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喷入风口后可能促使酸性渣形成，可通过配加碱性烧结矿或者风口喷吹熔剂来解决。从软熔性能看灰分酸性较高与形成高熔点化合物较多有关,此类生物质炭对喷枪的影响无需考虑过多。而对于Ca0含量较高的木块炭和园林修剪物炭,喷入风口后可能造成风口挂渣及堵枪现象,可通过提高无烟煤比例来调节混合燃料碱度,以防灰分熔点过低而过早熔化,导致堵枪或风口结焦等问题。当软熔温度普遍较低时,除了从配煤上解决问题外,还应从煤枪及风口的设计、角度、位置上寻求解决方案。

(4)灰熔融特性。生物质炭的灰熔融特征温度见表5.由表5可知,玉米秸秆炭和竹炭的灰熔融特征温度较低。生物质自身所富集的杂质元素较多使其灰熔融特性无明显规律!”。若生物质炭的灰熔融特征温度低于热风温度,复合喷吹时需检测混合燃料的灰熔融特征温度,并将其控制在1250℃以上,以避免出现煤枪挂渣现象。此外,木块炭及园林修剪物炭的灰熔融特性较好,对喷枪及风口的影响较小,建议进行生物质喷吹时优先考虑。

(5)有害元素含量。生物质炭的有害元素含量见表6,由表6中可以看出,林业类生物质炭的碱金属含量远低于农业类生物质炭。其中,玉米秸秆炭的碱金属含量较高,其余生物质炭均属于低碱金属燃料。低碱金属含量有利于降低高炉的碱金属负荷、稳定炉况及提高效率。因此,从碱金属方面考虑,应优先选用木块炭、园林修剪物炭及竹炭。

(6)可磨性。一般来说,煤的可磨性指数为 50~80时,可磨性较好,高炉喷吹煤粉一般要求可磨性指数>50。生物质炭的可磨性指数见表7.由表7可知,4种生物质炭的可磨性指数均大于70.能够满足高炉制粉系统对喷吹燃料的可磨性要求。高炉喷吹生物质炭时,可以利用钢铁企业现有的中速磨及球磨机进行制粉,无需新上粉碎设备,减少了新技术在钢铁企业进行实施的设备投资,进而降低了生产成本。

2 喷吹生物质炭的影响及调控措施

喷吹生物质炭的影响2.1高炉热量主要来自风口前碳的燃烧热及鼓风带人的物理热。适宜的理论燃烧温度应能满足高炉正常生产所需的炉缸温度及热量,即确保液态渣铁充分加热,炉缸热交换及还原反应能够正常进行,同时保证喷吹燃料在风口前充分燃烧!0]

分别为+7.2kg/t、-1.6kg/t、-11.9 kg/t、-1.0 kg/t.从表 10 中也可以看出,相较于工况1.工况3~5的理论燃烧温度分别提高了5.8℃、14.6℃、5.9℃主要原因是工况3~5的混合煤固定碳含量高于工况1,在相同送风参数下,带入风口的碳素量增多提供的热量相应增加,从而表现为理论燃烧温度上升。当利用生物质炭替代41%烟煤进行喷吹时,对理论燃烧温度的影响较小。因此,建议大规模采购生物质炭时,将其挥发分控制为30%,将固定碳控制在60%以上。在此条件下,利用生物质炭替代烟煤,对理论燃烧温度及综合燃料比的影响均较小。

某高炉(2500m)主要冶炼指标见表8.其喷吹燃料结构为 59%无烟煤(AC)+41%烟煤(SC)。以正常生产时的喷吹燃料结构为基准,采用玉米秸秆。竹炭、木炭及园林修剪物炭替代烟煤,制订4种利用生物质炭的混合燃料方案,这4种混合燃料的工业分析及元素分析见表9。

喷吹生物质炭后,风口前热量发生变化,导致冶炼指标发生相应变化。同时,由于生物质炭挥发分含量不同,炉腹煤气量也会发生变化。计算喷吹混合燃料时不同工况的理论燃烧温度!-3]及炉腹煤气量,结果见表10。以工况1为基准,为保证风口前焦炭燃烧量不变,工况2~5的喷吹燃料比变化量较于工況1,工況2炉腹煤气量提升,主要原因为挥发分升高,分解后产生的煤气量增多。通常,挥发分越高,对炉腹煤气量的影响越大。炉腹煤气中的N量则未发生明显变化,主要是因为N,来自鼓风、喷煤载气及煤粉挥发分,不同工沉下,挥发分N元素量存在略微差异,因此N,量变化不大。变化最为显著的是 H,量,H,来自煤粉挥发分及水煤气反应。不同工况下的日元素量差别较大,且H元素是挥发分中的主要成分,挥发分越高,H,量越大。较高的H,量有助于提高炉身上部的间接还原效率,从而降低焦炭作为还原剂的消耗量。

此外,对喷吹生物质条件下的节煤效果及置换比(生物质炭/烟煤)进行了分析,结果见表11。从表11中可以看出,在生物质炭等比例替代烟煤的情况下,节煤效果显著。其中,木块炭的节煤效果最好,置换比达到 1.20。2.2调控措施

为维持理论燃烧温度稳定,探究了喷吹生物质