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。     

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。     

高炉喷吹提质煤粉的工业试验

为了拓展喷吹煤资源,降低高炉冶炼的燃料成本,在唐山新宝泰2号450 m~3高炉上进行喷吹提质煤粉的工业试验,研究高炉喷吹提质煤粉的可行性。实验性能测试结果表明,与高炉喷吹煤相比,提质煤粉的固定碳含量较高,灰分含量较低,发热值较高,用于高炉喷吹具有技术上的可行性。工业试验结果表明,在保持燃料比基本不变的情况下,与基准期相比,喷吹提质煤粉后高炉煤比升高,焦比降低,吨铁燃料成本降低6.68元/t。     

太钢高炉喷吹煤粉燃烧性和反应性的研究

通过对太钢高炉喷吹煤粉反应性和燃烧性的研究,提出太钢目前燃料条件下的合理的配煤方案,为高炉提高煤比、降低焦比、降低生铁成本提供理论依据.     

鞍钢高炉喷吹燃料的综合特性分析

为了充分掌握大喷煤条件下高炉喷吹不同燃料的可行性,对几种可用于鞍钢高炉喷吹的不同煤级煤种进行了深入研究,主要包括喷吹煤种的工业分析、元素分析,灰成分、发热量、可磨性、着火点和爆炸性、灰熔特性、燃烧性、反应性分析等。同时,结合动力学计算来表征不同煤种的化学反应特性差异。结果表明,随着煤级的升高,煤的软化温度逐渐提高,这主要和氧化钙的作用相关;提质煤和兰炭具有优异的燃烧和气化特性,并且其价格优势明显,安全爆炸性和可磨性符合高炉喷吹要求,搭配混合燃料进行高比例喷吹时有利于燃料结构优化和喷吹成本控制。     

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...     

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。     

生物质炭煤粉高炉混合喷吹性能分析

在“双碳”目标积极推进的背景下,节能减排已经成为当前钢铁工业绿色可持续发展的重要任务之一。生物质作为可再生的碳源,应用于高炉炼铁可显著降低钢铁生产的CO₂排放。为改善生物质原料应用于高炉喷吹的冶金性能,分别采用热解炭化和水热炭化对生物质原料进行炭化提质制备生物质炭,并探究了生物质炭与煤粉混合搭配进行高炉喷吹的可行性。结果表明,生物质水热炭和热解炭的挥发分高于烟煤,当生物质炭以5%～20%比例与煤粉混合时会使混煤的固定碳含量和发热值降低,但降低幅度较小。当生物质炭配比低于20%时,混煤无爆炸性,着火点大于350℃,满足高炉制粉和喷吹系统的安全性能要求。生物质炭具有较好的可磨性和燃烧性,能够改善混煤的制粉性能和风口前的燃烧性能。生物质热解炭灰成分中含有较高的碱金属,造成生物质热解炭混煤的灰熔点降低幅度远大于生物质水热炭混煤。通过对生物质炭混煤方案的碱负荷变化分析发现,高炉喷吹生物质热解炭对高炉冶炼碱负荷影响大于水热炭,生物质炭配比为20%,高炉喷煤比为140 kg/t时,生物质热解炭混煤方案的碱负荷增加0.394 3 kg/t,生物质水热炭混煤方案的碱负荷增加0.00...     

某劣质无烟煤在首钢高炉应用的研究

为了拓展首钢高炉喷吹煤资源,降低喷吹煤配煤成本,研究了劣质无烟煤C单种煤及混煤的基本性能。结果表明:C煤在混煤中的配比应不超过30%;在配加10%、15%的C煤替代A煤的工业试验期间,高炉炉况基本顺稳,燃料比没有明显变化;C煤配比在15%以内,对高炉燃料比未造成负面影响,可考虑开展进一步提高C煤配比的工业试验。     

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。     

炼铁过程富氧及混煤对燃料燃烧性能的影响

 高炉喷吹用燃料的燃烧性能对于高炉冶炼过程来说是非常重要的,使用燃烧性能较好的高炉喷吹燃料更有利于提高煤比、降低焦比,从而降低高炉冶炼成本。为响应节能减排政策,对一些钢铁企业采取了煤粉的限制采购和使用等措施,使得兰炭成为高炉喷吹用燃料的有效替代品。通过工业分析、元素分析和热重分析试验比较了烟煤、无烟煤和兰炭3种高炉喷吹燃料的差异,并研究了不同混合方案以及不同富氧率条件下兰炭燃烧性能的变化。研究结果表明,燃料的综合燃烧特性与其初始燃烧温度、最终燃烧温度和燃烧反应时间均有一定的相关性。3种燃料中,烟煤的综合燃烧特性最好,无烟煤次之,兰炭的综合燃烧特性最弱。为了提高兰炭的燃烧特性,对兰炭和烟煤进行混合燃烧试验,发现随着混合燃料中烟煤含量的增加,混合燃料的综合燃烧特性参数呈现出逐渐增加的趋势,并且在兰炭和烟煤的混合燃烧试验中发现存在协同效应。在研究富氧率对兰炭燃烧性能影响时发现,随着富氧率的增加,兰炭的燃烧性也呈现出逐渐增加的趋势,但是增加的幅度较小。当富氧率由0增加至20%时,兰炭的综合燃烧特性参数从4.53×10-14增加至6.05×10-14 min-2·℃-3。综上所述,烟煤的添加以及富氧率的提高均对兰炭的燃烧性能有明显的改善效果。     

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。     

The Combustion Efficiencies of the Waste Plastics as Supplemental Fuel for Blast Furnace

The possibility of using waste plastics as a source of secondary fuel in the blast furnace has been of interest recently. In order to study the feasibility of injecting waste plastics into blast furnaces, the paper compares the combustibility of several kinds of waste plastics with that of pulverized coal. To improve the combustion efficiency of waste plastics in the blast furnace, the effects of plastic particle size, blast furnace temperature and different atmosphere were investigated in the laboratory. The result shows that compared with pulverized coal, waste plastics have lower thermal ignition temperature, shorter burning time, higher burning rate, lower ash ratio and higher calorific values, which are beneficial for blast furnace injection. With the increase of both the blast temperature and the level of oxygen enrichment, as well as the decrease in the particle size of waste plastics, the combustibility of waste plastics can be improved immensely. The optimization of blast furnace injection utilizing recycled plastics as a source of secondary fuel is possible by considering all these variables.     

低阶煤热解与兰炭生产工艺研究进展

 当今社会,化石能源日益枯竭,充分高效利用现有资源和开发新的可再生资源十分必要。低阶煤挥发分高,燃烧性和反应性较好,直接燃烧无法充分发掘其所蕴含的潜在价值。热解技术作为一种能够高效利用煤炭资源的技术,受到许多学者的重视。根据低阶煤在不同转化阶段反应性不同的特点,通过控制煤的热解过程可以制得兰炭。兰炭的气化活性优于焦炭和无烟煤,在用于高炉喷吹时,将兰炭和无烟煤混合喷吹还可以提高煤粉的喷吹性能以及促进高炉稳产顺行。凭借着高固定碳、高化学活性、低灰分、低磷、低硫等特性,兰炭成为了一种新型的碳材料,其生产制备工艺也成了大量学者的研究热点。简要分析了近些年全球的能源消耗情况和中国的能源结构,介绍了一些低阶煤热解工艺、兰炭在高炉喷吹和烧结的应用情况以及兰炭生产工艺,分析了这些工艺各自的优劣势并进行了详细对比,并且将兰炭与高炉喷吹燃料的性能进行了对比。对低阶煤热解工艺和兰炭生产工艺的前景进行了展望,提出开发大型化、自动化和环境友好型装置是未来热解工艺的发展趋势。     

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。     

褐煤用于高炉喷吹的可行性

采用热重分析及量热仪分析了褐煤与传统喷吹用无烟煤燃烧性及发热值的差异,并采用长管式煤粉爆炸性测定装置研究了粒度对褐煤爆炸性的影响。同时针对混煤中褐煤的适宜配加比例,研究了褐煤添加量与混煤的爆炸性和燃烧性的相关性。结果表明,褐煤粒度小于0.087mm后呈强爆炸性。但褐煤与无烟煤混合能够有效抑制爆炸性,当混合样品中褐煤的质量分数低于40%时混煤没有爆炸性。褐煤的燃烧性好于无烟煤,二者混合后随褐煤比例的增加,混煤的失重曲线出现双特征峰,提高褐煤掺混比能够改善混煤的燃烧性。综合以上研究结果表明,褐煤用于高炉喷吹时的比例控制在40%(质量分数)以下为宜。     

焦粉与兰炭对高炉混煤燃烧特性的影响

 为了探究焦粉、兰炭替代无烟煤进行喷吹对混煤燃烧的影响,使用新型高炉喷煤燃烧模拟试验装置与热重分析设备,研究了焦粉、兰炭以及混煤粒度对混煤燃烧的影响。利用扫描电镜(SEM)与能谱仪(EDS)观察了未燃煤粉的外观形貌。研究结果表明,粒度降低对燃烧有促进作用,焦粉用于喷吹的粒度应低于0.074 mm;兰炭替代无烟煤没有明显影响,而焦粉作用明显;当焦粉添加量超过15%时,混煤燃烧性能急剧下降。兰炭与焦粉对混煤燃烧性的影响不同,主要原因是兰炭与焦粉具有不同的化学性能与结构。从混煤燃烧性能的角度考虑,少量焦粉替代无烟煤用于高炉喷吹是可以被接受的。     

Carbon type differentiation technique for diagnosing pulverised coal injection efficiency

Coal injection is a common practice for coke replacement in current blast furnace (BF) operations. The amount of coal that can be injected and successfully replace large coke is determined by the extent of coal gasification, which is a function of both the combustion environment in the tuyere/raceway region and combustibility of the injected coal. A new carbon type differentiation (CTD) technique was developed at CanmetENERGY for quantifying the amount of unburnt pulverised coal injection (PCI) residue that is carried in the furnace top gas for diagnosing the extent of injected coal gasification. This technique utilises the combustion characteristics of solid carbonaceous material generated during rapid pyrolysis and partial combustion of coal. The CTD technique developed was transferred to ArcelorMittal Dofasco and successfully implemented in the industrial environment. Using this technique, AM Dofasco established a PCI efficiency baseline for each of its three BFs, which will be used as a reference point for comparison in future trials. The capability of the CTD technique in diagnosing and understanding the effect of BF operating parameters on PCI burnout efficiency was demonstrated upon examining the effect of blast temperature decrease during a recent BF stove repair.