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我国高炉喷煤现状及供求趋势剖析

    喷吹煤粉是现代高炉炼铁出产广泛选用的新技术,也是高炉炉况调度的首要办法。我国是国际上较早选用高炉喷煤技术的国家之一,由于我国国内煤炭本钱较为丰盛,因此在近些年我国高炉喷煤技术得到灵敏开展。

  从20世纪60年代初步高炉喷煤,到70年代,我国高炉喷煤技术以其本钱广、喷吹量大、时间长、效益明显而遭到国际钢铁界的注重,高炉喷煤普及率和喷煤量在国际上一度处于抢先水平。30年代,由于受喷煤设备、自动化计量办法落后以及煤炭质量较差等疑问影响,我国高炉均匀喷煤比徜徉在50-60kg/t。90年代以来,高炉喷煤技术归入国家科技攻关计划,大型高炉悉数设置喷煤设备,喷煤高炉不断增加,喷煤技术改造脚步加速,喷吹安全技术、均匀喷吹技术、氧煤强化燃烧技术、计量控制、制粉和喷吹体系核算控制等都取得了很大行进,大喷煤成为我国高炉炼铁技术开展的干流。从1995年起,我国高炉煤比逐步前进,1995年要点公司均匀喷煤比仅为58.5 kg/t,到上世纪末已抵达118 kg/t,翻了二番,2002年抵达了125kg/t。全国高炉喷煤总量也不断增加,1998年全国喷煤总量达750万t,2001年喷煤量为1360万t,2002年抵达了1400万t以上。
  在我国四大钢铁公司中,如今首钢均匀煤比为130kg/t;武钢均匀喷煤比为120kg/t;鞍钢均匀喷煤比为135 kg/t,其间3号高炉喷煤比最高月度记载为203 kg/t;宝钢喷煤起步较晚,1992年才初步在2号高炉试验喷煤,但开展灵敏,从1999年至今,3座高炉均匀喷煤已连续4年安稳在200kg/t以上的水平,其间1号高炉喷煤比均匀230kg/t,最高月度达260.6 kg/t,居国际抢先水平,宝钢提出要力争在5年内喷煤比抵达300kg/t。在大中型钢铁公司逐年拓展喷煤量的一同,一些中小高炉,分外是300-380 m3高炉喷煤量也在灵敏前进。“十五”期间,我国钢铁行业提出的喷煤比奋斗方针是:大中型高炉抵达150 kg/t;小高炉广泛初步喷煤,均匀抵达100kg/t。许多公司正在新增和改造设备,拓展喷煤才干,并经过采用前进风温、富氧和改善炉料质量等办法,以增加喷煤量,估量到2005年,全国喷煤总量将抵达1800万t以上;到2010年,总量将抵达2150-2250万t。
2、高炉喷吹煤的质量恳求以及煤种的选择
2.1 质量恳求
  在喷吹煤粉化学成分及技术性质的具体恳求上,我国钢铁公司对煤种选择分外注重以下八个方面的方针和功用:
  (1)灰分。灰分越高,置换比越低,灰分每前进l%,高炉燃料比前进2%,因此灰分起码要比高炉用焦炭灰分低2%。
  (2)硫分。硫在煤中是一种较为有害的元素,在燃烧中构成SO2和SO3两种有害物质,一同还会影响生铁和钢的质量。跟着铁水预处理技术的开展,高炉对硫负荷的恳求可适当放宽,但一般应小于1%。
  (3)固定碳。这是煤种选择的首要根据之一,对高炉而言,碳比氢价值高,由于含碳高的无烟煤分解吸热低于烟煤,而含氢高的烟煤其氢以碳氢化合物或水的形状进入高炉,分解吸收许多热量;在高炉风口前碳燃烧生成CO,当CO恢复铁矿石中铁氧化物时是微放热进程,而氢恢复铁氧化物时是吸热进程;再者高炉内氢的运用率比碳低,仅有一半支配。氢的专一利益是分散性好,可前进加速恢复反应速度,起催化剂效果。
  (4)灰熔点。高炉喷煤应选择高灰熔点煤,煤的灰熔点高,不易在风口结渣,有利于煤粉燃烧。
  (5)可磨性。煤的可磨性对高炉喷吹效果虽然没有直接影响,但HGI较小,标明煤的硬度大,会给制粉技术带来一定困难,增加动力消耗,一同使喷吹设备,分外是喷枪寿数降低。如今,制粉体系大多还在延用球磨机制粉,才干小、耗电多、环保差,制粉才干不高,跟着高炉容积逐步增加及喷煤水平不断前进,制粉才干出现缺乏,反过来又制约了喷煤比的继续前进,因此高炉大多选择可磨性较好的煤种。一般来说,可磨性指数在60-95为宜,但可磨性指数在90以上的烟煤磨机内简略产生粘结现象。
  (6)燃烧性。煤粉在高炉风口前是不是燃烧完全直接联系到置换比的高低和喷煤量的拓展。粉煤燃烧既受风温、煤量、富氧、粒度等的影响,又受煤粉本身的组分、煤质等影响,因此不一样高炉会存在不一样状况,但一般来说,跟着煤比的前进,煤粉的燃烧率降低,未燃煤粉增多会降低炉内透气性、透液性,使炉渣粘稠,并增加了悬料的也许性,一同,过多的未燃煤粉随炉渣及炉顶煤气排出,会致使煤焦置换比降低。
  (7)反应性。这是个很首要的功用,分外是跟着对高炉喷煤的进一步了解,反应性在喷煤中的意义更为明显。高炉喷煤后,煤粉不也许在1-2 ms内燃尽,总有一定量的未燃碳进入炉缸,它们如不被吸收(燃烧、气化)则会构成炉缸堆积,使操作困难。反应性实质上是标明煤中未燃碳与CO2效果才干。在高炉中上部有许多CO2存在,它们与降低的焦炭发生气化反应,消耗焦炭中的碳,降低焦炭强度。在大幅度喷煤时,作为料柱骨架的焦炭已大大减少,构成的未燃碳活性高,粒度细且反应性好的未燃煤粉将优先被气化,然后减少焦炭的气化反应,使焦炭有较高强度。因此高炉喷吹要选择反应性好的煤。
  (8)爆炸性。煤的爆炸性与煤的可燃基蒸腾分高低及煤粉粒度大小有关。煤的可燃基蒸腾分小于10%时,煤粉没有爆炸性;当蒸腾分大于10%时,有一定爆炸性;当蒸腾分大于25%时,就有很强的爆炸性,爆炸性与煤粒度大小成反比。
2.2 煤种的选择
  从上个世纪80年代末至今,我国和国际上大大都国家在高炉喷吹选用煤种上走出了不一样的路径。
  (1)国际上,从前进喷煤功率启航,正由单一喷吹烟煤向施行混合喷吹搬运,且在大幅前进低蒸腾分煤混合比。由于国际上无烟煤等低蒸腾分煤炭本钱分布不均匀,欧盟各国、亚洲日本、韩国等首要产钢国高炉喷吹起步时大多选用蒸腾分极高的廉价气煤,但高蒸腾分气煤简略降低置换比,因此钢厂经过多年喷吹实习,广泛希望选用混合喷吹的办法,把蒸腾分降到20%支配,以前进喷煤功率。加之这些国家的钢厂都较早地掌握了富氧、高风温喷吹技术,所以跟着煤比的前进,从合理性选择的视点启航,这些年纷乱推行混合喷吹,增加了低蒸腾分煤喷吹比例。
  (2)在我国,从煤炭比价启航,正由单一喷吹无烟煤向施行混合喷吹办法搬运,且在前进烟煤喷吹比例。鞍钢、首钢是我国最早试验喷吹煤粉的两个钢厂,1963年鞍钢喷吹烟煤发生了爆炸,而首钢在1964年喷吹无烟煤却获得了成功,受其影响,在尔后近20年的时间内,大大都高炉都选用无烟煤喷吹,并且其技术设备对比简略,安全性好,效果较为明显。仅仅到了近期10来年,跟着我国高炉喷吹实习阅历日渐丰盛,喷吹技术和装备明显得到改善,一些小高炉为前进公司效益,才初步试验喷吹烟煤,并逐步构成了一整套烟煤喷吹安全技术,一些大钢厂如宝钢,从国外引进了抢先的喷吹设备和技术,又把烟煤喷吹在我国高炉的运用大大向前推进了一步。
  如今,我国高炉对喷吹煤种的选择大致可以分为两种状况:一是华北、东北区域的钢厂,因地点地烟煤本钱较为丰盛,有掺加烟煤喷吹增加的趋势。我国煤炭本钱虽然十分丰盛,但分布并不均衡,低蒸腾分贫瘦煤、无烟煤大多分布在中西部区域,而大中型钢厂则大都分布在东部区域,这就构成低蒸腾分煤从中西部向东部运送,本钱较高,因此钢厂倾向于掺加本地廉价烟煤喷吹,以降低概括本钱。二是东部沿海区域一些钢厂,由于本地煤炭本钱短少,不论是烟煤或许无烟煤,都首要依托从中西部区域调入,因此无烟煤、烟煤比价联系不太明显,所以选用的喷吹办法与国际高炉界底子一同,大多施行混喷,且无烟煤喷吹比例高于烟煤,如我国国内如今喷煤比最高的宝钢即是选用混合喷吹办法,混喷比例为无烟煤:烟煤=6:4。总的来说,我国高炉已广泛掌握了高风温、富氧喷吹技术,烟煤喷吹技术和装备都已老到,加之烟煤本钱相对丰盛、分布广泛,选用混合喷吹的办法,掺加烟煤喷吹比例有增加趋势。
  从理论上讲,全部煤种都可用于高炉喷吹,但由于焦煤、肥煤是贵重的炼焦煤,一同,高炉喷吹具有结焦性的煤简略致使风口结焦,因此,高炉喷吹用煤首要包括无烟煤、贫煤、瘦煤和气煤。无烟煤发热量高,理论置换比高,我国一些高炉在喷吹实习中得出的阅历数据为,100%喷吹烟煤条件下,煤焦置换比为0.7-0.75;而100%喷吹无烟煤条件下,煤焦置换比为0.8-0.9,由此可见,喷吹无烟煤比烟煤可多置换约20%的焦炭。但无-烟煤燃烧性差,尤其是在煤对比高时,过多的未燃煤粉不只影响高炉顺行,还会降低置换比。如今我国独自喷吹无烟煤煤比最高的是马鞍山钢铁公司,喷煤比为160kg/t。
  烟煤燃烧性好,可磨性指数一般比无烟煤高,有利于前进煤比,但高炉环境下,烟煤燃烧热比无烟煤低,理论置换比低,并且独自喷吹高蒸腾分烟煤,还存在如下晦气要素:①回旋区不安稳,晦气于高炉顺行;②具有爆炸性,给安全出产带来隐患;⑧风温、富氧较低的高炉许多喷吹烟煤,简略致使理论燃烧温度大幅降低,高炉下部热量缺乏而上部热量过剩。鉴于上述状况,我国高炉经过多年实习后,倾向于混合喷吹,认为混煤的理论置换比等于单一煤种理论置换比的加权均匀数,但燃烧率都比加权均匀值高,与独自喷吹无烟煤对比,混喷在牺牲少量置换比的条件下获得了较高的煤比,降低了出产本钱,因此混喷的效益要高于单一煤种。一种广泛的观念是,高蒸腾分、低灰分烟煤的掺配比例不逾越40%,而无烟煤的掺配比例要抵达60%-
70%,当混合后的煤粉蒸腾分为20%支配时,能抵达最佳的喷吹效果。
3、我国高炉喷吹煤的供应
  (1)无烟煤。我国无烟煤猜想储量为4740亿t,约占全国煤炭总本钱量10%,2002年全国无烟煤总产量为2.03亿t,其间山西省占31.83%,河南省占17.97%,贵州省占10.76%。由于贵州省地处我国西南内陆,方位偏僻,受发掘条件、煤质等要素影响,概括运用本钱较高。除贵州省以外,我国无烟煤首要会合在六个煤炭公司(见表1)。

公司名称
原煤产量,万t/年
PCI产量,万t/年
Vdaf,%
St,ad,%
Ad,%
HGI
到东部港口运费,元/t
京煤集团
640
290(烧结)
6
0.3
12.50-19.00
44
16
晋城矿业
1480
170
5.7
0.50-1.00
11.01-13.00
33/45
62
焦作煤业
360
130
7-8
0.5
13
50
55
永城矿区
800
180
7-10
0.4
10.5
60
32
太西集团
320
150
6.2
0.2-0.3
5-6
49
116
阳煤集团
2000
400
8.3
0.6-1.2
10-14
65
60


  (2)半无烟煤。我国半无烟煤本钱猜想储量l468亿t,其间山西省储藏比例最大,占40%,并且开发强度最大,年产量约5000万t,贵州、宁夏、云南等省区因质量较差,地舆方位偏僻,底子未得到开发,如今我国半无烟煤产量最大的两个公司都在山西,分别为西山煤电集团和潞安矿业集团。①西山煤电集团,年产半无烟煤800多万t,Vdaf为13%-16%,低中灰、低硫,可磨性指数>65。②潞安矿业集团,年产半无烟煤1300多万t,Vdaf为10%-13%,低中灰、低硫,可磨性指数>65。西山煤电集团首要出产炼焦煤,如今在检验开发高炉喷吹煤;潞安矿业集团煤炭储量以贫煤、瘦煤为主,大多用于发电,但这些年该公司正在活泼开发高炉喷吹煤,年产量已达150万t,并初步在国内一些钢厂试用。
  (3)烟煤。以前我国已开发喷吹煤的首要是年产量在100万t以下的一些小烟煤矿井,由于其地处钢厂附近,运送便当,可就地供应,但跟着近几年我国推行“调控总量,关井压产”方针,小煤窑纷乱关闭,产量严峻萎缩,即使保存出产的矿井因受报价、商场动摇的影响,产量、质量很不安稳。大的烟煤矿区中,兖州、神华、大对等这些年也初步出产喷吹1煤,兖州矿区年产非微小粘结性煤约700万t,其间年出口250万t,首要用作配焦煤,也可作高炉喷吹;神华矿区如本年产洗精煤265万t,其间出口近200万t,有些用作配焦煤,也有一有些用作高炉喷吹;大同矿区年产喷吹煤仅40万t。从如今我国国内动力煤过剩状况剖析,往后开发烟煤喷吹也许呈增加趋势,如淮北矿区,虽然从本钱合理运用性看,更适于作炼焦煤或配焦煤,但该矿区地点华东区域高炉喷吹煤商场增加较快,受其影响,也在活泼开发喷吹煤。
4、结语
  (1)自1990年以来,我国钢铁工业长期坚持迅速增加态势,粗钢产量均匀以每年7.95%的速度上升,2002年粗钢产量抵达1.82亿t,同比增加19.73%,年产生铁1.7亿t,同比增加9.77%。猜想往后几年还将坚持较高的增速,本年钢产量估量抵达2亿t。一同,为降低生铁本钱,减轻焦炭供应严峻形势,各钢厂会继续前进喷煤比,增加对喷吹煤的需求。
  (2)这些年,跟着澳大利亚、加拿大两国优良炼焦煤报价大幅上升,日、韩等煤炭首要进口国,减少了优良炼焦煤进口量,取而代之向我国许多收购低蒸腾分喷吹煤和高灰分焦煤。
  (3)我国国内产业布局和本钱装备状况抉择了贫煤、瘦煤等本钱将更多地用于发电。近十年间在河北、山西、山东、河南、湖北等省建造的电厂计划煤种都是贫煤、瘦煤,并构成了这有些本钱的短少;由于作为电煤销售与高炉喷吹煤对比,概括效益较好,煤矿从本身利益启航,增加喷吹煤产量的活泼性不大。我国煤炭专家也倾向于以贫煤、瘦煤发电。所以从近期看,高炉喷吹煤仍以无烟煤为主,从长远看,烟煤的运用比例会逐步拓展。
(4)综上所述,短期内我国低蒸腾分喷吹煤本钱供应偏紧,难以充沛满足国内外商场需求。