我国的高硫煤蕴藏量很多,据统计东北地区大部分是低硫煤;西南地区大部分为高硫煤,南方煤田基本上属高硫煤,个别煤田含硫高达10%以上。目前,我国所采煤炭中约1/6为高硫煤。
高硫动力煤的燃烧,对大气造成严重的污染;炼焦煤中过高的硫分,不仅降低焦炭的质量,又对生铁产量及质量造成严重的影响。另外,硫是化学工业的重要原料,国内需求很大。因此,煤炭的脱硫和回收有着重要的现实意义。
煤中的硫分为有机硫和无机硫。有机硫与煤的芳香烃或侧链基相化合,构成不同类型的含硫官能团,主要成分有:硫醇、硫醚及各种有机二硫化物。
无机硫主要以二硫化铁形式夹杂在煤中,还有少量的***盐。二硫化物以小的晶体分散在媒质中,主要有两种晶体形式:黄铁矿和白铁矿。煤中黄铁矿的形态和分布变化很大,有三种形式:(1)单体黄铁矿(2)与有机质结合在一起的黄铁矿(3)浸染在有机质中的黄铁矿。
煤中硫的形态与分布,对脱硫效果有很大的影响。一般讲,脱有机硫很难,而无机硫相对较容易;无机硫中又以黄铁矿以单体分布形态易脱除。
据统计分析,我国的高硫煤中,约有2/3是黄铁矿硫,这些黄铁矿硫经过洗选后可以除去50%-70%。
喷吹煤虽然喷吹烟煤与喷吹无烟煤都是从风口喷人高炉,用以代替一部分焦炭,但由于两者化学成分不同,要求喷吹操作也有所不同,其主要区别是:
(1)烟煤含挥发分高,有自燃及的特性。为了确保喷吹烟煤的安全作业,在制粉、输粉、喷吹等系统都需有严密的气氛保护,必须有温度控制及灭火和防爆装置。而无烟煤则无需气氛保护,温度控制和防爆装置也简单一些。因此,烟煤喷吹设施***高。
(2)烟煤含挥发分高,着火点低,易于燃烧,易于被高炉接受,同样条件下可以扩大喷吹量。
(3)烟煤含H!量高,产生的煤气的还原能力强,有利于间接还原的发展。
(4)因烟煤一般煤质较软,可磨性比无烟煤好,磨制烟煤时制粉机出力可以提高。据首钢实践,大同烟煤比京西无烟煤的制粉出力可提高13%。
(5)烟煤的密度较无烟煤小,输煤时可以增大浓度,因而输送速度较快。首钢输送挥发分为30%的烟煤时,其速度比无烟煤快25%-30%。
(6)由于烟煤中含挥发分较高,单位质量的煤完全燃烧所需补偿热与氧气要多一些,所以同等条件下允许喷煤量要比无烟煤小一些。但喷吹烟煤有利于使用高风温和富氧。
(7)烟煤的结焦性比无烟煤强,因此对喷吹支管防止积煤的要求要严些,在炉况不顺、风口不活跃时,不能像无烟煤那样大量强制喷煤,以免风口结焦。
(8)两种煤对置换比的影响不完全一样,无烟煤含碳高,需补偿热少是有利因素;烟煤含H2高、总热量高也是有利因素。但决定置换比高低的主要因素是灰分,所以要以灰分的高低来综合评价。
高炉喷吹煤产品在得到工业性、大面积推广应用的半个世纪以来,随着国内钢铁产能的日益增大及高炉煤粉喷吹关键技术的不断进步和完善,市场需求逐渐扩大,特别是近年来随着中国炼焦煤资源的日渐匮乏,高炉喷吹煤在钢铁冶炼工艺环节的地位日益提高,在节约钢铁行业冶炼成本等方面,正在扮演着越来越重要的角色。
其实高炉喷吹煤作为冶金用途而问世的初衷即决定了这样的趋势:(1)以煤粉部分替代冶金焦炭,使高炉炼铁焦比降低,生铁成本下降;(2)调剂炉况热制度及稳定运行;(3)喷吹的煤粉在高炉风口前气化燃烧降低理论燃烧度,为维持T理,需要补偿,这就为高炉使用高风和富氧鼓风创造了条件;(4)喷吹煤粉替代部分焦炭,一方面可节约焦化***,少建焦炉,减少焦化引起的空气污染;另一方面可大大缓解炼焦煤供求紧张的状况。
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