北京科技大学学报 第35卷 452 表4为宝钢COREX使用的块煤A、B的成分 过程将焦油析出，加入半焦不会对COREX煤气系 和块煤在入炉前干馏的成分 统产生不利的影响，不需用从顶部喷入氧气，由前 面的操作线分析可知其综合能耗也最低.因此、为 表4不同燃料成分（质量分数） 了降低COREX的综合能耗，在炉外对块煤先进行 Table 4 Composition of different fuels 干馏，将挥发分去掉，是降低整个COREX流程能 燃料 挥发分水分灰分 固定碳 耗一个有效的方法 COREX用块煤A37.47 2.358.13 52.05 COREX用块煤B 32.65 3.26 8.65 55.44 2.2顶部吹氧对气化炉煤气质量的影响 于馏后的半焦 1.50 023.2075.30 从C0REX-C3000的生产实践看，采用氧气燃 图4给出了使用表4中相应燃料的COREX熔 烧块煤析出的挥发分后，气化炉炉顶煤气还原度下 融气化炉的操作线.由图4可见，加入干馏后的半 降，但煤气量和温度增加.图3可以看到，考虑挥 焦（挥发分极低），其在气化炉上部的K1-1B1-1线 发分燃烧后，表征煤气成分的《点右移至K1点 的斜率最小，随着进入块煤挥发分含量的增加，气 吹氧后不同燃料（表4）的煤气量、温度及理论还原 化炉Rst操作线斜率逐渐增大，块煤A操作线的 度如表5所示.从表5中数据可以看出：相对于 斜率大于块煤B.使用干馏后半焦的氧耗要低于其 使用干馏后的半焦，使用挥发分较高的块煤B吹 他两种块煤，经计算可得，使用半焦的氧耗比使用 氧燃烧，冶炼单位铁水需要的煤气量增加了313.98 块煤B低14.91%，比使用块煤A的低17.21%.从 m3,煤气温度升高了26.83℃：而使用挥发分更高 热平衡看，块煤A、B和半焦的操作线，H点逐渐 的块煤A并吹氧燃烧，冶炼单位铁水需要的煤气量 UH 左移上移，线段 比值逐渐减小，使用半焦时该 增加了362.58m3,煤气温度升高了138.71℃.从 比值为3.025，使用块煤B时为3.703，使用块煤A COREX-C3000的生产看，对进入预还原竖炉的煤 时为3.820，即直接还原消耗的热量占风口前碳素 气的温度要控制在1100℃以下，可以避免预还原 燃烧放出热量的比例逐渐增加.因此可知，使用半 的含铁料发生黏接10-1川.采用半焦煤气的温度满 焦的能耗要明显低于使用其他块煤，随着块煤挥发 足该要求，不需要另外兑入冷煤气来降低其温度 分含量的增加，裂解燃烧块煤中的挥发分需要上部 虽然吹氧越多，煤气量有明显的增加，对预还原有 吹入更多的氧气，增加气化炉拱顶的热量，同时因 利；但煤气的理论还原度明显地下降，这对预还原 固定碳含量和热值的降低将使燃料比增加气化炉的 是不利的.如果需要增加预还原的煤气量可以适当 能耗增大 地增加从风口吹入的氧量，即可以补充煤气量，且 一半焦·一块煤B▲一块煤A 产生的热量可以直接在熔融气化炉的下部被用来增 1.0 加炉缸的热量 K-(K2,K13 0.5 表5吹氧后熔融气化炉中的煤气量、温度及理论还原度 0.00 0.5 0 1.52.0 (O+H)/(C+H) Table 5 Quantity,temperature and theoretical reduction 出 、H -0.5 degree of gas in melter gasifier after blowing oxygen 煤气理论 -1.0 燃料 煤气量/m3温度/℃ 还原度/% -1.5 COREX用块煤A1994.67 1213.22 73.55 COREX用块煤B 1946.07 1101.34 75.78 -2.0 干馏后的半焦 1632.09 1074.51 92.35 -2.5 -3.0 3 结论 -3.5 (1)COREX流程炼铁操作线图可以准确、直 年B12 -40LB13 观和形象地体现出各种因素对熔融还原炼铁能耗的 影响.本文基于物料平衡和热平衡方程，建立了考 图4气化炉上部燃料挥发分含量对其操作线的影响 虑加入的块煤在熔融气化炉上部挥发分的析出和采 Fig.4 Effect of the volatile content of fuels in the upper part 用部分氧气将块煤析出的挥发分燃烧掉这一特点的 on the operating line of melter gasifier COREX下部熔融气化炉的Rist操作线图 煤经干馏后的半焦挥发分含量很低，由于干馏 (2)块煤加入熔融气化炉顶部后，高温裂解析· · 北 京 科 技 大 学 学 报 第 卷 表 为宝钢 使用的块煤 、 的成分 和块煤在入炉前干馏的成分 表 不同燃料成分 质量分数 燃料 灰分 用块煤 用块煤 干馏后的半焦 挥发分 水分 固定碳 图 给 出了使用表 中相应燃料的 熔 融气化炉的操作线 由图 可见 ‚加入干馏后的半 焦 挥发分极低 ‚其在气化炉上部的 线 的斜率最小 ‚随着进入块煤挥发分含量的增加 ‚气 化炉 操作线斜率逐渐增大 ‚块煤 操作线 的 斜率大于块煤 使用干馏后半焦的氧耗要低于其 他两种块煤 ‚经计算可得 ‚使用半焦的氧耗 比使用 块煤 低 ‚比使用块煤 的低 从 热平衡看 ‚块煤 、 和半焦的操作线 ‚ 点逐渐 左移上移 ‚线 比值为 ‚ 比值逐渐减小 ‚使用半焦时该 块煤 时为 ‚使用块煤 时为 ‚即直接还原消耗 的热量 占风 口前碳素 燃烧放 出热量的比例逐渐增加 因此可知 ‚使用半 焦 的能耗要明显低于使用其他块煤 ‚随着块煤挥发 分含量的增加 ‚裂解燃烧块煤中的挥发分需要上部 吹入更多的氧气 ‚增加气化炉拱顶的热量‚同时因 固定碳含量和热值 的降低将使燃料 比增加气化炉的 能耗增大 半焦 块煤 一奋 块煤 过程将焦油析出‚加入半焦不会对 煤气系 统产生不利的影响‚不需用从顶部喷入氧气‚由前 面 的操作线分析可知其综合能耗也最低 因此 ‚为 了降低 的综合能耗‚在炉外对块煤先进行 干馏 ‚将挥发分去掉 ‚是降低整个 流程能 耗一个有效的方法 顶部吹氧对气化炉煤气质量的影响 从 一 的生产实践看 ‚采用氧气燃 烧块煤析出的挥发分后 ‚气化炉炉顶煤气还原度下 降‚但煤气量和温度增加 图 可 以看到 ‚考虑挥 发分燃烧后 ‚表征煤气成分的 点右移至 点 吹氧后不 同燃料 表 的煤气量 、温度及理论还原 度如表 所示 从表 中数据可 以看 出 相对于 使用干馏后 的半焦 ‚使用挥发分较高的块煤 吹 氧燃烧 ‚冶炼单位铁水需要 的煤气量增加 了 “‚煤气温度升高 了 ℃ 而使用挥发分更高 的块煤 并吹氧燃烧 ‚冶炼单位铁水需要的煤气量 增加 了 ‚ ‚煤气温度升高了 ℃ 从 一 的生产看 ‚对进入预还原竖炉 的煤 气的温度要控制在 ℃以下 ‚可 以避免预还原 的含铁料发生勃接 。一川 采用半焦煤气 的温度满 足该要求 ‚不需要另外兑入冷煤气来 降低其温度 虽然吹氧越多‚煤气量有明显的增加 ‚对预还原有 利 但煤气的理论还原度 明显地下 降‚这对预还原 是不利的 如果需要增加预还原的煤气量可 以适当 地增加从风 口吹入的氧量 ‚即可 以补充煤气量 ‚且 产生的热量可 以直接在熔融气化炉的下部被用来增 加炉缸的热量 表 吹氧后熔融气化炉中的煤气量 、温度及理论还原度 ‚ 燃料 一 用块煤 用块煤 干馏后的半焦 煤气量 温度 ℃ 煤气理论 还原度 ‘ ︶︵国阁。 图 气化炉上部燃料挥发分含量对其操作线 的影响 煤经干馏后的半焦挥发分含量很低 ‚由于干馏 结论 流程炼铁操作线 图可 以准确 、直 观和形象地体现出各种因素对熔融还原炼铁能耗的 影响 本文基于物料平衡和热平衡方程 ‚建立 了考 虑加入的块煤在熔融气化炉上部挥发分的析 出和采 用部分氧气将块煤析 出的挥发分燃烧掉这一特点的 下部熔融气化炉的 操作线 图 块煤加入熔融气化炉顶部后 ‚高温裂解析