专利名称：一种高炉喷煤添加布袋灰的方法
技术领域：
本发明属于炼铁领域，特别涉及一种高炉喷煤添加布袋灰的方法。
背景技术：
现有技术当中，为降低焦比，高炉喷煤采用喷吹煤粉的方法。而随着对环保的要求不断的提高和减少对水的污染，采用布袋收集经重力法除尘后高炉煤气中细粉尘的方法代替原有洗涤塔除尘的方法，得到的是便于运输和储存的干灰。这些干灰亦称作布袋灰，通常作为烧结的原料制作烧结球团。由于布袋灰比较细，在制作烧结球团时不但会产生粉尘污染，而且影响烧结球团烧结过程的透气性，增加了钢铁厂的能耗，影响了环保水平。
发明内容
本发明目的是要解决用布袋灰制作烧结球团影响透气性和细粉尘所带来的环保问题，同时还可以对布袋灰中的碳在高炉内循环使用并利用布袋灰中含有的铁氧化物提高煤粉的燃烧率。
一种高炉喷煤添加布袋灰的方法，其特征在于在高炉喷煤的煤粉中添加重量百分比为2-8％的布袋灰。在富氧率小于3％的条件下，布袋灰的添加量，保持在4％以下为宜。随着富氧率的增加，布袋灰的添加量可以增加，在高炉风温保持在1150℃以上，再每增加布袋灰2％，富氧率需要增加1％。
根据考虑高温下部分SiO2还原的高炉风口前理论燃烧计算的模型，对添加布袋灰量对风口前理论燃烧温度的影响进行了计算，见表1。
表1 高炉风口前理论燃烧温度的计算结果℃
由表1可以看出，考虑SiO2的还原与不考虑SiO2的还原所得到的理论燃烧温度相差近30℃。布袋灰的添加量每增加2％，风口前的理论燃烧温度要下降3.1℃。
测定布的袋灰加入量对煤粉燃烧率影响的平均值见表2。在有无富氧的条件下，布袋灰添加量都是在4％时的最大，富氧后添加量变化对燃烧率的影响要比无富氧的影响小。在富氧率不到3％的条件下，采用布袋灰的添加量4％的效果为好。在富氧率在3％以上，布袋灰的添加量可以达到8％。
在高炉生产上，从风口喷入的煤粉不可能完全燃烧，即燃烧率不能到达100％，增加煤粉在风口前的燃烧率对提高喷煤比和置换比有利。由于布袋灰中含有铁氧化物，在高温下与碳还原成铁，会消耗部分煤粉中的碳，相当于增加了氧，达到提高燃烧率的效果。铁氧化物与碳的还原反应是强吸热反应，如果加入量过多，会使温度降低对燃烧率起到负面的影响。所以布袋灰的添加量超过4％，再每增加布袋灰2％，富氧率需要增加1％。
表2 布袋灰添加量对煤粉燃烧率的影响(平均值)％
由于布袋灰中的主要成分是铁氧化物，布袋灰的干密度要比煤粉要高出许多。通常煤的干密度为1.5左右，而铁矿的干密度为5.2左右，添加布袋灰后是否会对煤粉的输送和制粉过程中产生不利的影响是倍受关注的问题。
表3对比了采用筛分方法得到喷吹煤粉和布袋灰的平均粒度，布袋灰＜200目的比例比喷吹煤粉高出近9％，100～200目和50～100目分别低了7％和2％左右。
表-3 高炉喷吹煤和布袋灰的粒度分布(平均值)％
布袋灰不同粒度的含碳量、含硫量和Fe++的含量如表4所示。由于硫主要来自焦炭，Fe++含量基本上是与Fe的含量成正比。在表-4中明显可以看出，小颗粒的碳含量要远小于大颗粒的含量，而Fe++的含量是小颗粒大于大颗粒。即含铁的氧化物绝大部分在＜100目，而主要的部分＜200目，而含碳物质主要在＞100目。
表4 布袋灰不同粒度的含碳量、含硫量和Fe++含量(平均值)％
颗粒在运动过程中的动能与质量和速度的平方成正比，而质量与体积和密度成正比，体积与半径的立方成正比。200目为0.074mm，100目为0.149mm，50目为0.297mm。在相同的速度条件下，200目的布袋灰和100目煤粉的动能的比值为0.87，而100目的布袋灰和50目煤粉的动能的比值仅为0.44。即使假定布袋灰的添加量达到8％，在输送需要的动能上，相当于低于100目煤粉颗粒增加了6％，50目的煤粉增加了2％的水平，大于50目的增加0.02％所增加的动能。目前一些厂家将煤粉的粒度放宽，100～200目达到50％左右，在输送过程中没有发生任何问题。布袋灰的添加量在8％对煤粉的输送不会带来本质上的影响。如果添加量4％的水平影响就更小了。布袋灰是直接加入到磨煤机中，由于其粒度比煤粉要细，在干燥的过程中可以与煤粉进行充分的混合。在实验室的试验过程中发现由于布袋灰较细，与空气接触后非常容易吸水，考虑该因素后，需要在磨煤过程中提高热风带入的热量。布袋灰中主要的物质是铁氧化物，而且不存在铁，如果温度高，铁氧化物会被碳还原，该还原过程是个强吸热过程，从某种意义上讲，在喷煤过程中添加布袋灰对安全是有利的。
在高炉喷煤过程中添加高炉的布袋灰，可以对布袋灰中的碳在高炉内循环使用，同时利用布袋灰中含有的铁氧化物可以提高煤粉的燃烧率。另外将布袋灰这种细粉尘在高炉喷煤过程使用后，不再作为烧结的原料，可以提高烧结过程的透气性和减少细粉尘在烧结—高炉过程中循环，提高钢铁厂的环保水平和降低能耗。
具体实施例方式
在1200m3高炉、风压0.3MPa、风量2800m3/min、富氧率2.0％，压力0.7MPa，由在进入热风炉的冷风管道入，风温1180℃，喷煤比为150kg/t，焦比350kg/t，产量3000t/d，渣量280kg/t，生铁合格率100％，布袋灰加入量为4％。喷吹的煤粉和布袋灰量保持在150kg/t，高炉的产生参数保持不变。
效益分析布袋灰中含有20％左右的碳，它们在风口前燃烧可以直接代替煤粉。另外布袋灰中的含铁氧化物对煤粉的燃烧有较大的促进作用，进入布袋灰的量在4％，煤粉的燃烧率最高。高炉喷吹的煤粉(包括运输、制粉等)其价格在630元/吨左右，而作为烧结的返料低于20元/吨。按高炉喷煤量在150kg/吨，每吨铁添加的布袋灰为6.0kg。综合考虑碳含量和燃烧率的增加，添加的布袋灰可以起到代替煤粉的作用。在年生产105万吨生铁时，每年喷吹6300吨的布袋灰，代替部分煤粉和含铁炉料，直接经济效益362万元。由于添加布袋灰是与原煤一起进入到磨煤机中，对于已有多个布料仓的，不需添加任何设备，即使单独为布袋灰建立储料仓，由于其量不大，一次性投资不会超过100万元。
权利要求
1.一种高炉喷煤添加布袋灰的方法，其特征在于在高炉喷煤的煤粉中添加重量百分比为2-8％的布袋灰。
2.如权利要求1所述一种高炉喷煤添加布袋灰的方法，其特征在于在富氧率小于3％的条件下，布袋灰的添加量，保持在4％为宜，随着富氧率的增加，布袋灰的添加量应随着增加，在高炉风温保持在1150℃以上，再每增加布袋灰2％，富氧率需要增加1％。
全文摘要
一种高炉喷煤添加布袋灰的方法，属于炼铁领域。其特征在于在高炉喷煤的煤粉中添加重量百分比为2－8％的布袋灰。在富氧率小于3％的条件下，布袋灰的添加量，保持在4％为宜，随着富氧率的增加，布袋灰的添加量应随着增加，在高炉风温保持在1150℃以上，再每增加布袋灰2％，富氧率需要增加1％。在高炉喷煤过程中添加高炉的布袋灰，可以对布袋灰中的碳在高炉内循环使用，同时利用布袋灰中含有的铁氧化物可以提高煤粉的燃烧率。另外将布袋灰这种细粉尘在高炉喷煤过程使用后，不再作为烧结的原料，可以提高烧结过程的透气性和减少细粉尘在烧结－高炉过程中循环，提高钢铁厂的环保水平和降低能耗。
文档编号C21B7/22GK1743465SQ20051008644
公开日2006年3月8日 申请日期2005年9月19日 优先权日2005年9月19日
发明者韩庆, 丁汝才, 吴铿, 郑涛, 吴燕一, 江东才, 王效东, 李志毅 申请人:秦皇岛首秦金属材料有限公司, 北京科技大学