提质煤代替高炉部分喷吹用煤及其性能

 为了拓展高炉喷吹燃料资源,研究了由长焰煤低温热解提质后得到的提质煤作为高炉喷吹煤利用的可行性。试验采用TG/DTG差热分析对提质煤的燃烧性和反应性进行研究,运用SEM电镜对提质煤与F煤的微观结构进行表征。结果表明,提质煤的燃烧性和反应性均明显优于F煤,这主要是由于提质煤在低温热解过程中挥发分析出,煤粉颗粒结构遭到破坏,产生大量孔隙和棱角结构所致。配加提质煤的混煤燃烧结果表明,提质煤与F煤燃烧具有协同反应作用,混煤的燃烧性和反应性都明显提高,有利于高炉喷吹煤粉在高炉中燃烧利用。高炉喷吹提质煤工业试验结果表明,配加提质煤焦比、燃料比下降,当提质煤配比达40%时,燃料成本下降9.84元/t,经济效益可观。     

高炉喷吹半焦的可行性

本文介绍了煤的热解和半焦性质。煤在快速热解过程中脱除热解水、焦油、部分的硫和煤气。半焦含有比煤低的硫含量和较高的热值。半焦的可磨性、反应性及燃烧性都比煤好，因此，半焦是高炉理想的喷吹燃料。     

用于高炉喷吹的低阶煤梯级转化半焦的燃烧性能

 采用固定床热解装置制备神木长焰煤与凤眼莲和冶金工业固体废弃物热解终温分别为450和550 ℃的共热解半焦;利用管式沉降炉模拟高炉喷吹条件研究共热解半焦的燃烧性能,并考察了热解终温和共热解物质对半焦燃烧性能的影响。研究表明：高炉瓦斯泥和冷轧氧化铁红的加入起到催化煤热解的作用,其中高炉瓦斯泥的催化热解效果最优,挥发分析出的增幅为18.4%;煤与冷轧氧化铁红在热解终温550 ℃时共热解半焦的燃烬度最佳为98%,与550 ℃时的原煤半焦的燃烬度相比,提高了22.5%;SEM扫描电镜结果显示,煤与冷轧氧化铁红共热解半焦与原煤半焦相比,半焦表面产生了更多的裂纹;除煤与轧钢氧化铁皮及煤与高炉瓦斯泥共热解半焦外,试验所制备的其他共热解半焦的各项性能均符合中国喷吹用煤指标。     

半焦作为高炉喷吹用煤研究

为探索鞍钢高炉喷吹半焦的可行性,在分析半焦性能基础上,以鞍钢常用煤种作为基础煤种,开展了配入量作为水平的优化配煤实验,并对优化后的混合煤粉的输送性能、燃烧率、理论置换比进行分析。实验结果表明,混合煤粉中配入小于15%的半焦要比现场正在喷吹的混合煤粉的输送性能略微改善,混煤的燃烧率提高约2%,理论置换比都在0.95以上,远高于行业要求标准,半焦作为高炉喷吹用煤完全具有可实施性。     

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.     

低变质煤热解提质及其半焦作为高炉喷吹用燃料的特性分析

为降低焦比、优化高炉燃料结构和降低生铁成本,结合高炉喷吹要求,对半焦部分特性进行了分析。结果表明:与既有的两种喷吹煤对比,样品半焦的燃烧性能均介于两种喷吹煤之间,但半焦之间差异明显;工业分析和半焦的表面与攀钢喷吹煤相似,但累积比表面积较大;基本上能满足高炉喷吹燃料要求,但对于部分高灰分和挥发分半焦,应当考虑混合使用或不用。     

高炉喷吹煤性能研究及实践

通过对喷吹煤性能的研究,优选可磨性好、反应性和燃烧率高,能够提高煤粉置换比的煤种来作为高炉的喷吹用煤,并安全实施了烟煤无烟煤混合喷吹,混喷比达到70％以上。确定了高炉提高煤比的技术和操作条件,创造条件逐步实施,在保证喷吹效果的前提下,高炉煤比不断提高。     

包钢高炉喷吹煤粉合理配煤的实验研究

通过对包钢高炉喷吹用煤煤源的调查,在实验室试验研究了高炉喷吹用煤的着火温度、可磨性能、爆炸性能及燃烧性能等工艺参数;同时研究了不同煤比条件下煤粉燃烧率的变化规律,对煤粉灰熔点及灰分成分进行了分析,提出了合理选用喷吹煤种来满足包钢公司目前高妒喷吹工艺的优化。     

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。     

不同高炉煤粉的基础性能分析

煤粉是高炉冶炼的重要燃料，煤粉的基础性能对高炉的稳定顺行有很大影响。采用灰熔点测定仪测定了3座高炉喷吹煤粉的灰熔融特性，利用热重分析法(TGA)分析了这3种煤粉的燃烧性，并通过新型高炉喷煤模拟燃烧试验装置，模拟了3种煤粉在氧气高炉条件下的燃烧规律。同时，利用DAEM模型计算煤粉燃烧过程的活化能。结果表明，3种煤粉的灰熔融特性温度都不满足喷吹要求；A煤粉的燃烧性和燃烧率最差;A煤粉燃烧的表观活化能为59.16 kJ/mol，同时燃烧过程存在补偿效应。     

高炉喷吹混煤时碳与二氧化碳反应的探索

 通过采用热重及反应物岩相观察,研究不同煤种在不同配比下混煤残碳与CO2反应行为,由热重曲线可知：2种煤混合时,在900~1100℃,混煤实际与加权失重率相差不大,甚至实际失重率小于加权失重率;在1100~1200℃,混煤的实际失重率大于加权失重率,最大时相差10%。3种煤混合时,煤粉的实际失重率既与温度也与挥发分有关。得出结论：在1100~1200℃时,高炉喷吹混煤反应性更强,焦炭的保护作用更为突出,高炉内煤粉利用率更高。从煤粉碳素熔损反应后形态来看,高煤质煤粉残碳先于低煤质煤粉残碳反应完全。煤粉的挥发分含量不同时,其反应形态也不同：低挥发分的混煤中,烟煤的内孔反应和气泡产生不剧烈;而在高挥发分的混煤中,烟煤残碳反应现象较为剧烈。     

Thermogravimetric Analysis of Coal Char Combustion Kinetics

Four chars prepared from pulverized coals were subjected to non-isothermal and isothermal combustion tests in a thermogravimetric analysis(TGA)device.Three different test methods,i.e.,non-isothermal single heating rate(A),non-isothermal multiple heating rate(B),and isothermal test(C),were conducted to calculate the kinetic parameters of combustion of coal char.The results show that the combustion characteristics of bituminous coal char is better than that of anthracite char,and both increase of heating rate and increase of combustion temperature can obviously improve combustion characteristics of coal char.Activation energies of coal char combustion calculated by different methods are different,with activation energies calculated by methods A,B and C in the range of 103.12-153.77,93.87-119.26,and 46.48-76.68kJ/mol,respectively.By using different methods,activation energy of anthracite char is always higher than that of bituminous coal char.In non-isothermal tests,with increase of combustion temperature,the combustion process changed from kinetic control to diffusion control.For isothermal combustion,the combustion process was kinetically controlled at temperature lower than 580℃ for bituminous coal char and at temperature lower than 630℃ for anthracite char.     

高炉喷吹煤粉优化选择

 高炉喷吹煤粉是目前高炉冶炼降低焦比最为有效的措施之一,然而高炉喷吹煤粉种类繁多,为了保持较高的煤/焦置换比和降低高炉冶炼喷吹成本,需要对喷吹煤种进行合理的选择和搭配。以国外某钢厂提供的12种煤粉为原料,系统进行了其作为高炉喷吹煤粉所关注的基础性能和工艺性能分析,根据测试结果对不同煤粉进行高炉喷吹的综合性能进行了研究,为钢厂高炉喷吹煤粉的优化选择提供指导。研究结果表明,提供的12种煤粉中4号为高变质无烟煤,6号、7号和12号为高变质贫瘦煤,5号、10号和11号为低变质贫瘦煤,1号、2号、3号、8号和9号为低变质烟煤。相比于国内高炉喷吹用的煤粉,该钢厂提供的12种煤粉具有较低的灰分和硫含量,进行高炉喷吹能够降低渣量和入炉硫负荷;同时,所选煤粉的喷流性、流动性较高,灰熔融温度较高,低变质烟煤具有强爆炸性,不能单独作为高炉喷吹使用;不同煤粉的可磨性和燃烧性能差异较大,成为限制其应用于高炉喷吹生产的关键。结合不同煤粉高炉喷吹综合性能评价指标的计算结果,优选8号、10号、11号和12号煤粉作为高炉喷吹煤粉使用。考虑不同煤粉的采购成本,12号煤粉用于高炉喷吹降低冶炼的成本最为显著。     

Structure and Reactivity of Low-Rank Coal Chars Prepared from Fluidized Bed and Moving Bed Pyrolyzers and the Potential for Using Them in Pulverized Coal Injection (PCI)

Metallurgical and Materials Transactions B - Utilizing pyrolysis chars as the injection fuel in a blast furnace can reduce the dependence on high-quality pulverized coal injection (PCI) coal. In...     

高炉喷吹石油焦的可行性研究

选用石油焦替代部分高炉喷吹用煤,并通过对其着火点、反应性、燃烧性能、可磨性及输送性能的系统研究发现,高炉喷吹石油焦可改善煤粉的燃烧性能、降低能耗。综合考虑输送性能及高炉所能承受的硫负荷,高炉喷吹石油焦的配比不宜过高。     

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。     

NLMK高炉喷吹煤粉优化搭配

得益于丰富的天然气资源,俄罗斯众多钢铁厂使用天然气进行高炉喷吹。为实现资源的合理配置以及效益最大化,提高高炉喷煤量、减少天然气使用成了新利佩茨克钢铁公司发展新方向。对俄罗斯所提供的两种高挥发分煤(1号、2号)和2种挥发分含量较低的煤(3号、4号)以及经配煤处理后的混煤进行工业分析和着火点、爆炸性、灰熔点等喷吹特性研究。研究发现1号和2号煤具有强爆炸性和较低的着火点,而3号和4号煤着火点较高,燃烧率较低。4种煤粉均不适于高炉单独喷吹。经混煤处理后的煤粉无爆炸性,燃烧率高于贫瘦煤,着火点介于对应2种单煤之间,灰分的质量分数均低于8%,低于国内高炉喷吹用煤对灰分要求。但俄罗斯煤的可磨性普遍较差。在所设定的混煤方案中,2号烟煤与4号贫瘦煤的混煤着火点适中、燃烧率较高、可磨性较好,较适合高炉喷吹,其中2号烟煤占40%时最适合高炉喷吹。