一种高炉喷吹煤的配煤方法及高炉喷吹煤

摘要

本发明公开一种高炉喷吹煤的配煤方法及高炉喷吹煤，配煤方法包括：将低阶煤研磨得到低阶煤煤粉，其中所述低阶煤煤粉中粒度小于或等于100目的煤粉占所述低阶煤煤粉的重量百分比为38.05％～93.74％；将所述低阶煤煤粉与其他煤煤粉混合后得到所述高炉喷吹煤。本发明在制粉过程中放宽了低阶煤的粒度，将低阶煤中粒度小于或等于100目孔径的煤粉含量提高，即从而降低了煤粉的爆炸性以达到高炉喷煤的安全要求，因而能提高低阶煤的配煤比例。进而扩大低阶煤作为高炉喷吹煤的用量，极大地降低了钢铁企业的生产成本并提高了企业的经济效益。

说明书

技术领域

本发明涉及配煤相关技术领域，特别是一种高炉喷吹煤的配煤方法 及高炉喷吹煤。

背景技术

高炉喷吹燃料是现代高炉炼铁生产广泛采用的新技术，是现代高炉 炉况调节不可缺少的重要手段之一。高炉喷吹燃料对降低焦比，降低生 铁成本，改善高炉冶炼过程，从而进一步提高高炉各项技术经济指标而 言是有益的。

高炉喷吹对煤的质量有一定的要求。煤的灰分、硫分要低，发热量 要高，可磨性、燃烧性、输送性能要好，爆炸性要低，反应性要好。长 期以来，我国的高炉喷煤一般都采用无烟煤。但经过最近十几年的发展， 现在已广泛使用烟煤。从煤种情况看，无烟煤，贫煤、贫瘦煤、不黏煤、 弱黏煤、长焰煤已广泛使用。此外，还广泛使用不同煤种的配煤，其中 将不同煤种混配，可以扬长避短，发挥各煤种的长处。

具体地，高炉喷吹对煤的主要要求如下：

(1)燃烧性好。煤粉随鼓风从风口喷入高炉以后，在风口前的回旋 区内进行燃烧。由于回旋区的体积小，煤气流速又非常高(大型高炉的风 口前风速高达270m/s左右)，煤粉在回旋区内的停留时间只有10-30毫 秒。在这样短暂的时间内，煤粉不能完全燃烧。在煤比200kg/t铁时， 燃烧率甚至只有50％左右。一般挥发分含量高的煤燃烧性较好。

(2)爆炸性低。使用爆炸性较高的煤，制粉和喷吹系统容易发生爆 炸事故，对设备制造和安全措施提出了更加严格的要求，使投资和喷煤 成本增大。

我国西部的神府-东胜煤田是我国最大的优质不黏煤、长焰煤生产基 地。煤质稳定且具有低灰、低硫、低磷、高反应性的特点，是高炉喷吹 用烟煤的优选煤种。低阶煤是特低灰、特低硫、低有害元素、不黏结的 低变质程度年轻烟煤，适宜作为混合喷吹的配煤，使喷吹煤的入炉灰分 降低，灰成分更加合理。低阶煤灰成分的R0值(渣碱度)较大，属自熔性 灰分，有利于高炉操作。高挥发分烟煤具有高燃烧率、高反应性等特点， 喷吹高挥发分低阶煤，可抑制焦炭的熔损反应，有利于改善焦炭的高温 性能。低阶煤的优势是有利于弥补各种无烟煤在高炉喷煤工艺性能的不 足，可以改善喷吹煤的燃烧率、反应性等指标，大幅度提高喷煤量。

然而现有的低阶煤作为高炉喷吹煤时，其挥发分高、爆炸性强，从 而限制了其在配煤中配煤比例。

发明内容

基于此，有必要针对现有技术的低阶煤在高炉喷吹煤的配煤比例较 低的技术问题，提供一种高炉喷吹煤的配煤方法及高炉喷吹煤。

一种高炉喷吹煤的配煤方法，包括：

将低阶煤研磨得到低阶煤煤粉，其中所述低阶煤煤粉中粒度小于或 等于100目的煤粉占所述低阶煤煤粉的重量百分比为38.05％～93.74％；

将所述低阶煤煤粉与其他煤煤粉混合后得到所述高炉喷吹煤。

一种高炉喷吹煤，包括由低阶煤研磨得到低阶煤煤粉，以及由其他 煤研磨得到的其他煤煤粉，其中所述低阶煤煤粉中粒度小于或等于100 目的煤粉占所述低阶煤煤粉的重量百分比为38.05％～93.74％。

本发明在制粉过程中放宽了低阶煤的粒度，将低阶煤中粒度小于或 等于100目的煤粉含量提高，即从而降低了煤粉的爆炸性以达到高炉喷 煤的安全要求，因而能提高低阶煤的配煤比例。进而扩大低阶煤作为高 炉喷吹煤的用量，极大地降低了钢铁企业的生产成本并提高了企业的经 济效益。

附图说明

图1为不同粒度级配的低阶神华煤煤粉的粒度分布比较示意图；

图2为神华煤的爆炸性返回火焰长度与煤粉粒度的关系示意图；

图3为神华煤抑制爆炸性加岩粉量与煤粉粒度的关系示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细的说明。

一种高炉喷吹煤的配煤方法，包括：

将低阶煤研磨得到低阶煤煤粉，其中所述低阶煤煤粉中粒度小于或 等于100目的煤粉占所述低阶煤煤粉的重量百分比为38.05％～93.74％；

将所述低阶煤煤粉与其他煤煤粉混合后得到所述高炉喷吹煤。

在现有的高炉喷吹煤的配煤方法中，由于低阶煤挥发分高、爆炸性 强，因此在现有的高炉喷吹配煤的配煤方法中，低阶煤作为高炉喷吹配 煤重量比例最高为30％左右。

本发明在制粉过程中放宽了低阶煤的粒度，将低阶煤中粒度小于或 等于100目的煤粉含量提高，从而降低了低阶煤的爆炸性，因此可以提 高低阶煤煤粉在高炉喷吹煤中的比重。由于低阶煤的成本较低，因此， 能降低钢铁企业的生产成本，提高企业的经济效益。

在其中一个实施例中，所述低阶煤煤粉中粒度小于或等于200目的 煤粉占所述低阶煤煤粉的重量百分比为26.04％～64.11％。

在其中一个实施例中，所述低阶煤煤粉占所述高炉喷吹煤的重量百 分比为40％～60％。

将低阶煤煤粉所占比重由现有的30％提高至40％～60％，可以很好地 降低高炉喷吹煤的成本。

在其中一个实施例中，所述低阶煤煤粉占所述高炉喷吹煤的重量百 分比为40％～50％，优选为45％。

在其中一个实施例中，所述低阶煤为气煤、长焰煤、不黏煤或弱黏 煤。

GB/T18512-2008《高炉喷吹用煤技术条件》规定高炉喷吹用煤的煤 炭类别为无烟煤、贫煤、贫瘦煤、气煤、长焰煤、不黏煤和弱黏煤。其 中无烟煤、贫煤、贫瘦煤为高阶煤，气煤、长焰煤、不黏煤和弱黏煤为 低阶煤，因此高炉喷吹煤可简单分成高阶煤、低阶煤。

本发明所用的低阶煤可为气煤、长焰煤、不黏煤、弱黏煤。例如神 府-东胜矿区的煤的不粘煤、长焰煤。

在其中一个实施例中，所述其他煤煤粉为由高阶煤研磨后得到的高 阶煤煤粉。

在本发明方法中所用的高阶煤没有特别的限制且是本领域技术人员 已知用于高炉喷吹的高阶煤。例如无烟煤、贫煤、贫瘦煤。所述高阶煤 的粒度是本领域所公知的，一般为小于或等于200目筛网所对应孔径的 煤粉含量占高阶煤煤粉总重量的70％。

一种高炉喷吹煤，包括由低阶煤研磨得到低阶煤煤粉，以及由其他 煤研磨得到的其他煤煤粉，其中所述低阶煤煤粉中粒度小于或等于100 目的煤粉占所述低阶煤煤粉的重量百分比为38.05％～93.74％。

在其中一个实施例中，所述低阶煤煤粉中粒度小于或等于200目的 煤粉占所述低阶煤煤粉的重量百分比为26.04％～64.11％。

在其中一个实施例中，所述低阶煤煤粉占所述高炉喷吹煤的重量百 分比为40％～60％。

在其中一个实施例中，所述低阶煤煤粉占所述高炉喷吹煤的重量百 分比为40-50％，优选为45％。

在其中一个实施例中，所述其他煤为高阶煤，所述其他煤煤粉为由 所述高阶煤研磨得到的高阶煤煤粉。

在其中一个实施例中，所述高阶煤为无烟煤、贫煤或贫瘦煤。

在本发明的实施例中，除非另有说明，否则所有百分比均为重量百 分比。

爆炸性测试

煤粉爆炸性广泛采用长管式煤粉爆炸性测试仪。主要用于检测煤尘 引爆后产生的返回火焰长度，该长度随煤粉爆炸性的强弱而变化。在实 际工程应用中，一般认为，被测煤粉引爆形成的返回火焰长度大于600mm 就可认定煤粉具有强爆炸性，在400-600mm之间则煤粉具有中强度爆炸 性，小于400mm则煤粉具有弱爆炸性，若仅在火源处出现稀少火星或无 火星的属于无爆炸性煤。对产生火焰的试验，还需做添加岩粉试验，直 至混合粉尘不再出现火焰为止。

(1)不同粒度级的低阶煤粉的爆炸性研究

通过振筛机和标准试验筛将神华产的长焰煤筛分出7个粒度级煤粉， 并进行爆炸性测试，测试结果如下表1所示。

表1不同粒度级低阶煤煤粉的爆炸性

其中，目是指每平方英吋筛网上的空眼数目，煤粉粒度通常可以用 目数进行表示。因此，粒度小于或等于200目，指的是煤粉的粒径小于 或等于200目所对应的孔径。粒度小于或等于100目，指的是煤粉的粒 径小于或等于100目所对应的孔径。

从表中看出，随着煤粉粒度的增大，煤粉的爆炸性逐渐变弱，直至 变为无爆炸性。当煤粉粒度小于或等于200目时，该低阶煤煤粉显示出 强爆炸性，返回火焰长度>400mm，需添加80％的岩粉量才能抑制爆炸性； 当煤粉粒度增大至200-150目，虽然其返回火焰长度仍>400mm，但抑制 爆炸性添加的岩粉量已降至60％；当煤粉粒度增大至150-115目时，煤粉 的爆炸性已显著降低，返回火焰长度降至180mm；粒度再增大至100-60 目，已无爆炸性。由此可见，当煤粉粒度增大至特定粒度时，煤粉的爆 炸性降低甚至无爆炸性。

(2)不同粒度级配煤粉的爆炸性研究

用实验球磨机制备了9个不同粒度级配的神华低阶煤的煤粉，并用 振筛机对其进行了小于或等于200目的煤粉比例和小于或等于100目的 煤粉比例的粒度测试，实验结果见表2。这9个煤粉粒度最小为小于或等 于200目的煤粉比例占26.04％，最大为小于或等于200目的煤粉比例 100％。同时还对这9个不同粒度的煤粉用激光粒度分布仪进行了粒度分 布测试，粒度分布的比较见图1。图1中的曲线为粒度频率分布曲线，每 一条曲线代表一个煤粉，可以看出，粒度分布的大小规律与振筛机的筛 分粒度大小规律是完全一致的。随着小于或等于200目煤粉含量的增加， 频率分布曲线的尖峰逐渐向左移动。图2为神华煤的爆炸性返回火焰长 度与煤粉粒度的关系。图3为神华煤抑制爆炸性加岩粉量与煤粉粒度的 关系。

表2试验用神华低阶煤煤粉的筛分粒度组成

从图1-3中可以发现，当神华低阶煤的粒度(小于或等于200目的煤 粉比例)在35-40％区间时，煤粉的爆炸性有明显的阶跃特征，煤粉的爆炸 性陡然增加，如粒度(小于或等于200目的煤粉比例)为31.28％的煤粉的 爆炸性返回火焰长度为50mm，抑制爆炸性加岩粉量为30％，粒度(小于或 等于200目的煤粉比例)为39.19％的煤粉的爆炸性返回火焰长度则陡增 至300mm，抑制爆炸性加岩粉量为50％。

如下例子为提高神华低阶煤的粒度与其它煤的配煤方案：

由上述分析可知，提高神华低阶煤的粒度可以降低其爆炸性，因此 如果提高配煤中的神华低阶煤的粒度也会降低配煤的爆炸性。为此，本 研究制定了不同粒度的神华低阶煤与太西无烟煤煤和朝鲜无烟煤煤的配 煤方案进行试验，样品的煤质分析见表3。配煤方案和爆炸性试验结果如 表4所示。

表3样品的煤质分析

在上表3中，M_ar为煤中收到基水分含量，M_ad为空气干燥基水分含量， A_d为干基灰分含量，V_d为干基挥发分产率，V_daf为干燥无灰基挥发分产率， FC_d为干基固定碳产率，CRC为焦渣特征，S、C、H、N分别为元素硫、碳、 氢、氮的含量，HGI为煤的哈氏可磨性，R_max为煤的煤的镜质体反射率，K、 Na总量为煤中钾、钠元素的含量。

表4不同粒度的神华低阶煤同太西煤、朝鲜煤的配煤方案与爆炸性燃烧 性试验

从试验结果可以看出，在神华煤的配煤为45％的情况下，将配煤中低 阶神华煤的粒度放大至小于或等于200目的煤粉含量占54.69％，爆炸性 较小(一般工业要求爆炸性返回火焰长度小于30mm)，同时燃烧性也较好， 并没有显著下降。

因此，当将配煤中低阶神华煤的配煤比例由原来的小于或等于200 目的煤粉含量占70％提高至小于或等于200目的煤粉含量占54.69％和 56.72％时，可以将低阶神华煤在高炉喷吹煤中的配煤比例由原来的30％ 左右提高至45％，并且该配煤爆炸性低，燃烧性好。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体 和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的 是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下， 还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本 发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。