沙钢5800+m3高炉的合理喷煤比分析

雷鸣,等:沙钢5800m 3高炉的合理喷煤比分析第5期·27·

越容易发生。因此,高炉一般使用氧过剩系数来衡量碳和氧的比例,如式(1)所示[4]。

E XO =Q f

×φ(O 2)×60/n 1

Q coal M /n 2

(1)

式中:E XO 为氧过剩系数;Q f 为风量,m 3

/min ;φ(O 2)为鼓风氧体积分数,%;M 为喷吹煤粉量,kg/h ;

n 1为送风风口数;n 2为喷吹煤粉的风口数;Q coal 为煤粉完全燃烧时的理论耗氧量,m 3/kg 。

煤粉完全燃烧时的理论耗氧量计算公式如式(2)所示。

Q coal =22.4æèöø

112w ()C coal +14w (H coal )-132w (O coal )(2)

式中:w ()C coal 为煤粉中的碳质量分数,%;w (H coal )为煤粉中的氢质量分数,%;

w (O coal )为煤粉中的氧质量分数,%。

宝钢曾对未燃煤粉的结构形态进行过详细的分析[5],沙钢5800m 3高炉在2013年喷煤比曾达到了200kg/t 以上。为了研究煤粉的利用率,沙钢研究院对除尘灰取样进行了岩相分析,测定了未燃煤粉的质量分数,结果如图1所示。当喷煤比超过195kg/t 时,除尘灰中的未燃煤粉显著增加。随着喷煤比的增加,若富氧没有相应提高,则氧过剩系数逐渐降低,碳氧比增加,将导致煤粉不完全燃烧,使除尘灰中的未燃煤粉增加。根据沙钢高炉经验,沙钢高炉一次灰中的未燃煤粉不超过1%时,不会影响高炉的顺行,以此为标准,则该高炉的氧过剩系数不宜低于0.71,在原燃料和操作稳定条件下喷煤比不宜高于195kg/t

沙钢5800+m3高炉的合理喷煤比分析

图1

喷煤比、氧过剩系数与除尘灰中未燃煤粉的关系

Fig.1

Relationship of PC rate ,oxygen enrichment ratio and unburned char in dust

1.2理论燃烧温度

一般来说,随着煤比增加,风口前理论燃烧温度明显下降。为保证炉缸热状态需要,欧洲、日本的高炉一般要求理论燃烧温度t f 在2100℃以上。采用高风温、低湿分、富氧鼓风是增加热补偿的有效措施。沙钢5800m 3高炉的理论燃烧温度公式采用的是新日铁君津厂经验公式,国内的宝钢也采用的该经验公式[6-7],如式(3)所示。

t f =1559+0.839t B -6.033W B +4.972W O 2

-3.15×P C

(3)

式中:t f 为理论燃烧温度,℃;t B 为风温,℃;W B 为鼓风湿度,g/m 3;W O 2

为富氧率,%;P C 为喷煤量,kg/m 3

经过长期的操作实践,理论燃烧温度维持在2350℃以上时,沙钢5800m 3高炉运行状态良好,高炉稳定顺行。1.3透气阻力系数K

国内一般采用透气阻力系数K 来衡量高炉的

透气性,K 的表达式如式(4)所示[7]。

K =p 2B -p 2

T

V

1.7(4)

式中:p B 为鼓风绝对压力,100Pa ;p T 为炉顶绝对压力,100Pa ;V 为炉腹煤气流量,m 3/min 。

从式(4)中可以看出,K 值过高,高炉的透气性变差,高炉有可能发生下料困难甚至悬料等事故;K 值过低,则有可能发生管道形成等事故。高炉喷煤比过高时,大量的未燃煤粉聚积在料柱内,造成料柱透气性变差,压差升高,K 值过高。因此,在考虑合理喷煤比时,同样也需要考虑K 值的稳定。图2所示为高炉炉容与透气阻力系数K 之间的关系[5]。随着炉容增加,透气阻力系数K 逐渐降低,当炉容达到5000m 3时,合理的透气阻力系数K 约为2.0。沙钢5800m 3高炉的透气阻力系数K 一般为1.8~2.0,超过2.0时,高炉透气性变差,炉况不稳。因此,图2中的规律也同样适用于沙钢5800m 3高炉。

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