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高爐燃料分焦炭和噴吹用煤兩類。焦炭是高爐冶煉的基主燃料和能源基礎(chǔ),其質(zhì)量要求前有所述,焦炭的大爐粒度一般大型高爐為40~60mm,中型高爐為25~40mm,小型高爐為15—25mm。向高爐內(nèi)噴吹輔助燃料占高爐全部燃料用量的10~30%,有的高達(dá)40%。噴吹用燃料來源有固體(煤粉)、液體(重油)和氣體()三種,這里僅就噴吹用固體燃料——煤炭作簡(jiǎn)要說明。
常用于噴吹的是無煙煤粉(因它固定碳含量高,發(fā)熱量高),也可用高揮發(fā)分弱粘結(jié)性煙煤(如氣煤、長(zhǎng)焰煤)和褐煤。噴吹部分煤粉不僅可降低焦比,而且可節(jié)約大量的過程能耗(煉1t焦炭的能耗約為制備1t噴吹煤粉能耗的2倍以上),而且還有富化高爐煤氣(增加煤氣產(chǎn)量)和調(diào)節(jié)爐況的作用,有利于高爐順行,改善生鐵質(zhì)量。
噴吹煤雖然噴吹煙煤與噴吹無煙煤都是從風(fēng)口噴人高爐,用以代替一部分焦炭,但由于兩者化學(xué)成分不同,要求噴吹操作也有所不同,其主要區(qū)別是:
(1)煙煤含揮發(fā)分高,有自燃及的特性。為了確保噴吹煙煤的安全作業(yè),在制粉、輸粉、噴吹等系統(tǒng)都需有嚴(yán)密的氣氛保護(hù),必須有溫度控制及滅火和防爆裝置。而無煙煤則無需氣氛保護(hù),溫度控制和防爆裝置也簡(jiǎn)單一些。因此,煙煤噴吹設(shè)施投資高。
(2)煙煤含揮發(fā)分高,著火點(diǎn)低,易于燃燒,易于被高爐接受,同樣條件下可以擴(kuò)大噴吹量。
(3)煙煤含H!量高,產(chǎn)生的煤氣的還原能力強(qiáng),有利于間接還原的發(fā)展。
(4)因煙煤一般煤質(zhì)較軟,可磨性比無煙煤好,磨制煙煤時(shí)制粉機(jī)出力可以提高。據(jù)首鋼實(shí)踐,大同煙煤比京西無煙煤的制粉出力可提高13%。
(5)煙煤的密度較無煙煤小,輸煤時(shí)可以增大濃度,因而輸送速度較快。首鋼輸送揮發(fā)分為30%的煙煤時(shí),其速度比無煙煤快25%-30%。
(6)由于煙煤中含揮發(fā)分較高,單位質(zhì)量的煤完全燃燒所需補(bǔ)償熱與氧氣要多一些,所以同等條件下允許噴煤量要比無煙煤小一些。但噴吹煙煤有利于使用高風(fēng)溫和富氧。
(7)煙煤的結(jié)焦性比無煙煤強(qiáng),因此對(duì)噴吹支管防止積煤的要求要嚴(yán)些,在爐況不順、風(fēng)口不活躍時(shí),不能像無煙煤那樣大量強(qiáng)制噴煤,以免風(fēng)口結(jié)焦。
(8)兩種煤對(duì)置換比的影響不完全一樣,無煙煤含碳高,需補(bǔ)償熱少是有利因素;煙煤含H2高、總熱量高也是有利因素。但決定置換比高低的主要因素是灰分,所以要以灰分的高低來綜合評(píng)價(jià)。
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無煙煤為煤化程度深的煤,含碳量,灰分不多,水分較少,發(fā)熱量很高,可達(dá)25000~32500kJ/kg,揮發(fā)分釋出溫度較高,其焦炭沒有黏著性,著火和燃盡均比較困難,燃燒時(shí)無煙,火焰呈青藍(lán)色。煤樣在規(guī)定條件下隔絕空氣加熱,煤中的有機(jī)物質(zhì)受熱分解出一部分分子量較小的液態(tài)(此時(shí)為蒸汽狀態(tài))和氣態(tài)產(chǎn)物,這些產(chǎn)物稱為揮發(fā)物。
揮發(fā)物占煤樣質(zhì)量的分?jǐn)?shù)成為揮發(fā)分產(chǎn)率或簡(jiǎn)稱為揮發(fā)分。以干燥無灰基為分析基,揮發(fā)分低于10%的煤稱為無煙煤。揮發(fā)分大于6.5%小于10%的無煙煤稱為無煙煤三號(hào)。01號(hào)無煙煤為年老無煙煤;02號(hào)無煙煤為典型無煙煤;03號(hào)無煙煤為年輕無煙煤。