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引言
在高炉喷吹煤粉时，主要综合考虑工业分析指标、发热量、煤粉可磨性等，确保高炉各项经济技术指标稳定，且保证高炉的安全性。煤中水分会影响喷吹煤粉的燃烧性能和热值， 而煤中挥发分与煤粉着火点有一定联系，挥发分含量偏低会导致其着火温度高，影响煤粉的喷吹性能。煤中灰分指标对高炉喷吹过程有更大影响，灰分过多会包裹即将燃烧的煤粉颗粒，影响未燃煤粉的燃烧，还会影响高炉排渣，增加造渣过程所需的石灰石用量，发热量大小反映出喷吹煤粉燃烧过程获得能量供应冶炼的能力。在高炉冶炼过程中煤的低位发热量越高越好，可减少焦炭的使用量，降低焦比，提高煤焦置换比。煤粉可磨性反映出块煤在磨碎成煤粉过程中所需要的机械功以及其破碎的难易程度。一般来说，喷吹煤粉的可磨性指数处于50～90比较适合。
当前正面临着化石能源不断缩减的情况，使得我国钢铁市场遭遇了极为严峻的挑战。深入推行的节能减排理念要求背景下，进一步突出了降低炼钢成本的必要性与重要性，是当前企业在发展历程中必不可缺的关键性阶段，对此，企业在实际生产过程中，不仅要注重对燃料的改变，同时还要不断提高炼钢水平以及对相关设备的优化。促使企业现状得以改善并将资金投入减少的目的达成，如此一来即可实现资源利用效率的提升，又能帮助企业获取更强的竞争力，为自身的健康、稳定及可持续发展奠定基础。
随着高炉喷煤技术的不断进步，无烟煤具有反应热值高、安全性能较好等优点，因此可以成为高炉喷吹的主要碳原料。但无烟煤具有着火点较高、燃烧性能较差、资源比较匮乏等缺点，因此需要找到合适的燃料替代。低变质煤低温热解产物半焦（兰炭）用于高炉喷吹，可降低焦比，节约炼铁成本，从性价比来看，半焦具有价格低、喷吹性能优良等特点，可节约成本; 从分布资源来看，用于生产半焦的煤远比喷吹常用优质无烟煤资源丰富，采购难度较小，值得推广使用。鉴于半焦的资源和价格优势，通过半焦部分或完全替代无烟煤进行高炉喷吹，可大幅降低成本，经济效益明显。
半焦（兰炭）用作高炉喷吹替代燃料的优势分析：
相比于其他喷吹用煤, 半焦的全水分含量较低。全水分含量低会提高煤的发热量, 而且降低风口燃烧区的吸热补偿, 间接提高了喷吹量。 由表3可知, 半焦的灰分较低, 与无烟煤的灰分相当, 灰分低可保证煤粉中可燃组分含量, 对降低高炉中石灰石的消耗量, 提高喷吹过程经济性十分有利。半焦挥发分在10%左右, 基本无爆炸性。另外, 碳含量较高、发热量高, 可以获得较高焦炭置换比。
从表4可以看出,与其他3种煤相比,半焦的碳含量最高, 在喷吹煤粉中处于最好水平。氢含量较低,这主要是由于热解挥发分大量脱除导致。氮含量、氧含量较低,比典型无烟煤的氧含量还要低。最重要的是半焦中的硫含量最低,这对保证生铁和钢的质量,降低生产能耗和SOx、NOx 排放,提高高炉利用系数,降低高炉运行成本是十分有利的。
发热量：发热量是评价喷吹煤最重要的指标。矿石熔化及还原需要还原剂和大热量,喷入高炉的煤粉发热量越高,在炉内放出热量越多,置换的焦炭量也越多。一般半焦的发热量较高,达29.399 ~ 32.355MJ/kg(烟煤发热量在20.9~ 32.5MJ/kg,无烟煤发热量在25.68 ~ 32.21 MJ/kg)。这可充分发挥喷吹煤粉替代焦炭用作热源的作用,而且可以有效提高高炉产量。
有害元素：钾钠化合物是强碱性化合物,金属沸点低,进入高炉会在高温区气化,而在中低温区凝聚。煤中钾、钠含量过高,会在炉内循环累积,引起煤气流阻塞,甚至结瘤损坏高炉炉衬,缩短高炉寿命[高雪生,冯广斌,曹锋,袁苗苗.关于影响高炉寿命因素的分析[J].炼铁,2014(3):31-34.]。焦炭吸收碱金属后,会降低焦炭强度,促使焦炭熔解反应,影响高炉冶炼。因此,煤中钾、钠总量应越低越好。半焦中钾、钠含量不高,在合理范围（见表6）。
着火点：与目前国内典型喷吹煤种相比,半焦的燃烧性能也不差,可以使喷入高炉的煤粉在有限空间和时间内尽可能多地燃烧。另外,半焦的多孔状结构有效提高了半焦比表面积, 加速半焦燃烧,提高半焦燃烧稳定性及燃尽率[姜秀民,杨海平,刘辉等.粉煤颗粒粒度对燃烧特性影响热分析[J].中国电机工程学报,2002(12):142-145, 160.]。
灰熔融性：从灰熔融性(表8)来看,半焦的变形温度、软化温度、半球温度和流动温度都要比烟煤和无烟煤低。
半焦（兰炭）应用于混合喷吹实例： 1、宝钢高炉喷吹试验：根据包钢炼铁厂实际生产情况，在七系统进行喷吹半焦的工业试验。根据试验研究半焦性能指标的变化，将工业试验期调整为3个阶段，第1阶段为在高炉中全半焦喷吹，试验时间为23h; 第2阶段为90%半焦＋10%烟煤的混合喷吹，试验时间为14h；第3阶段为85%半焦＋15% 烟煤的混合喷吹，试验时间为24h，最终试验结论： （4） 半焦的煤资源丰富，生产工艺简单，产量充足，成本较低。充分发挥包钢区域优势，利用半焦资源，不仅可以降低包钢炼铁系统生产成本，而且对于地区产业协同发展有积极作用。 来源：《半焦在包钢高炉喷吹工艺中的应用研究》付利俊 李晓炅 孙睿( 内蒙古包钢钢联股份有限公司，包头 014010) 通过设备优化，达到大比例喷吹半焦（兰炭），实现降本实例： 2021年梅钢为贯彻落实绿色低碳发展要求，梅钢决定采用清洁燃料兰炭大比例替代无烟煤进行制粉喷吹。为满足高炉正常生产的喷煤量需求，梅钢通过新建设一套制粉系统，以补充现有喷煤系统煤粉量的不足等问题。历时5个月，梅山钢铁大高炉新建制粉系统顺利投产，助力梅山钢铁提质增效。梅钢为实现炼铁工序高效率与低成本的同频共振，完成了2号高炉喷煤系统的改造，改变了不能喷吹兰炭的历史，实现高炉80%的大比例兰炭喷吹，节省有限的高炉煤炭指标，降低燃料使用成本。（来源：宝钢工程、梅山钢铁、江苏省钢铁行业协会） 内蒙古正能化工集团有限公司是国内高炉喷吹兰炭这一特种兰炭品类的开拓者和品牌引领者，也是梅钢喷吹兰炭的生产供应企业。从2018年起，正能集团的“天焦”喷吹兰炭就大量供应梅钢，取得了较好的成效。2020年，为推动兰炭在钢企领域的应用和发展，梅钢和正能作为主要参与者，起草制定了《高炉喷吹兰炭技术要求》团体标准，该标准已于2020年12月28日发布实施。 “上下游”联动，为产业创新“赋能” 中国钢铁工业协会党委书记、执行会长何文波曾表态：“在钢铁工艺生产流程中，要注意节能降耗以及资源综合利用，同时还要通过加强跨行业的合作来推动节能减排。”何文波说：“就钢铁行业来说，我比较关注的是钢铁产业链协同创新的问题。钢铁行业上下游产业链复杂，涉及多个行业领域，如果能把全产业链协同创新作用充分发挥出来，将形成推动行业科技创新的“催化剂”，发生“链式反应”，相信这对于行业加快攻克“卡脖子”技术有极大的推动效应。”
2021年是中国共产党成立100周年，是“十四五”开局之年。为扩大兰炭在钢企中的深度应用，推进智慧制造和低成本冶炼，引领兰炭行业与钢铁企业上下游之间的深度融合，实现兰炭企业与钢铁企业双方价值最大化，正能集团将寻求下游具有稳定和大批量需求的钢铁企业与正能集团形成深度战略合作。希望下游用户钢铁企业能通过参股正能集团旗下的兰炭公司的方式，双方形成利益共同体。在双方互相锁定的前提下，实现锁定上游煤矿资源，也就能够实现专一性定制化生产以满足钢企用户特定兰炭性能指标需求，进一步降低兰炭成本，满足钢企自身稳定的兰炭供应量保障，抵御由于市场价格波动给双方企业带来的风险。
响应国家政策号召，顺应国家经济发展趋势，推进煤炭清洁化利用，助力钢铁行业节能减排，是“天焦喷吹兰炭”不断研发，坚持创新升级的动力源泉。正能集团会一如既往的坚持不断革新技术，优化产品质量，为广大合作伙伴提供更节能、更高效的清洁能源。
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