指标；高炉有效利用系数提升显著，从2.38t/(m3•d)提高至2.49t/(m3•d)、2.57t/(m3-d)，分别提高0.11t/(m3•d)、0.19t/(m"•d)o
在执行方案2时，高炉技术指标变差。当实验煤比提高到155kg/t时，燃料比提高6.67kg，高炉有效利用系数降低0.06t/(m3-d)o结合现有原燃料条件及外围环境的影响，后续工业实验方案降低了煤比，直至全无烟煤9号时煤比提高至150kg/t，该工艺实验结果与项目组曾经报道相一致充分证明了煤粉结构优化措施是唐钢现有生产模式下，高炉稳产、提产、降本增 效的基础。
3.3替代前后成本分析
在成本效益分析中，单品种物料入厂干基价格采用阶段性加权价格，如表6所示。公司常用煤煤种供
应商相对固定，新煤种8号供应商与原煤种一致，无烟煤9号采取大批量期货定价方式，价格锁定，因此单品种加权价格不影响喷煤结构整体效益分析。按照表3的煤粉结构、表5的技术指标及表6的燃料价格，其成本变化如表7。
表5不同方案高炉技术指标
方案燃料比煤比焦比利用系数系数折算日产量kg/t kg/t kg/t t/(m3•d)t
方案1536.03144.48391.54 2.387619.20方案2542.70154.61388.09 2.327433.17方案3532.12148.61383.51 2.497979.32方案4530.2014&16382.03 2.578228.73方案5532.0514&08383.97 2.518022.08方案6529.87150.11379.76 2.578212.33
犀牛英语
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表6不同方案条件下燃料价格JG/t 综合入炉焦炭烟煤无烟煤1号无烟煤8号可变费用基准21966509601169120
表7不同方案条件下成本分析7G/t
单因素成本与方案1相比
万茶
焦炭烟煤无烟煤固定费用燃料成本成本合计燃料成本固定费用综合成本方案1859.8337.5683.22120.00980.621100.620.000.000.00
方案2852.2540.2098.75122.97991.201114.1710.58 2.9713.55
方案3842.1938.64104.23114.25985.061099.31 4.44-5.75-1.31
方案4838.9538.5290.50110.27967.97107&24-12.65-9.73-22.38方案5843.203&5085.98113.57967.681081.25-12.94-6.43-19.37方案6833.9639.037&09110.53951.081061.61-29.54-9.47-39.01
除方案2在尝试大煤比实验失败(燃料原料成本增加10.58元/t，产量影响固定费用升高2.97元人，综合成本提高13.55元/t)外，其他方案均取得降本效果。其中方案3的无烟煤全部使用无烟煤8号，燃料原料提高4.4455/1，但日产量提高360.12t，固定费用降低5.75元人，综合成本降低1-31元/t；方案6为无烟煤全部使用无烟煤9号，燃料成本与固定费用同时降低，且燃料成本降低显著，达到吨铁降低29.54元，实现了吨铁综合成本降低39.01元。
4分析与解释
通过配加优质无烟煤取得了较好的技术指标与降本效果，主要原因如下：
(1)在高炉冶炼过程中，60%-80%的硫来源于焦炭与煤粉，因此需要严格控制喷吹煤粉的硫含量。一般高炉硫负荷减少0.1%，燃料比降低3%~6%，产量提高2%，而且与富氧率、铁水温度、铁水硅含量及风温相关［12-14］o本工业试验方案，在稳定的工艺条件下，喷吹煤硫含量由0.6%降低至0.3%或0.35%，有利于降燃料比与提高产量。
(2)在高炉下部使用发热值高的煤粉，可保证下部热平衡，且流向炉身部位的还原煤气量减少，燃料比降低［切。工业试验过程中采用的无烟煤8号与9号，热值较无烟煤1号提高约300kJ、900kJ，有利于降燃料比、提产量。
(3)在高炉大喷煤时，未燃烧煤粉在高炉上部粘附在焦炭表面，参与C02反应，保护焦炭；但在下部对炉渣黏度的影响，不利于高炉冶炼［词。唐钢本部实际工业试验过程，为控制煤粉输送及传热效率，改善炉渣黏度，实际煤粉灰分降低约1个百分点。
综上所述，高炉喷吹煤粉硫含量降低、灰分降低、热值增加有利于高炉产量增加、燃料比降低，再结合燃料价差，在一定的范围内，有利于降低生铁成本。
5结论
(1)通过配加优质无烟煤，高炉喷吹煤粉的灰分、挥发分以及硫含量得到了有效控制，分别为&30%、21.69%、0.35%，符合政府工业用煤相关规定。
(2)在高炉使用无烟煤8号、无烟煤9号替代原无烟煤后，高炉技术指标提升显著。对应的高炉燃料比降低了 3.91kg、6.16kg，煤比提升了4.13kg、5.63kg，高炉有效利用系数增加了0.11t/(m3•d)0.19t/(m3•d)o
(3)受市场价格影响，吨铁成本降本差异较大。无烟煤8号可使生铁成本降低1.31元/t，而无烟煤9号降本效果更加明显，可以使生铁成本降低39.01元。
(4)在高炉入炉矿结构频繁变化时，通过配加优质无烟煤来优化高炉配煤结构，是保障高炉稳定、顺行、提产、降本的支撑条件。
(下转第54页)
54ENERGY FOR METALLURGICAL INDUSTRY Mar.2021表5喷头射流等速度线截面面积cm2亠土亠*
-------------------------------------------参考文献
压力P/MPa-
迅雷激活码
枪位/mm
极差130015001700
L02795406552601270
0.92732406751111335
0.82740434359111603
极差63276800
3结语
(1)试验喷头合理的吹氧压力为0.9MPa左右，合理的操作枪位为1600~2000mm。
厨师沙拉(2)在试验压力和枪位条件下，喷头的射流中心线与喷孔中心线偏移距离均小于等于30mm，可以满足使用要求。
(3)射流等速度线截面面积测试结果表明，枪位对射流截面面积的影响程度大于压力的影响，增加枪位，射流截面面积显著增加，因此在 实际吹炼过程中枪位是控制熔池反应速度的有效手段。
什么是磁性(上接第16页)
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