高爐噴吹蘭炭案例及效果分析
高爐噴吹蘭炭案例及效果分析
來自專欄鋼鐵精英
近年來，蘭炭在國內噴吹煤市場上逐漸佔據一定的份額，相較於價格較高的煙煤，配加蘭炭能夠有效降低高爐燃料成本。尤其是今年國內南方沿海如南鋼、梅鋼、寶鋼等企業，受政策和市場導向影響，噴煤配加蘭炭比例逐漸提高。什麼是蘭炭？它與煙煤、無煙煤的區別是什麼？高爐配加蘭炭的原則和方法？配加比例的影響條件？如何在穩定高爐爐況的前提下，提高蘭炭比例及降低成本？小編匯總了匯總了國內多家蘭炭使用鋼鐵企業的性能分析、方案和效果，為其他有需求的企業提供有用信息。如您有進一步的需求，請添加小編微信：xie215727208，如您有其他問題或者加入「鋼鐵精英群」，請關注「鋼鐵精英」公眾號。
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1 概述
蘭炭之所以被稱為蘭炭，是因為燃燒時火焰顏色為藍色，其又可被稱為蘭炭，作為新興的一種炭材料，蘭炭具有固定碳高、比電阻高、化學活性高、灰分低、鋁低、硫低、磷低的等「三高四低」的優點，逐步替代冶金焦炭使用，廣泛運用於很多重要化產品的生產。蘭炭是一種性價比比較高的炭材料，在高爐噴吹時採用蘭炭替代噴吹用煤，可以優化資源利用結構，在節約企業資金的基礎上提升企業的綜合實力。
因蘭炭生產採用單一弱黏結性或不黏結性煤種，經過低溫乾餾工藝，除去煤中焦油物質和大部分揮發分後的蘭炭產品，強度和抗碎性能較差，因此不能代替焦炭用於高爐生產。但因其低廉的價格和優良的化學性能，在高爐噴吹方面具有較強的經濟優勢。
近年來隨著國內煤資源市場的變化，優質煤的價格日益上升，並且資源供應情況比較緊張。為節約成本，噴吹混合煤中的無煙煤比例必須要降低。為此，就需要找到合適的替代燃料。國外已有採用褐煤生產蘭炭進行高爐噴吹試驗的先例，如前蘇聯和德國產的褐煤蘭炭已經在高爐噴吹生產中廣泛採用，應用情況十分穩定。甘肅酒鋼採用蘭炭替代無煙煤噴吹而進行了相關可行性分析，從可磨性，發熱量，著火點，爆炸性和燃燒率等指標角度對替代蘭炭的優質特性得出了可行性結論。陝西龍鋼採用價格低廉蘭炭替代無煙煤進行噴吹試驗，蘭炭替代比例為 10%。
2 寶鋼2號高爐噴吹蘭炭實踐
蘭炭是以高揮發分的弱黏結或不黏結性煤為原料經中、低溫乾餾炭化除去煤中焦油物質和大部分揮發分後的變焦產品，具有硫分低、灰分低、氣化效率高、反應性好、燃燒性能好等特點，可作為高爐噴吹用原料資源拓展的方向。
2.1 蘭炭成分及性能指標
（1）成分化驗：
寶鋼對4個地區的11家單位生產的蘭炭試樣進行了指標檢測，工業分析見下表。
表 蘭炭工業分析
（2）可磨性：
採用哈氏可磨性指數來衡量煤的可磨性，影響磨煤機最大出力的主要煤質指標是煤的可磨性。
表 可磨性
（3）爆炸性：
蘭炭的返回火焰長度在120mm-220mm，可見蘭炭的爆炸性微弱，適用於高爐噴吹。
表 返回火焰長度
（4）著火點：
因蘭炭揮發分較低，著火點偏高，除寧夏蘭炭外著火點在420-450℃的範圍內。
表 著火溫度
（5）與無煙煤的對比：
蘭炭與無煙煤相比除水分偏高外其他差別不大，硫分偏低，可替代性質較為接近的永夏無煙煤。
表 與無煙煤的質量比較
2.2 配加蘭炭的影響
（1）成分影響：
混合煤粉中的硫分隨蘭炭配比的增加，略有降低但降幅不明顯。噴吹煤中配加蘭炭後，亦符合高爐對噴吹煤粉的要求，且從發熱值上看有利於降低燃料消耗從硫分上看，有利於拓展高硫煤的使用空間。
（2）對制粉的影響：
蘭炭的水分偏高可能會增加煤粉乾燥消耗的熱量，蘭炭的耐磨指數偏低可能會影響磨煤機的出力。生產表明，蘭炭並未對磨煤機產生明顯的不利影響。
（3）對爐況的影響：
雖試用時間達到1個多月，但高配比的時間偏短，難以定量給出蘭炭試用對高爐燃料消耗的影響。
2.3 編者按
由於寶鋼2號高爐噴吹蘭炭周期只有32天，且高配比的時間片段，無法全面測試蘭炭對高爐爐況的影響。但從寶鋼2號高爐的實際生產情況來看，從成分、磨煤機出力、爐況、經濟技術指標等來看，蘭炭的使用具備廣闊的前途。
3 承鋼高爐配加蘭炭實踐
3.1 噴煤配加情況
高爐於 2015 年 6 月開始噴吹蘭炭粉進行工業試驗( 煤粉中蘭炭粉配比 10% ) ，各高爐噴吹蘭炭粉期間保持了穩定的噴吹煤粉配比。
表 蘭炭成分
表 高爐噴吹煤的成分
配加蘭炭粉後，高爐噴吹混煤的質量有所降低。通過理論計算，蘭炭粉配比10%，煤比在140kg/t左右時，高爐燃料比會升高約0．52kg/t。
蘭炭粉代替洗無煙煤需考慮到混煤揮發分升高對制粉系統安全性的影響，需控制配比。現混合煤粉揮發分已經接近安全上限25% 水平，進一步提高蘭炭粉比例影響制粉安全，因此蘭炭粉配比暫時穩定在 10% 的水平。
3.2 高爐經濟技術指標的影響
表 經濟技術指標的變化
噴吹蘭炭粉前後，高爐燃料比升高4．33kg/t、煤比降低3．31kg/t，扣除鐵損和品位變化對燃料消耗的影響，實際影響燃料比升高1．2kg/t。按當前入爐燃料價格計算，蘭炭粉價格比洗無煙煤低138元/t，配加10%蘭炭粉後燃料比最大允許升高2．8kg/t，實際升高了1．2kg/t，試驗期間噴吹蘭炭粉創效1．1元/t鐵;反推蘭炭粉與洗無煙煤的合理差價最低80元/t。
3.3 對噴煤工序的影響
高爐噴吹蘭炭粉期間，噴煤工序中發現磨機出力降低了 1. 5 t/h，且對噴煤管道和設備磨損較大，頻繁發生跑粉現象。
4 龍鋼煙煤配加蘭炭性能的研究
採用龍鋼煙煤和泰和蘭煤進行試驗，並對結果進行分析對比，找出最優結果。
表 煤粉成分
表 高爐噴吹煤指標要求
表 試驗方案
表 各試驗方案工業分析
表 不同方案可磨性指數、著火點和爆炸性結果
由試驗得出的結果如下：
(1)單獨龍鋼煙煤的返回火焰長度為220mm，單獨泰和蘭炭的返回火焰長度為140mm，龍鋼煙煤和泰和蘭炭混合試樣的返回火焰長度介於二者之間，配加50%蘭炭時效果最佳。但是，蘭炭比例為30%、40%、50%時，返回火焰長度基本接近，波動幅度不大。
(2)單獨龍鋼煙煤的著火點為373℃，單獨蘭炭的著火點為441.8℃，龍鋼煙煤和泰和蘭炭混合試樣的著火點介於二者之間，配加30%蘭炭時效果最佳。
(3)單獨煙煤的可磨性指數為57.352，單獨蘭炭的可磨性指數為60.817，混合試樣的可磨性指數介於二者之間，配加50%蘭炭時效果最佳。但是，蘭炭比例為30%、40%、50%時，哈氏可磨性指數很接近，波動幅度不大。
(4)蘭炭的加入可以降低試樣的灰熔點，配加30%蘭炭時效果最佳。綜合考慮加入蘭炭對噴煤爆炸性、著火點、可磨性及灰熔融特性的影響，採用龍鋼煙煤∶泰和蘭炭=7∶3搭配組成的混合煤用作高爐噴煤可以獲得更優良的冶金性能。
5 總結
在蘭炭替代無煙煤使用過程中，有利於高爐噴吹原料的資源結構優化，大大節約了優質煤的使用，在提高煤比同時，降低噴吹用煤的使用成本，提高了工業生產的效益，適合繼續在生產上採用，以獲得更大的經濟效益。但應注意，在配入蘭炭後，高爐透氣性指數和高爐利用係數略有降低。
參考文獻：
（1）高爐噴吹配料中添加蘭炭的研究，王欣桐
（2）寶鋼2號高爐噴吹蘭炭生產試驗，張典波等
（3）高爐配加低價燃料的生產實踐，張之曉
（4）高爐噴吹蘭炭的實驗研究，楊雙平等
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