高炉喷吹燃料技术简介摘要:概述了高炉喷吹现状，介绍了高炉喷吹技术，高炉喷吹燃料的种类概况，并列举出近年来新发展的新型喷吹燃料,分析了喷吹工艺的发展趋势。

关键字:高炉喷吹；多样化喷吹；工艺技术；发展与应用Abstract Summarizes the present status of injection in the blast furnace, introduced the injection in the blast furnace technology, injection fuel of blast furnace profile types, citing new development in recent years a new type of fuel injection, analyses the development trend of injection technology.Keywords The blast furnace blowing; diverse injection; process technology; development and application；1 前言钢铁工业是中国经济和社会发展的基础性产业，近年来随着钢铁行业的高速发展，矿石资源和焦炭资源日趋紧张，节能降耗已经成为钢铁行业刻不容缓的重要课题，而炼铁系统又占钢铁行业能耗的70％左右，是名副其实的耗能大户，高炉炼铁的高能耗性，给高炉节能创造了广阔的空间，对中国可持续发展战略具有重要意义。

降低高炉综合焦比或燃烧比是高炉节能的重点。

以2006年的消耗速度，估计中国的主焦煤和肥煤资源在70年内将消耗殆尽，全世界的主焦煤和肥煤资源也将在90年内消耗殆尽。

炼焦煤资源的日渐枯竭，也促使各大钢厂发展各种高炉喷吹技术，如喷吹煤粉、重油、天然气或还原煤气、废塑料、石油焦和生物质等。

2 喷吹燃料技术喷吹燃料将气体、液体或固体燃料通过专门的设备从风口喷入高炉，以取代高炉炉料中部分焦炭的一种高炉强化冶炼的燃料。

它可改善高炉操作，提高生铁产量，降低生铁成本。

高炉炼铁是以冶金焦作为燃料和还原剂的，喷吹燃料在风口区的高温下转化为CO和H2，可以代替风口燃烧的部分焦炭，一般可取代20%～30%，高的可达50%，喷吹燃料已成为当代高炉降低焦比的主要措施。

喷吹燃料还可以促进高炉采用高风温和富氧鼓风，这几项技术相结合，已成为强化高炉冶炼的重要途径。

喷吹燃料的主要目的以其他形式的廉价燃料代替宝贵的冶金焦炭，降低焦比，减少炼焦的负担，节省焦炉基建投资，节省过程能耗。

喷吹燃料的来源非常广泛，气、液、固体燃料均可用。

传统的喷吹的燃料有煤粉、天然气、重油，近年来新兴的喷吹燃料技术包含喷吹废塑料、喷吹生物质，喷吹石油焦等。

[1]2.1 高炉喷吹煤粉2.1.1 高炉喷吹煤粉概述喷吹煤粉燃料是继高炉使用熟料(人造富矿)之后炼铁技术的又一重大发展。

喷吹煤粉的主要目的是以其它形式的廉价燃料替代焦炭起提供热量和还原剂的作用，降低焦比。

于是便可减少炼焦生产的负担，节省焦炉基建投资、节约过程能耗。

喷煤工艺种类繁多，按喷吹方式可分为直接喷吹和间接喷吹，按喷罐布置可分为并罐布置和串罐布置，按喷吹管路可分为多管路喷吹和单管路加分配器喷吹，按制粉系统烟气循环方式可分为引热风炉废气和烟气自循环方式。

完整的高炉喷煤工艺流程应包括原煤储运系统、制粉系统、煤粉输送系统、喷吹系统、供气系统和煤粉计量系统，最新设计的高炉喷煤系统还包括整个喷煤系统的计算机控制中心。

[2]2.1.2 工艺流程简介高炉喷煤就是把原煤(无烟煤、烟煤)经过烘干、磨细，用压缩空气输送，通过喷煤枪从高炉风口直接喷入炉缸的生产工艺。

高炉喷煤系统的工艺流程主要由原煤贮运、煤粉制备、煤粉喷吹、热烟气和供气等几个部分组成。

如下图1所示:图1高炉喷吹煤粉系统工艺流程图1.原煤储运系统：为保证高炉喷煤作业的连续性和有效性，在喷煤工艺系统中，首先要考虑的是建立合适的原煤储运系统，该系统应包括综合煤场、煤棚、储运方式。

为控制原煤粒度和除去原煤中的杂物，在原煤储运过程中还必须设置筛分破碎装置和除铁器。

筛分破即可以控制磨煤机入口的原煤粒度，除铁器则主要用于清除煤中的磁性金属杂物。

2.煤粉制备系统: 煤粉制备是指通过磨煤机将原煤加工成粒度和含水量均符合高炉喷吹需要的煤粉。

制粉系统主要由给料、干燥与研磨、收粉与除尘几部分组成。

3.喷吹系统：喷吹系统由不同形式的喷吹罐组和相应的钟阀、流化装置等组成。

煤粉喷吹通常是在喷吹罐组内充以压缩空气，在自混合器引入二次压缩空气将煤粉经管道和喷枪喷入高炉风口。

4.供气系统: 供气系统是高炉喷煤工艺系统中不可缺少的组成部分，主要涉及压缩空气、氮气、氧气和少量的蒸汽。

压缩空气主要用于煤的输送和喷吹，同时也为一些气动设备提供动力。

氮气和蒸汽主要用于维持系统的安全正常运行。

而氧气则用于富氧鼓风或氧煤喷吹。

5.热烟气系统: 将高炉煤气在燃烧炉内燃烧生成的热烟气送入制粉系统，用来干燥煤粉。

[3]2.2 高炉喷油2.2.1 工艺流程一般用油罐车将重油运到油站卸油，油站有2~4个罐位，可以同时卸油，采用低压大流量齿轮泵，重油通过粗滤网送到储油罐，其间再过滤1~2次，然后输到炼铁设备高炉炉台送油环管，再分送到各风口，喷人高炉炉缸。

2.2.2 主要设备重油喷吹设备由进油设备、储油设备、过滤器、喷油泵、计量装置、加热器、喷油管、回油管及喷枪等组成。

重油喷吹系统的主要设备及其作用见表2。

表2重油喷吹系统的主要设备及其作用2.2.3 喷油枪插入高炉的方式(1)从风口视孔盖插人喷枪。

(2)将喷枪斜插人直吹管。

(3)在风口小套上开孔。

(4)在风口近旁的炉墙上开孔，安上水冷固定式喷枪。

氧气雾化嘴（即氧油喷枪）是用氧气作为雾化剂。

这种水冷套管式喷嘴燃烧性能良好。

机械雾化喷嘴由套管、雾化片、旋流片、油管组成，它是借助于重油射流本身的脉动离心作用使重油雾化。

废气分析和火焰观察法，虽然在一定程度上也能保障热风炉燃烧的合理性，但必定要增加工人的劳动强度，且有局限性，难以收到满意的效果。

自动燃烧就是利用机械、电气或计算机等组合的自动控制系统，保证热风炉在燃烧的过程中达到空气、煤气配合比最佳；炉顶温度在短时间内达到最高值；废气中氧气含量适中，一氧化碳量为零。

使热风炉燃烧更加合理，即在最大限度地节约燃料的前提下，充分发挥热风炉的蓄热能力，提供最高的风温，使燃烧控制更科学、可靠、省力又不受条件限制是自动燃烧今后的发展方向。

[4]2.3 喷吹天然气高炉喷吹天然气是综合鼓风的重要内容之一。

天然气资源比较丰富的国家或地区，在消耗能量较多的黑色冶金企业中，在高炉上喷吹天然气较在其他加热装置中能获得较高的热效率，而且可节约价格昂贵的冶金焦炭。

因此，天然气资源丰富的国家，近年在高炉上广泛实施了喷吹天然气技术，并获得良好成效。

国外在大量喷吹天然气时，多与富氧和高风温相结合。

然而，从国外实验数据分析，即使不富氧所获得的效果也是比较理想的。

喷吹天然气装置采用原设置的喷吹煤粉设施，并稍加改进，以便分别能喷吹天然气和煤粉。

这样，就能在某种喷吹物中断时，可随时跟换喷吹物。

该装置示意图3如下图3天然气、煤粉喷吹装置图喷吹煤粉该喷天然气时，关闭压缩空气阀5，打开气包放散阀，关闭喷吹罐阀门及盲板8，再打开天然气阀门，然后关闭放散阀门即可往高炉吹天然气。

[5]该系统只是稍有改进喷吹煤粉管路即可实现喷吹天然气，造价低廉，操作简便。

2.4 喷吹废塑料技术2.4.1 喷吹废塑料技术的产生传统的废旧塑料处理方式主要是通过掩埋和焚烧处理，会造成严重的二次污染。

同时也浪费了大量的可利用资源，而高炉喷吹技术则是将钢铁工业与塑料工业有机结合．综合利用了废旧塑料的高热值和化学能，使进入高炉的废塑料粒子在炉内高温和还原气氛下，被气化成H2和CO，随热风上升的过程中，它们作为还原剂，将铁矿石还原成铁。

该技术从根本上解决了传统废旧塑料的处理方式所带来的严重的二次污染问题。

能够真正实现变废为宝的目标，合理利用社会资源。

同时使废旧塑料的分类简化，只需要将含氯的成分剔取，有效地降低了塑料废弃物分拣工作的劳动量，具有广阔的市场前景和良好的社会经济效益。

[6]1.塑料固体废弃物处理的迫切性塑料以其质轻、耐用、美观、价廉等特点，取代了一大批传统的材料，但是出乎人类预料的是，恰恰是塑料的这些优良性能制造了大量耐久不腐的塑料垃圾。

用后丢弃的大量塑料废弃物已成为危害环境的一大祸害，其主要原因就是这些塑料垃圾难以处理，无法使其分解并化为尘土。

从全球来看，塑料垃圾已占全球垃圾的8％，占海洋漂浮物的60％以上．我国废塑料占世界的10％，约为500～600万t。

其中，沿海城市的塑料在垃圾中的比例更高，约为8％～10％，已达到发达国家水平，并且每年大约以8％的速度在增长。

“白色污染”已经成为继“空气污染”和“水污染”之后的第三污染，己引起全社会的关注，成为全球亟需解决的问题。

废塑料对环境污染主要有两种危害：其一是视觉污染，这种污染是指散落在环境中的废旧塑料制品对现代城市市容和旅游景点的影响，塑料垃圾满天飞的景象到处可见；其二是潜在危害，即废旧塑料制品进入自然环境后不易降解而带来长期的深层次的二次污染，从而污染地表水和地下水，同时散落在环境中的农地膜及含氯废旧塑料使农作物减产，也危及野生动物的生命安全。

2.塑料固体废弃物的处理方式国内塑料废弃物的处理方式通常是通过混入城市垃圾中填埋、再生利用和焚烧处理和催化分解等方式。

废J日塑料再生利用过程中塑料品种和数量都受到限制，其工艺过程会对环境和水质产生污染；塑料焚烧会产生卤化氢、氰和二恶英等有害气体，造成对大气环境的污染；催化分解成本过高，难以普及；而填埋无需预处理，其成本较低，因此，填埋是目前国内处理废塑料最常用的方法，但填埋时，塑料留在土壤内长期不分解，使土壤处于不稳定状态，并有可能使塑料中的有害物质如增塑剂的添加剂溶出，造成二次污染，而且随着固体废物排出量的增加，可供填埋的土地不断减少，沿海地区已经开始围坝填海，不仅严重污染了海洋环境，同时由于塑料垃圾体积大导致了垃圾填埋场封场速度加快，同时也给封场后的绿化和开发利用带来困难。

由此可见填埋是处理废塑料的最下策的办法。

20世纪70年代初，工业发达国家如美国、意大利、德国、日本、法国等也采用填埋和焚烧并用的方法处理废旧塑料等固体废弃物．到了20世纪90年代，为了解决废旧塑料因焚烧和填埋带来的二次污染问题，同时也使废旧塑料向无害化、资源化、减量化的目标发展，德国和日本相继开发和研究出了废旧塑料回收利用的新技术——高炉喷吹。

高炉喷吹技术能使废旧塑料变废为宝，真正做到消除“白色污染”，从而开拓了废旧塑料综合利用的崭新途径。