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。     

高炉喷吹济阳气煤的可行性研究

 对济阳不同煤层气煤及济阳气煤精煤的基础特性进行了系统研究,并与济钢常用的无烟煤和烟煤进行对比,探讨高炉喷吹气煤部分或完全替代其他煤种的可行性。通过对济阳气煤及对比煤种的工业分析、元素分析、灰成分分析、碱金属分析、可磨性、流动性、着火点、爆炸性、灰熔融特性、发热值、 燃烧性和反应性等的测定及深入分析,结合济钢1750m3高炉配入26%(质量分数,下同)气煤精煤进行喷吹的工业试验情况, 说明济阳气煤是一种非常理想的高炉喷吹燃料,并提出了高炉喷吹气煤要注意的问题。     

高钙烟煤主要特性及高炉喷吹工艺性能综合评价

为了拓展用煤资源，钢铁企业正在挖掘高钙烟煤在高炉喷吹领域的应用潜力。以神东矿区27个成品销售煤种为主要研究对象，1种高炉喷吹常用烟煤和3种高炉喷吹常用无烟煤作为对比，采用国标进行检测，并结合描述性统计方法对比研究了神东高钙烟煤与高炉喷吹常用烟煤、无烟煤在煤质特性和高炉喷吹工艺性能指标两方面的优势和劣势。研究结果表明，与高炉喷吹常用烟煤28-山西烟煤相比，神东高钙烟煤具有低灰、高碳、高碳氢比(w(C)/w(H))、低氮、低硫、高热值、高钙以及高硅铝比的煤质特性，部分神东高钙烟煤还具有超低硫煤和特低硫煤特点；除1号煤、7号煤和22号煤灰分过高外，其余24种神东高钙烟煤均可用于高炉喷吹。此外，在高炉喷吹工艺性能指标方面，神东高钙烟煤的可磨性指数、着火点温度、爆炸性以及流动性指数和喷流性指数优于或接近高炉喷吹常用28-山西烟煤；但是神东高钙烟煤的灰熔点软化温度偏低，处于平均值1 147℃附近，通过优化配煤可以规避神东高钙烟煤灰熔点低的劣势，为神东高钙烟煤在高炉喷吹环节的合理高效应用提供保障。     

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。     

首钢高炉喷吹煤种的灰熔融特性

为了研究首钢高炉喷吹煤粉在风口前灰渣的熔点和高温黏度特性,采用灰熔点仪和FactSage软件对首钢几种常用喷吹煤种及混煤的灰熔融特性进行了对比分析,发现两种方法得到的结果具有相同的趋势。利用FactSage热力学计算软件,分析了1 600 ℃下京唐、迁钢两地喷吹煤灰在SiO₂-CaO-Al₂O₃-MgO(w(MgO)＝2%)四元相图中的位置,并对灰组分中SiO₂、Al₂O₃、CaO、MgO、Fe₂O₃对液相线温度和对高温下煤灰黏度的影响进行了分析。研究发现,不同灰组分改变对煤灰液相线温度和黏度的影响是不同的,灰组分对液相线温度的影响相对复杂。高温状态下,首钢高炉煤灰下灰组分中Al₂O₃、Fe₂O₃、MgO质量分数增加有降低煤灰黏度的作用,而SiO₂质量分数增加会增加煤灰黏度。混煤时应考虑不同组分对煤灰液相线温度和黏度的影响,通过合理控制灰组分达到控制风口前结渣的目的。     

配煤对煤灰熔融过程的矿物演变的影响

对高钙烟煤和低钙无烟煤以及这两种煤组成的混合煤进行灰熔融特性研究。利用灰熔点测试仪测定煤灰的灰熔融特征温度,通过FactSage热力学软件的Equilib模块和Phase Diagram模块计算煤灰熔化过程的物相变化。结果表明,煤的灰熔点与煤灰的成分密切相关,酸性物质能使混煤灰的熔融特性温度升高,碱性物质使混煤灰的熔融特性温度降低;通过FactSage的Equilib模块得到的熔化过程可以看出,烟煤和无烟煤煤灰的熔融特性差异是温度高于1 000 ℃时莫来石和钙铝黄长石的含量变化导致的。对于混煤灰,随着低钙无烟煤比例的增加,在1 000 ℃的矿相成分中莫来石含量增加,钙铝黄长石含量减少,导致混煤灰熔点提高。     

高炉喷吹煤配加供料系统除尘灰可行性分析

除尘灰的合理利用一直是钢铁厂面临的问题之一,近年来国内重点钢铁企业都在将干熄焦除尘灰配入喷吹煤中进行高炉喷吹,实现了除尘灰的资源化利用。为了明悉不同除尘灰进行高炉喷吹时工艺性能的区别,提升高炉消纳除尘灰的能力,对首钢京唐公司所产干熄焦除尘灰CC9、供料系统除尘灰C8和CCJ1及其与煤粉混合喷吹的可行性进行分析,并根据研究结果在首钢京唐3号高炉进行工业试验。研究结果表明,3种除尘灰均具有高固定碳含量和低的挥发分,燃烧性能比高炉喷吹煤粉差,在配加比例不超过5%情况下,干熄焦除尘灰CC9混煤与供料系统除尘灰C8以及CCJ1混煤燃烧曲线接近,供料系统除尘灰可以配加到煤粉中进行高炉喷吹。从工业试验结果来看,配加5%供料系统除尘灰对高炉喷吹煤粒度、除尘灰成分以及高炉炉况和燃料消耗均不会造成较大影响,可以替代干熄焦除尘灰,弥补除尘灰高炉喷吹资源缺口。     

高炉喷吹用煤添加除尘灰的分析

通过试验研究邯钢喷吹用煤和除尘灰的理化性能指标,如:工业分析、元素分析、粘结性、灰分成分、灰熔点、燃烧率,得出焦化除尘灰固定碳含量高、挥发分低、硫含量较低,与无烟煤接近,适用于高炉喷吹。随着混煤中除尘灰含量的增加,燃烧率逐渐下降。混煤中配加6%以下的1#除尘灰,燃烧率仍在70%以上,可以和煤粉混合用于高炉喷吹。     

不同喷吹煤种对除尘灰中未燃煤粉影响

 国内某钢厂一座高炉现阶段喷煤量为160 kg左右,对其使用晨旭煤做喷吹煤时和正赫煤做喷吹煤时的2个阶段的高炉除尘灰（重力除尘灰和布袋除尘灰）进行了研究。高炉的重力灰和布袋灰的粒度组成和分布表明：重力灰中粒径主要集中在10～110 μm,小于110 μm颗粒占96%左右, 大于74 μm,小于297 μm的颗粒约占60%;布袋灰的粒度分布图大致集中在3～30 μm,小于20 μm颗粒占到80%以上。通过岩相显微分析得到了重力灰和布袋灰中的各显微组分的面积比,并根据除尘灰中未燃煤粉和焦粉的消耗程度,结合化学分析和岩相显微分析结果计算,得到了该高炉喷吹不同煤种时除尘灰中未燃煤粉所占的百分比。最后,初步得出喷吹不同煤种对高炉除尘灰中未燃煤粉质量分数的影响,即与晨旭煤相比,正赫煤的反应性和燃烧性都较好,喷吹期间,炉尘中产生的未燃煤粉较少,煤粉利用率较高。同时也表明,实验室热重法测得的燃烧性和反应性可以作为评价煤粉最终利用率的2个重要参数,为钢厂实际生产中的喷煤评价和煤种选择提供了可靠的新方法。     

燃煤环形套筒窑内煤灰熔融特性的初步分析

综述了煤灰熔融特性的研究现状,比较了不同酸性氧化物、碱性氧化物对煤灰熔融性的影响规律,简述了煤灰熔融性改变过程中的反应机理。采用煤灰熔点计算公式对东盛科技的煤粉进行了灰熔点计算,得到了煤灰熔点随CaO含量的变化趋势。结合套筒窑生产工艺,初步分析了套筒窑内煤灰熔点降低机理及采用快速升温液态排渣的可行性。     

CaO对高钙烟煤熔融特性的影响

 通过在高钙烟煤的煤灰中添加不同含量的CaO，用于研究高钙烟煤的熔融特性变化情况和不同CaO含量下煤灰的熔融特性温度的变化情况。并且通过FactSage热力学软件对不同成分的合成灰进行模拟计算，用于对试验结果的佐证。研究结果表明，随着CaO添加量（质量分数）的增加，煤灰的熔融特性温度的整体趋势是先降低而后逐渐增加的。通过不同温度下灰中的矿物组成可以看出，添加一定量的CaO后，会使得高钙煤灰形成一种低温共熔体，从而使得灰熔点达到最低值。随着CaO添加量的继续增大，煤灰中钙硅石以及单晶氧化钙等高熔点矿物出现，煤灰熔点开始逐渐增加。并且从FactSage软件计算出的液相线温度结果和相图结果可以看出，其变化的趋势和熔融特性温度变化的趋势一致。     

高炉喷吹用秸秆炭性能表征

实施碳减排是中国全面执行《巴黎协定》的承诺,利用秸秆炭替代煤粉用于高炉喷吹可实现部分碳减排。采用热分析(TG、DTG、DSC)和角锥法对热解小麦秆炭、玉米秆炭、棉秆炭、稻杆炭、2种无烟煤和1种烟煤的燃烧特性和灰熔特性进行了研究,考虑到碱负荷对高炉顺行的影响,考察了棉杆炭可替代烟煤的比例。结果表明:秸秆炭较煤粉着火点温度、燃尽点温度低,燃烧速率快,释放热量高,燃烧过程稳定,综合燃烧性能好。但秸秆炭(除了棉秆炭)碱金属含量较高,灰熔点温度较低,易结渣,替代煤粉比例不宜较高;而棉杆炭由于CaO含量较高,其灰分软化温度大于1 200℃,灰融特性较好。在不影响高炉顺行的条件下,棉杆炭可以部分替代烟煤,其喷吹量为11.37kg/t,CO2减排量可达65.7kg/t。     

兰炭对高炉混煤喷吹特性的影响

采用WCT-2C型微机差热天平、灰熔点测定仪、BT-1000粉体综合特性测试仪和可磨性测试仪,研究了兰炭配加质量分数为0、30%、40%、50%和100%时对无烟煤燃烧性、反应性、灰融性、流动性和可磨性的影响。结果表明,兰炭可以改善无烟煤的喷吹特性。随着兰炭含量的增加,煤粉着火温度及燃尽温度降低,燃烧时间缩短,综合燃烧指数明显提高,燃烧特性得到改善,煤粉的反应性增强,灰熔融性温度和可磨性指数均降低。兰炭的加入对煤粉的流动性(混煤流动性指数和喷流性指数)影响不明显。而且兰炭配加质量分数不超过40%时,混煤可以满足高炉喷吹条件。     

CaO对神东烟煤燃烧和熔融性能的影响

为了研究CaO对神东烟煤燃烧和熔融性能的影响,通过试验的方式研究了添加不同含量CaO后神东烟煤燃烧性和熔融性能的变化情况。使用FactSage热力学计算软件研究了添加不同含量的CaO对煤粉熔融性能的影响。结果表明,CaO的添加对两种神东烟煤的燃烧性有非常明显的催化作用。通过观察添加CaO后煤中的矿物变化情况可以发现,随着CaO的添加,CaO与煤灰中原有的矿物发生反应生成新的物相,从而对对煤的熔融性能产生影响。并且随着CaO的添加,煤灰的熔融特性温度显示出了先降低后增加的趋势,煤灰中CaO质量分数为30%~35%时,完全熔化温度达到最低点。     

煤粉燃料球团生产中链篦机结渣物成因分析

对以煤粉为燃料的链篦机-回转窑法铁矿球团生产中链篦机预热段生成的结渣物进行了XRD、显微结构及扫描电镜能谱分析,发现其矿相组成主要是铁氧化物以及少量含镁铝固溶体。为查明链篦机结渣物形成机理,开展了温度及煤灰残碳量对结渣物形成影响的模拟焙烧试验。结果表明,焙烧物的物相中有含残碳的煤灰,其物相组成、显微结构与实际结渣物组成物相类似,证实链篦机喷煤补热燃烧过程中煤灰中的残碳可使结渣混合物体系生成含亚铁相的硅铝酸盐类低熔点化合物,是导致链篦机结渣物形成的主要原因。     

优化配煤结构降低成本改善焦炭质量

论述了近年来鞍钢以焦炭在高炉中劣化过程的研究为依据,在配煤中,多配用价格较低的瘦煤和低灰、低硫的１／３焦煤;降低价格较高的强粘结性焦煤和肥煤的配比,使酸煤原料成本大幅度降低,焦炭灰分下降,１９９９年鞍钢焦炭质量达到历史最好水平,高炉主要技术经济指标也达到历史最好水平。     

Evaluation of four coals for blast furnace pulverized coal injection

 One of the effective methods to reduce coke consumption is Pulverized Coal Injection (PCI). The most important problems encountered in this method are reduced permeability, unburned and high ash content. In order to select the best coal for injection suitable tests can be used. In this investigation, experiments such as proximate and ultimate analysis, Rock- Eval and combustion tests have been performed on four kinds of coals from different mines, Sarakhs, Sangrood, Karmozd and Tabas. The results of proximate and ultimate analysis indicate that although the sulfur and ash content of selected coals are a little high, but they are suitable for coal injection. The results of combustion experiments and Rock-Eval tests show that karmozd coal is the best one to inject into the blast furnace. It is shown that mixing of coals can improve the combustion properties of pulverized coals.     

印尼途琥炼焦煤煤质特性研究

针对印尼途琥炼焦煤的应用存在的分岐及认识盲区,利用鞍钢建立的炼焦煤评价体系对途琥煤进行煤质评价,并与鞍钢目前相近煤种进行比对分析,结果显示:印尼途琥煤属于品质较好的1/3焦煤,具有较好黏结性和结焦性指标、较宽的塑性温度范围,显微结构特征显示其属于单一煤层煤,镜质组平均最大反射率为1.037,途琥煤灰中碱酸比较大、碱金属含量较高。在全面、准确掌握途琥煤煤质特性的基础上,建议将途琥煤与其他煤种配合使用,并给出了应用煤岩方案进行配煤的具体实例,为鞍钢海外发展进行技术储备。