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。     

煤粉预热喷吹技术在高炉喷吹工艺中的应用

煤粉预热喷吹有利于减轻喷煤对热风的冷却效应、加速煤粉的燃烧过程而提高煤粉利用率。通过对潞安煤制成的喷吹煤粉样在不同预热温度下燃烧率测定,研究煤粉预热对其燃烧性影响规律。预热可以提高煤粉的燃烧率,并且随着预热温度的提高燃烧率不断升高。钢厂采用热风炉废烟气的余热,对高炉喷吹煤粉进行预热到150～200 ℃后喷吹,吨铁可以提高喷煤量10 kg,明显降低焦比和燃料比,有显著的经济效益和社会效益。     

用热重法研究首钢高炉喷吹煤粉的燃烧反应

利用热重法主要研究了首钢3种典型喷吹煤粉在不同升温速率下(5、10、20、50℃/min)的燃烧反应特性,研究了各工况热重曲线后发现,升温速率对煤粉的燃烧特性有影响。随着升温速率的提高,煤粉的着火温度升高,最大失重速率增大,最大失重速率对应的温度升高。参考两段电加热法计算煤粉燃烧率的原理,计算了升温速率50℃/min时煤粉的燃烧率。研究结果表明,700℃时煤粉燃烧率的计算结果与两段电加热法计算燃烧率的结果趋势基本一致,热重法可以计算不同煤粉的燃烧率。     

高炉喷煤技术的新发展

巴西 Escola de Minas-UFOP 公司开发了一种类似于高炉风口的实验装置,采用三种煤粉混合喷吹并在喷吹前对煤粉进行预热的方式,在实验装置上进行了反复试验。根据试验结果,得出了如下结论:目前在业界尚未广泛采用的在喷吹前对煤粉进行预热,以及三种煤混合喷吹的工艺对提高煤粉燃烧率,从而优化喷煤技术是可行的。     

高炉喷煤技术的新进展

巴西Escola de Minas-UFOP公司开发了一种类似于高炉风口的实验装置,采用三种煤粉混合喷吹并在喷吹前对煤粉进行预热的方式,在实验装置上进行了反复试验.根据试验结果,得出了如下结论:目前在业界尚未广泛采用的在喷吹前对煤粉进行预热,以及三种煤混合喷吹的工艺对提高煤粉燃烧率,从而优化喷煤技术是可行的.     

邯钢喷吹用煤的TG-FTIR热解研究

采用TG-FTIR联用技术研究了邯钢喷吹用煤的热解失重过程。结果表明:长治煤、大湾煤、70%长治煤+30%大湾煤的失重过程均大致分三个阶段,450~800℃之间,TG曲线急剧下降,挥发分大量逸出。DTA曲线在590~700℃时出现峰值,煤的热解反应剧烈。分析显示长治煤添加30%比例大湾煤后失重开始温度比原煤下降13.5℃,1000℃时的失重率比长治煤的失重率增加了4.05%,说明无烟煤配加烟煤可以促进煤粉热解过程中产物的转化,有利于改善喷吹煤粉的燃烧状况。FTIR结果显示:添加30%大湾煤对煤粉在热解过程中CO的生成影响不大,CO2则出现减少的趋势。甲烷气体的释放被集中到一定时间段内完成,且释放量有所增加。另外,配煤还促进了其他烃类气体逸出,增加了参加均相燃烧的挥发分气体比例。     

煤岩组分对高炉喷吹煤粉燃烧率的影响

模拟高炉风口工作条件,测定了不同煤粉的燃烧率。分析了不同煤岩组分对燃烧率的影响及其和未燃煤粉显微结构间的关系。结果表明:随煤粉中镜质组含量的增加,煤粉燃烧率逐渐降低,镜质组含量在30%~40%(体积分数,下同)时煤粉的燃烧率较高。煤粉燃烧率随煤粉中丝质组含量的增加而提高。丝质组含量为30%左右时煤粉燃烧率最高,其含量再增加燃烧率呈下降趋势。镜质组是高炉未燃煤粉的主要来源,在配煤过程中应适当降低喷吹煤粉中镜质组含量,提高喷吹煤粉中丝质组含量。     

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.     

巴西喷煤技术研究的新进展

为了提高煤粉燃烧率，加大煤粉喷吹量．巴西Escola de Minas-UFOP公司开发了一种类似于高炉风口的实验装置，采用三种煤粉混合喷吹和对煤粉进行预热的方式，在实验装置上进行了反复的试验。根据试验结果，得出了以下结论：     

氧化铈和氧化镁对高炉喷吹用煤燃烧率的影响

为了提高高炉喷吹煤粉的燃烧率,分析了氧化铈和氧化镁对高炉喷吹用煤粉燃烧率的影响规律。结果表明,添加助燃剂氧化铈、氧化镁后煤粉的燃烧率明显提高。由于氧化铈属于稀土氧化物,其使用成本会随氧化铈添加量的增加而呈比例提高,应慎重使用;氧化镁的最佳添加量应控制在1.2%左右。     

COREX喷煤燃烧利用的研究

喷吹的煤粉主要在回旋区内燃烧,COREX熔融气化炉的氧口回旋区较小,而回旋区空腔内氧气浓度高,燃烧带的理论燃烧温度高。采用数学模型计算了煤粉在氧口回旋区内的燃烧率。研究表明：当煤粉平均粒度为0．075mm,煤比不超过125kg／t时,煤粉在回旋区内的燃烧率可达65％以上。未燃煤粉将参与气化反应、直接还原和渗碳反应等过程。从这个角度分析,COREX熔融气化炉可接受的未燃煤粉量约为75kg／t;而在煤比为200kg／t时,COREX可接受的煤粉的燃烧率为60％左右。     

预热对混合煤粉爆炸性的影响

煤粉预热喷吹有利于减轻喷煤对热风的冷却效应、加速煤粉的燃烧过程而提高煤粉利用率。为此,探讨了煤粉预热喷吹对混合煤粉爆炸性的影响,以期为强化喷煤燃烧提供一种新的有效工艺方法。     

唐钢3200m3高炉喷煤有效热的研究

 提出喷吹煤粉有效热的概念,推导出其计算公式,并选用3种典型的唐钢喷吹煤粉进行计算。计算结果表明：3种煤粉的有效热与煤比呈非线性关系,其有效热值都比通常计算煤粉在回旋区燃烧放出的热量要大。因此,对过去的理论燃烧温度计算公式中煤粉项热量进行了修正。修正结果表明：当煤比小于120 kg/t时,修正前后的理论燃烧温度值几乎一致,但当煤比继续升高,修正后的理论燃烧温度大于修正前,并且其差值越来越大。这可能意味着煤粉大喷吹时,过去理论燃烧温度计算值偏低。     

首钢2号高炉混煤喷吹研究

分析了实验室条件下风温、不同烟煤混合比例、煤粉粒度对混煤燃烧特性的影响,得出喷吹AB混煤的煤粉粒度可控制在粒度小于0．074mm的比例不小于30％,粒度大于0．175mm的比例不大于25％;风温每提高38℃,煤粉燃烧率提高1个百分点;高炉喷吹AB混煤中烟煤(B煤)的比例宜在30％～50％。在2号高炉进行了混煤喷吹的工业试验,试验期间,风温、煤比提高,焦比降低;试验表明：首钢四制粉能够喷吹挥发分小于18％的混煤;最终提出了进一步进行工业试验的方向。     

热重法高炉喷吹煤粉燃烧性的研究

采用热重法对高炉喷吹煤粉的燃烧性进行了研究,通过对单煤、混煤燃烧时的热力学分析,发现混煤的燃烧率大于组成该混煤的纯煤燃烧率的加权平均值。结果表明,混煤喷吹有利于提高煤粉的燃烧率,扩大高炉喷吹量和降低喷煤成本。     

邯钢高炉喷吹煤粉的快速热解机制

为了提高邯钢高炉喷吹煤比,模拟煤粉在高炉内的热解。以邯钢喷吹用长治煤(以下简称CL)和大湾煤(以下简称DW)为原料,采用等离子体进行快速热解,计算反应后煤粉的分解率,利用气相色谱仪对气体产物进行分析以及用扫描电镜(SEM)观察反应产物的形貌特征。试验结果表明,CL和DW的分解率分别为43.10%和52.04%,气相产物主要为CO、H2、CH4、C2H2及少量C2H4等气体,热解产物的粒径减小,形貌发生明显变化。在CL煤的基础上配加不同比例的DW后,煤粉颗粒出现了孔状结构,因此可以提高炉内风口回旋区固定碳颗粒的燃烧率,为提高煤粉燃烧率提供理论依据。     

不同热解半焦与高炉喷吹煤粉燃烧性能差异性

 研究不同半焦与喷吹煤粉的燃烧性能有利于半焦进行高炉喷吹、降低炼铁成本。通过改变热解温度、热解升温速率、热解保温时间和热解气氛在管式炉中制备了不同的半焦样品,通过工业分析和热重试验、结合比表面积、发热量和活化能变化对不同热解半焦和两种喷吹煤粉燃烧性能差异进行了分析。结果表明,不同热解条件下制备的半焦,其燃烧性能大多介于两种喷吹煤之间,热解温度是影响半焦反应性能最重要的因素,热解温度对活化能的影响呈现先减小后增大的趋势。不同热解温度制备的半焦孔隙结构均比喷吹煤发达,且累积孔容积和比表面积均呈现先增加后减少的趋势,孔隙特点与燃烧性能基本对应。550 ℃是制备高反应性半焦较适宜的热解温度。可以通过控制热解条件制备高反应性半焦,这有利于半焦在高炉喷吹中的应用。     

高炉的高喷煤比

成功的提高喷吹率依赖于煤气分布的控制和喷吹煤粉的足够的燃烧率，实验室用一个空的炉子和一个装有焦炭床的炉子研究煤粉在回旋区的燃烧，试验表明在艾莫伊登厂使用的高挥发分煤有较高的燃烧率。在高炉的高喷煤比试验期间，从风口水平的焦炭结构和炉尘取样调查表明在喷吹率为１９０－２１０ｋｇ／ｔ铁时喷吹的煤粉可得到有效的利用。从炉顶逸出的喷煤碳含量小于１％，而且不会受煤粉喷吹率的影响。     

基于二维数值模拟的煤粉燃烧性能的研究

运用数值模拟的方法,建立燃烧炉内煤粉燃烧过程的二维数学模型,对两种混煤粉和新钢高炉现用喷吹煤粉在燃烧炉内的燃烧特性进行了模拟,分别得到了两种混煤及新钢高炉喷吹煤粉在燃烧炉内燃烧形成的温度场和焦炭分布规律。结果表明：两种混煤的燃烧性能明显好于新钢高炉喷吹煤粉。采用热重法测得3种煤的燃烧率和与CO2的反应性,得出了与模拟结...     

喷吹预热煤粉对高炉能量影响的计算分析

利用计算机模拟高炉喷吹预热煤粉对能量等相关指标的影响,分析了煤粉预热后高炉热量、理论燃烧温度、热补偿、焦比等指标的变化情况。结果显示:利用热风炉废烟气预热煤粉后,可以降低焦比,提高理论燃烧温度,有效替代热风、富氧所提供的部分热量,起到节能增效的作用。