告訴你為什么高爐噴吹蘭炭“能”，正能集團“天焦”噴吹蘭炭“行”！

發布日期：2021-07-10 作者：一代天焦點擊：

引言

在高爐噴吹煤粉時，主要綜合考慮工業分析指標、發熱量、煤粉可磨性等，確保高爐各項經濟技術指標穩定，且保證高爐的安全性。煤中水分會影響噴吹煤粉的燃燒性能和熱值，而煤中揮發分與煤粉著火點有一定聯系，揮發分含量偏低會導致其著火溫度高，影響煤粉的噴吹性能。煤中灰分指標對高爐噴吹過程有更大影響，灰分過多會包裹即將燃燒的煤粉顆粒，影響未燃煤粉的燃燒，還會影響高爐排渣，增加造渣過程所需的石灰石用量，發熱量大小反映出噴吹煤粉燃燒過程獲得能量供應冶煉的能力。在高爐冶煉過程中煤的低位發熱量越高越好，可減少焦炭的使用量，降低焦比，提高煤焦置換比。煤粉可磨性反映出塊煤在磨碎成煤粉過程中所需要的機械功以及其破碎的難易程度。一般來說，噴吹煤粉的可磨性指數處于50～90比較適合。

當前正面臨著化石能源不斷縮減的情況，使得我國鋼鐵市場遭遇了極為嚴峻的挑戰。深入推行的節能減排理念要求背景下，進一步突出了降低煉鋼成本的必要性與重要性，是當前企業在發展歷程中必不可缺的關鍵性階段，對此，企業在實際生產過程中，不僅要注重對燃料的改變，同時還要不斷提高煉鋼水平以及對相關設備的優化。促使企業現狀得以改善并將資金投入減少的目的達成，如此一來即可實現資源利用效率的提升，又能幫助企業獲取更強的競爭力，為自身的健康、穩定及可持續發展奠定基礎。

隨著高爐噴煤技術的不斷進步，無煙煤具有反應熱值高、安全性能較好等優點，因此可以成為高爐噴吹的主要碳原料。但無煙煤具有著火點較高、燃燒性能較差、資源比較匱乏等缺點，因此需要找到合適的燃料替代。低變質煤低溫熱解產物半焦（蘭炭）用于高爐噴吹，可降低焦比，節約煉鐵成本，從性價比來看，半焦具有價格低、噴吹性能優良等特點，可節約成本; 從分布資源來看，用于生產半焦的煤遠比噴吹常用優質無煙煤資源豐富，采購難度較小，值得推廣使用。鑒于半焦的資源和價格優勢，通過半焦部分或完全替代無煙煤進行高爐噴吹，可大幅降低成本，經濟效益明顯。

半焦（蘭炭）用作高爐噴吹替代燃料的優勢分析：

相比于其他噴吹用煤, 半焦的全水分含量較低。全水分含量低會提高煤的發熱量, 而且降低風口燃燒區的吸熱補償, 間接提高了噴吹量。 由表3可知, 半焦的灰分較低, 與無煙煤的灰分相當, 灰分低可保證煤粉中可燃組分含量, 對降低高爐中石灰石的消耗量, 提高噴吹過程經濟性十分有利。半焦揮發分在10%左右, 基本無爆炸性。另外, 碳含量較高、發熱量高, 可以獲得較高焦炭置換比。

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從表4可以看出,與其他3種煤相比,半焦的碳含量最高, 在噴吹煤粉中處于最好水平。氫含量較低,這主要是由于熱解揮發分大量脫除導致。氮含量、氧含量較低,比典型無煙煤的氧含量還要低。最重要的是半焦中的硫含量最低,這對保證生鐵和鋼的質量,降低生產能耗和SOx、NOx 排放,提高高爐利用系數,降低高爐運行成本是十分有利的。

發熱量：發熱量是評價噴吹煤最重要的指標。礦石熔化及還原需要還原劑和大熱量,噴入高爐的煤粉發熱量越高,在爐內放出熱量越多,置換的焦炭量也越多。一般半焦的發熱量較高,達29.399 ~ 32.355MJ/kg(煙煤發熱量在20.9~ 32.5MJ/kg,無煙煤發熱量在25.68 ~ 32.21 MJ/kg)。這可充分發揮噴吹煤粉替代焦炭用作熱源的作用,而且可以有效提高高爐產量。

有害元素：鉀鈉化合物是強堿性化合物,金屬沸點低,進入高爐會在高溫區氣化,而在中低溫區凝聚。煤中鉀、鈉含量過高,會在爐內循環累積,引起煤氣流阻塞,甚至結瘤損壞高爐爐襯,縮短高爐壽命[高雪生,馮廣斌,曹鋒,袁苗苗.關于影響高爐壽命因素的分析[J].煉鐵,2014(3):31-34.]。焦炭吸收堿金屬后,會降低焦炭強度,促使焦炭熔解反應,影響高爐冶煉。因此,煤中鉀、鈉總量應越低越好。半焦中鉀、鈉含量不高,在合理范圍（見表6）。

著火點：與目前國內典型噴吹煤種相比,半焦的燃燒性能也不差,可以使噴入高爐的煤粉在有限空間和時間內盡可能多地燃燒。另外,半焦的多孔狀結構有效提高了半焦比表面積, 加速半焦燃燒,提高半焦燃燒穩定性及燃盡率[姜秀民,楊海平,劉輝等.粉煤顆粒粒度對燃燒特性影響熱分析[J].中國電機工程學報,2002(12):142-145, 160.]。

灰熔融性：從灰熔融性(表8)來看,半焦的變形溫度、軟化溫度、半球溫度和流動溫度都要比煙煤和無煙煤低。

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以上內容來源：《加氫氣化半焦用于高爐噴吹的可行性研究》方科學,王俊美,王蕾,吳小軍,段所行 (1.新奧科技發展有限公司煤基低碳國家重點實驗室, 河北廊坊 065001;2.新奧石墨烯技術有限公司, 河北廊坊 065001)

半焦（蘭炭）應用于混合噴吹實例：

1、寶鋼高爐噴吹試驗：根據包鋼煉鐵廠實際生產情況，在七系統進行噴吹半焦的工業試驗。根據試驗研究半焦性能指標的變化，將工業試驗期調整為3個階段，第1階段為在高爐中全半焦噴吹，試驗時間為23h; 第2階段為90%半焦＋10%煙煤的混合噴吹，試驗時間為14h；第3階段為85%半焦＋15% 煙煤的混合噴吹，試驗時間為24h，最終試驗結論：

（1） 半焦與包鋼高爐使用的噴吹煤相比水分低5%左右，有利于提高噴吹煤粉的燃燒性能和熱值。

（2） 在高爐噴煤操作中，必須把安全放在首位，防止噴吹過程中煤粉發生爆炸，爆炸性越弱，安全系數越高。試驗所用半焦為弱爆炸性，在安全性方面，噴吹100%半焦完全可以滿足要求，即使配加20%～30%的煙煤爆炸性仍然小于400 mm，可以保證安全生產。由于半焦的揮發分較低，煤粉的爆炸性能變低，保證了高爐噴吹過程的安全性。因而，半焦在高爐噴吹中具有一定的性能優勢。

（3） 在工業試驗期間，對包鋼 4# 、6# 高爐爐況相關指標進行統計分析，4#高爐綜合負荷由基準期3.054t/t最高調到第1階段3.166t/t，高爐煤粉由41.45t/h最低減到35.63t/h。6#高爐綜合負荷由基準期2.833t/t最高調到第 2階段2.934t/t，高爐煤粉由36.1t/h最低減到33.1t/h。高爐負荷的不斷增加表明半焦的熱能利用較好。將半焦和煙煤按照一定比例進行配合，使混合噴吹煤粉適合高爐噴吹需求，發揮半焦和煙煤的性能優勢。試驗研究表明，半焦可以在包鋼高爐中作為噴吹煤粉使用。

（4）半焦的煤資源豐富，生產工藝簡單，產量充足，成本較低。充分發揮包鋼區域優勢，利用半焦資源，不僅可以降低包鋼煉鐵系統生產成本，而且對于地區產業協同發展有積極作用。

來源：《半焦在包鋼高爐噴吹工藝中的應用研究》付利俊李曉炅孫睿( 內蒙古包鋼鋼聯股份有限公司，包頭 014010)

2、新興鑄管高爐噴吹試驗：在新興鑄管３號高爐進行了噴吹蘭炭混合煤粉的工業試驗，實驗室性能測試結果表明，蘭炭的高位發熱量低于潞安無煙煤，燃燒率高于潞安無煙煤，且對co2的反應性指數遠高于潞安無煙煤，滿足高爐噴吹工藝的要求。工業試驗結果表明：① 噴吹蘭炭和潞安混合煤粉，有利于高爐順行，高爐利用系數有所提高，煉鐵成本有所降低。② 當混合煤中蘭炭比例為10%時，燃料成本降低1.43元／ｔ；比例增加到20%時，燃料成本降低1.92元／ｔ。

來源：《新興鑄管３號高爐噴吹蘭炭工業試驗》白鳳強王小東（新興鑄管股份有限公司）

3、神木縣煤化工產業辦和鞍山熱能院在鞍鋼煉鐵總廠進行的“3200m3高爐噴吹神木半焦粉”現場試驗(半焦粉占總用煤量15%)表明，中溫蘭炭粉的噴入對高爐順行無不利影響，且有利于脫硫，只要半焦粉配比達到10%，就可比使用無煙煤節約30%以上的成本。

通過設備優化，達到大比例噴吹半焦（蘭炭），實現降本實例：

2021年梅鋼為貫徹落實綠色低碳發展要求，梅鋼決定采用清潔燃料蘭炭大比例替代無煙煤進行制粉噴吹。為滿足高爐正常生產的噴煤量需求，梅鋼通過新建設一套制粉系統，以補充現有噴煤系統煤粉量的不足等問題。歷時5個月，梅山鋼鐵大高爐新建制粉系統順利投產，助力梅山鋼鐵提質增效。梅鋼為實現煉鐵工序高效率與低成本的同頻共振，完成了2號高爐噴煤系統的改造，改變了不能噴吹蘭炭的歷史，實現高爐80%的大比例蘭炭噴吹，節省有限的高爐煤炭指標，降低燃料使用成本。（來源：寶鋼工程、梅山鋼鐵、江蘇省鋼鐵行業協會）

內蒙古正能化工集團有限公司是國內高爐噴吹蘭炭這一特種蘭炭品類的開拓者和品牌引領者，也是梅鋼噴吹蘭炭的生產供應企業。從2018年起，正能集團的“天焦”噴吹蘭炭就大量供應梅鋼，取得了較好的成效。2020年，為推動蘭炭在鋼企領域的應用和發展，梅鋼和正能作為主要參與者，起草制定了《高爐噴吹蘭炭技術要求》團體標準，該標準已于2020年12月28日發布實施。

“上下游”聯動，為產業創新“賦能”

中國鋼鐵工業協會黨委書記、執行會長何文波曾表態：“在鋼鐵工藝生產流程中，要注意節能降耗以及資源綜合利用，同時還要通過加強跨行業的合作來推動節能減排。”何文波說：“就鋼鐵行業來說，我比較關注的是鋼鐵產業鏈協同創新的問題。鋼鐵行業上下游產業鏈復雜，涉及多個行業領域，如果能把全產業鏈協同創新作用充分發揮出來，將形成推動行業科技創新的“催化劑”，發生“鏈式反應”，相信這對于行業加快攻克“卡脖子”技術有極大的推動效應。”

2021年是中國共產黨成立100周年，是“十四五”開局之年。為擴大蘭炭在鋼企中的深度應用，推進智慧制造和低成本冶煉，引領蘭炭行業與鋼鐵企業上下游之間的深度融合，實現蘭炭企業與鋼鐵企業雙方價值最大化，正能集團將尋求下游具有穩定和大批量需求的鋼鐵企業與正能集團形成深度戰略合作。希望下游用戶鋼鐵企業能通過參股正能集團旗下的蘭炭公司的方式，雙方形成利益共同體。在雙方互相鎖定的前提下，實現鎖定上游煤礦資源，也就能夠實現專一性定制化生產以滿足鋼企用戶特定蘭炭性能指標需求，進一步降低蘭炭成本，滿足鋼企自身穩定的蘭炭供應量保障，抵御由于市場價格波動給雙方企業帶來的風險。

響應國家政策號召，順應國家經濟發展趨勢，推進煤炭清潔化利用，助力鋼鐵行業節能減排，是“天焦噴吹蘭炭”不斷研發，堅持創新升級的動力源泉。正能集團會一如既往的堅持不斷革新技術，優化產品質量，為廣大合作伙伴提供更節能、更高效的清潔能源。