双枪喷煤时直吹管内煤粉燃烧的研究

高炉直吹管内煤粉燃烧是在有限空间内进行的,煤粉的燃烧受到限制。为了促进直吹管内煤粉的燃烧,通过二维模型研究了不同的煤粉性能和高炉操作条件对双枪喷煤时直吹管内煤粉燃烧率的影响。结果表明。煤粉的粒度越小,煤粉的燃烬率越高;煤粉的挥发分质量分数越高、热风的氧气质量分数越高,煤粉的燃烬率也越高。较高的热风温度有利于煤粉的燃烧.但当热风温度提高到1 200℃以上时,继续提高热风温度对煤粉燃烬率的影响较小。此外,还对直吹管内挥发分、温度以及各种气体成分的分布情况进行了对比分析,以便更好地理解上述操作条件对煤粉燃烧的影响。     

在高炉喷吹不同比例废塑料颗粒与煤粉混合物燃烧性能的研究

运用系统分析的方法,对不同比例混合以及不同粒径大小的废塑料和煤粉混合物在高炉喷吹条件下的燃烧性能进行了对比研究。探明了混合物在炉腔内燃烧时的脱挥发分析出情况以及燃烧率的影响因素。分析结果表明,混合物中废塑料的添加比例和粒径的大小均是影响混合物燃烧性能的主要因素,从喷吹单一煤粉到喷吹废塑料与煤粉的比例达到5:5时,混合物的燃烧率从3.5%提高到35.5%。混合物的粒径大小从135~150μm变为30~50μm时,燃烧速率快了将近15%。     

高炉煤粉燃烧率通用模型

建立了煤粉燃烧率通用模型,模型可以根据煤粉的工业分析值计算燃烧动力学参数并预测煤粉燃烧率.通过对比前人的实验数据,验证了模型的准确性,同时研究了影响高炉煤粉燃烧率的若干因素.研究结果表明:在高炉喷煤过程中,煤粉颗粒在2 ms左右就可以达到热风速度,由于煤粉颗粒在直吹管内停留时间短并且温度较低,因此在直吹管内煤粉不会发生燃烧.煤粉进入风口回旋区后,挥发分瞬间全部析出,并且颗粒粒径越小,挥发分开始析出时间越早.降低煤粉粒径和增加氧气体积分数均有利于提高煤粉燃烧率.氧气体积分数每增加1%,燃烧率提高2%.随着喷煤量的增加,煤粉燃烧率逐渐降低.当提高煤粉喷吹量时,为了保证较高的燃烧率,实际操作过程中应提高富氧率并适当降低煤粉粒径.      

煤粉在直吹管内燃烧行为的数值模拟

 建立了直吹管内气固流动、传热和煤粉燃烧的数学模型,基于实际高炉工艺参数,借助商业软件通过数值模拟的方法研究了直吹管内的气体成分和温度变化,并重点考察了煤粉粒径、鼓风含氧量和鼓风温度等操作参数对煤粉燃尽率的影响。研究结果表明：减小粒径、增加含氧量、提高鼓风温度都可以使煤粉在直吹管内的燃尽率得到提高。煤粉在直吹管内的燃烧行为以挥发分的脱除为主,该过程对温度敏感,而对氧气浓度不敏感。这一结论与前人在回旋区内得到的模拟结果相反。因此在研究变量对喷吹煤粉燃尽率的影响时,模拟区域应同时包含直吹管和回旋区。     

高炉喷吹煤和废塑料混合燃料燃烧过程的数值模拟

采用数学模型预测高炉喷吹煤与废塑料混合燃料在直吹管的燃烧过程,数学模型包括气相流动、混合燃料的燃烧、辐射传热等子模型.模拟结果表明,燃料总的燃烧效率能达到90%以上,高炉喷吹煤与废塑料混合燃料在高炉的燃烧行为介于高炉单独喷吹煤粉和废塑料两者之间,高炉喷吹煤与废塑料混合燃料在理论上是切实可行的.     

氯对高炉喷吹煤粉燃烧过程的影响

氯对高炉喷吹煤粉燃烧过程的影响与氯在煤粉中的赋存状态有关。当煤粉中的氯以C1-离子形态与金属离子形成化合物的状态存在时,煤粉中的氯则会抑制煤粉在高炉风口区域的燃烧过程。当煤粉中氯以HCl的形式存在时,煤粉中的氯则会改善煤粉在高炉风口区域的燃烧过程。在高炉喷吹煤粉燃烧过程中,17%左右的氯进入未燃煤粉中,进入到高炉煤气中的氯为83%左右。     

在直吹管和风口内混合喷吹煤粉和废塑料的数值模拟

运用数值模拟方法,对废塑料和煤粉混合喷吹条件下直吹管和风口内的燃烧特性进行了研究。将废塑料与煤粉按不同比例混合,在不同粒径分布下喷吹时,分析了直吹管和风口内的挥发分析出和燃烧的规律。结果表明,随着混合燃料中废塑料比例增加,颗粒粒径减小,混合燃料的燃烧性能提高;从喷吹单一煤粉到喷吹煤粉与废塑料比为5∶5的混合燃料时,直吹管和风口内燃烧率从3.35%提高到36.31%。     

煤和塑料混熔喷吹技术研究

概述了国外高炉喷吹废塑料技术现状和国内研究进展,提出了煤与废塑料混熔高炉喷吹新工艺.对不同比例的废塑料与煤粉混合,在200 ℃的混熔温度下制成样品进行燃烧特性试验.结果表明:混熔样品具有良好的燃烧性能,开始燃烧温度和激烈燃烧温度都比煤粉低,塑料的存在对煤有提前燃烧作用,废塑料混熔比例在25%时燃烧时间较煤粉短,燃烧速度快;废塑料与煤混熔对高炉喷吹技术,理论上是可行的.     

高炉喷吹煤粉混加冶金油泥的燃烧性能

 将冶金油泥与煤粉混合用于高炉喷吹可实现油泥资源化利用,提高煤粉燃烧效率。通过TG-MS研究了高炉喷吹煤粉添加污泥后的燃烧特性与气体释放特征,探究油泥有机组分和无机组分对高炉喷吹煤粉燃烧过程的影响。多种检测手段系统考察了油泥的理化性质,并通过TG-MS研究了高炉喷吹煤粉添加污泥后的燃烧特性与气体释放特征。结果表明,油泥组成主要为润滑油等有机物和以Fe₂O₃为主要成分的无机物,其粒度主要集中在0.7~3 μm,孔隙发达且多为介孔。添加油泥可以降低煤粉的着火温度和最大燃烧速率对应的温度,从而改善反应性,同时提高燃烧过程的放热量,使燃料燃烧更加充分,但当油泥添加量过大时,对煤粉燃烧热量影响较低。动力学研究发现,油泥的添加会降低煤粉燃烧反应的活化能,从而使煤粉燃烧更易进行。     

高炉宽粒径喷煤节能降耗的相关研究

研究了高炉喷吹宽粒径煤粉的可行性和放宽粒径对高炉煤粉利用率的影响。测定了安钢2号高炉喷吹煤粉的粒径分布,以及不同粒径煤粉的燃烧率,并在2号高炉进行了喷吹煤粉粒度逐步放宽的工业试验。工业试验结果表明:放宽粒径前后煤粉利用率稍有降低;当挥发分保持在18%以上,煤粉中74μm的比例完全可以放宽到60%;同时,磨煤能耗显著降低,制粉效率明显提高。     

高炉喷吹煤粉燃烧性与反应性的研究与应用

为了研究高炉喷吹煤粉的冶金性能，采用热重分析法对6种无烟煤和1种烟煤进行燃烧性与反应性研究。结果表明，与无烟煤相比，烟煤在不同温度下的燃烧性和反应性均明显高于无烟煤。混煤的燃烧率实测值大于加权值，使用混煤可以发挥无烟煤和烟煤各自的优点，加快燃烧过程，提高混煤燃烧率。随着混煤中粒度小于74 μm煤粉所占比例的增加，燃烧率增大。在高煤比喷吹条件下，混煤煤粉粒度小于74 μm的比例控制在75%左右。结合无烟煤的燃烧性和反应性试验结果，建议喷吹煤粉采购中应尽可能多地采购无烟煤C资源，同时控制无烟煤E的采购量；高炉提煤比操作中应将无烟煤C确定为喷吹用无烟煤的首选煤种，以提升混煤燃烧率和发挥未燃煤粉保护焦炭的作用。     

高炉下部气固湍流和煤粉燃烧的数值模拟与优化研究

高炉喷吹煤粉时,由于煤粉的不完全燃烧,在回旋区处会产生未燃煤粉,影响高炉的透气性。建立了气固两相湍流和煤粉燃烧的三维数学模型,并且验证了该模型的可靠性。用所建模型对由直吹管、风口、回旋区和焦炭床构成的高炉下部区域进行了喷吹煤粉流动与燃烧现象的模拟研究。模拟结果揭示了高炉炉内气固流动和煤粉燃烧的基本性质和特点;通过正交试验方法研究不同操作因素对评价指标煤粉燃尽率的影响,得到4个操作因素对燃尽率的影响程度依次分别为喷煤量、富氧率、鼓风量和鼓风温度。而工况(喷煤量1 25kg/t,鼓风量1 950m3/min,鼓风温度1 523K,富氧率5.0%)为最佳优化工况,可实现提高喷煤量和煤粉燃尽率的效果。     

含钛炉渣稀释剂对喷吹煤粉燃烧性能的影响

 根据承钢高炉冶炼条件,以其高炉喷吹煤粉作为试验原料,利用煤粉燃烧炉模拟现场高炉风口区域煤粉的燃烧过程,探讨加入含钛炉渣稀释剂CaF2和MgO后,对煤粉燃烧性能的影响,并结合扫描电镜（SEM）观察未燃煤粉颗粒表面结构的变化。试验结果表明,煤粉中添加CaF2后燃烧率有所提高,但提高幅度不大,SEM图未燃煤粉的颗粒减小,这说明CaF2对高炉内煤粉的燃烧有一定的促进作用;添加MgO后煤粉燃烧率明显提高,当添加MgO质量分数为1.20%时,煤粉燃烧率提高了12.41%,此时未燃煤粉SEM图平均粒径为4.30 μm,比未加入稀释剂未燃煤粉的粒径小5.48 μm,并且组织颗粒的大小及分布比较均匀,综合考虑炉渣稀释剂MgO对承钢含钛炉渣的稀释作用和对高炉内煤粉燃烧的影响,含钛炉渣稀释剂MgO的最佳添加质量分数为1.20%。     

高炉富氧喷煤技术研究开发的进展

近年来,研究开发了一系列高炉富氧喷煤关键技术,如氧煤枪、炉前供氧与安全控制、煤粉流量计量与控制以及煤粉混合喷吹等技术。氧煤枪在包钢、鞍钢试用效果良好,单枪喷煤量和供氧量分别达到1200～2500kg/h和150～300m~3/h。首台高炉炉前供氧及安全控制装置将在天津铁厂投入使用。电容噪声传感器及相关仪可用于支、总管煤粉流量的测量。煤粉燃烧促进剂A、B可大大提高煤粉的燃烧率。     

提高预热煤粉燃烧率的机制

 以邯郸钢铁公司2种高炉喷吹用煤粉作为原料,用马弗炉进行预热,测定不同温度预热后的失重率和燃烧率,并采用扫描电镜（SEM）观察预热后煤粉表面结构的变化。试验结果表明,烟煤150℃预热时的失重率为512%,且随着预热温度升高,煤粉的失重率增加,预热温度300℃时失重率可达到17.24%。无烟煤预热后失重率变化不大,预热温度为300℃时失重率仅为5.66%。预热后煤粉燃烧率明显升高。300℃预热条件下的烟煤燃烧率为89.74%,相对于原煤提高了15.67%,无烟煤燃烧率为85.19%,相对于原煤提高了24.80%。预热后煤粉表面结构发生了明显变化,层状和孔隙结构增加,从而提高了煤粉的燃烧率,为提高预热煤粉的燃烧率提供了理论基础。     

CeO2催化强化高炉喷吹煤粉燃烧机制

为了研究稀土氧化物CeO2对高炉喷吹煤粉的助燃机制,以某炼铁厂高炉喷吹煤粉为原料,利用煤粉燃烧炉进行煤粉燃烧试验并收集未燃煤粉,通过热重-差热法分析CeO2对喷吹煤粉的助燃机制,结合XRD和SEM检测分析未燃煤粉.结果表明:助燃剂CeO2对喷吹煤粉的助燃效果显著,其添加比例控制在1.5％(质量分数)左右比较适宜;CeO2在煤粉固定碳表面上形成络合盐Ce4+(CO-)4,减弱了两相反应物间的势能垒,促使挥发分的开始燃烧放热温度降低,固定碳燃烧温度区间变窄;随着CeO2的加入,Ce4+ (CO)4成倍增长,在XRD图谱中表现为未燃煤粉的微晶尺寸逐渐增大;在CeO2的作用下未燃煤粉颗粒的平均粒径与原煤未燃煤粉颗粒的平均粒径相比减小了3.48 μm,表面出现大量孔洞结构.     

MgO���紵ú���Ƚ��ʵ�Ӱ��

The high- temperature pyrolysis of pulverized coal injection in blast furnace was simulated by arc plasma pyrolysis equipment. The pyrolysis solid- phase residue was analyzed by XRD and IR. The effect of MgO on coal pyrolysis rate and its combustion mechanism were investigated. The results show that the addition of MgO in the mixed coal can improve the thermal decomposition of coal. When the addition of MgO content is 8. 01mass%, the pyrolysis rate of pulverized coal reaches 62. 17% which increases by nearly 15% compared with the raw coal pyrolysis rate of 47. 51%. So the addition of MgO has obvious catalytic effect on the thermal decomposition of mixed pulverized coal. With the addition of MgO, the stacking height of aroma flakes and the condensation degree of aromatic carbocycles are improved. MgO can promote the decarburization reaction of pulverized coal to break the network of aromatic hydrocarbons??resulting in small molecular oxygen- containing groups to promote decomposition and combustion.     

鞍钢新5号高炉喷吹煤粉助燃剂工业实践

 为探索助燃剂对高炉喷吹煤粉的影响,进行了鞍钢新5号高炉添加锰系氧化物煤粉助燃剂的工业试验,获得了高炉喷吹煤粉中添加助燃剂下高炉运行指标。结果表明：在添加0.4%～0.6%的助燃剂情况下,平均日产量同未添加助燃剂相比增加435.60t,焦比降低10.30kg/t,喷煤比增加8.10kg/t,高炉煤气中CO2的体积分数下降069%,煤粉平均燃烧率为45.93%,提高了6.06%。