不同热解工艺下半焦的微观结构特点及其对燃烧性能的影响

摘要：对比研究了3种直立内热炉半焦(熄焦方式分别为水泡熄焦、喷水熄焦及烟气干熄焦)及一种流化床热解半焦的微观结构及燃烧性能。通过对半焦组成、孔隙结构、有机官能团、碳化学结构及半焦微晶结构分析，获得了不同低温热解工艺半焦的组成及微观结构特点，明确了组成及微观结构与燃烧性能之间的关系。结果表明，不同热解工艺半焦的组成和微观结构差异明显，其对半焦的燃烧性能影响显著。干熄焦碳化学结构缺陷比例大，快速热解半焦孔隙结构发0达、挥发分高，与水喷焦相比水泡焦石墨化程度低；水喷焦燃烧性能优于水泡焦，干法所得半焦的燃烧性优于湿法；半焦的挥发分含量决定其燃点，在快升温速率条件下孔隙结构对半焦的燃烧性能影响较大，而慢升温速率条件下有序化度对半焦的燃烧性能影响较大。     

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。     

不同热解工艺下半焦的微观结构特点及其对燃烧性能的影响

对比研究了3种直立内热炉半焦(熄焦方式分别为水泡熄焦、喷水熄焦及烟气干熄焦)及一种流化床热解半焦的微观结构及燃烧性能。通过对半焦组成、孔隙结构、有机官能团、碳化学结构及半焦微晶结构分析,获得了不同低温热解工艺半焦的组成及微观结构特点,明确了组成及微观结构与燃烧性能之间的关系。结果表明,不同热解工艺半焦的组成和微观结构差异明显,其对半焦的燃烧性能影响显著。干熄焦碳化学结构缺陷比例大,快速热解半焦孔隙结构发0达、挥发分高,与水喷焦相比水泡焦石墨化程度低;水喷焦燃烧性能优于水泡焦,干法所得半焦的燃烧性优于湿法;半焦的挥发分含量决定其燃点,在快升温速率条件下孔隙结构对半焦的燃烧性能影响较大,而慢升温速率条件下有序化度对半焦的燃烧性能影响较大。     

低阶煤热解条件对高炉喷吹半焦燃烧性能及动力学特性的影响

采用热重分析法研究了不同热解条件下半焦的燃烧性能和动力学特征，利用Ozawa法求取动力学参数。结果表明，热解温度越低、保温时间越短时，半焦的燃烧性能越好；热解升温速率对半焦燃烧过程的反应程度影响不大；粒度越大，燃烧性能差异性越明显。热解温度对半焦燃烧性能影响较大，550℃是本研究中制备高燃烧反应性半焦的适宜热解温度。两种不同粒度原煤制得的半焦均随转化率增大，活化能减小。1~3 mm原煤在热解温度为550℃时所得半焦在燃烧过程中符合反应级数模型，化学反应为限制性环节，反应最概然机理函数为f(α)=(1–α)2。     

圆梁山隧道2#溶洞注浆技术研究

圆梁山隧道全长11068 m,是渝怀线上最长的铁路隧道,主要穿越毛坝向斜、冷水河浅埋段及桐麻岭背斜,地层以泥岩、灰岩和白云岩为主.设计毛坝向斜隧道最大涌水量为8.3×104m3/d,最大水压为4.6MPa,隧道穿越的2#溶洞为高压、富水、深埋、粉细砂充填性溶洞,施工过程中,突水、涌砂十分严重,造成开挖面多次被淹,施工十分困难.主要介绍了2#溶洞突水、涌砂、涌泥情况,研究了相应的注浆方案、材料、工艺和注浆机械设备配套方式.     

山钢1880 m3高炉用冶金焦性价模型研究及应用

已有生产实践表明，用评价顶装焦的方法评价捣固焦适用性较差。为了准确掌握捣固焦真实热态性能，实现捣固焦和顶装焦在高炉中的安全、经济使用，在研究现有焦炭评价方法及捣固焦结构特性的基础上开发了山钢高炉用冶金焦性价模型。该模型采用数据归纳分析和模糊综合评价的方法，将焦炭的10项常规指标(平均粒径、焦末(粒径小于25 mm)比例、全水分、挥发分、灰分、硫分、冷热态性质(M40、M10、CRI、CSR))和捣固焦的6项结构性指标(高温反应后强度CSR₁₃₀₀、光学组织指数OTI、显微强度MSI、结构强度SSI、假相对密度d、碳化学结构d₀₀₂)纳入模型，通过构建捣固焦6项结构性指标与冷热态4项性质指标(M40、M10、CRI、CSR)间的相互关系模型，对捣固焦冷热态4项性质指标进行修正，实现了捣固焦、顶装焦评价方法的统一。该模型已在山钢1 880 m³高炉进行应用，模型给出的预测结果对各类型焦炭的科学使用起到了指导作用。     

硅铁炉上部区域兰炭结构演变与性能研究

采用井式炉干馏装置分别对兰炭进行不同温度热处理，并以此模拟兰炭在硅铁炉上部区域下行过程中的状态。利用氮气吸附、拉曼光谱、热重分析等方法研究了不同热处理温度下入炉兰炭的理化结构和性能变化，结合工业实验结果分析兰炭影响炉况的关键环节。结果表明，随热处理温度升高，兰炭比表面积和孔容呈先增大后减小再增大直至稳定的变化规律，碳化学结构中缺陷和无定型结构逐渐转变为有序碳结构，兰炭反应性能变差，电阻率呈阶段性降低。热处理温度大于1600℃后，不同兰炭间的孔隙结构、碳化学结构、反应性能和电阻率性能变化趋于稳定。孔隙结构发达及反应性能较好的兰炭入炉后在料面的过度烧损导致兰炭机械强度恶化和炭耗增加，这是影响不同品质兰炭入炉冶炼效果存在差异的主要因素。     

“双碳目标”下陶瓷球替换钢球的应用研究

针对大冶诺兰达转炉渣磨矿过程,研究了陶瓷球替换钢球对磨矿效率、能耗、物耗及分选指标等的影响。实验室实验研究表明,一段二段磨矿过程中,磨矿效率随着陶瓷球替代比例增加而降低;但陶瓷球体积比例控制在40%以内时,对磨矿效率影响较小。而采用全陶瓷球磨矿,给矿量降低到全钢球的80%,可实现与全钢球时等同的磨矿效率。工业实验研究表明,当立磨机中陶瓷球比例14%为38%时,基本不影响磨矿效率、药剂消耗及铜精矿指标,但对磨矿过程中的能耗分别降低为全钢球的89.90%和79.60%,减少了磨矿过程中介质的消耗,研究结果为转炉渣选矿厂生产过程中节能降耗提供了新思路。      

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。     

低温干馏煤气/富氧大当量比燃烧实验及数值模拟研究

在内热式低温煤干馏中,引入富氧燃烧,同时提高煤气当量比,是在维持炉内温度分布基本不变的前提下提高煤气质量的有效途径。通过不同富氧比及不同尺寸烧嘴下的大当量比煤气/富氧燃烧实验结合数值模拟分析,探究了富氧低温干馏中的内热火焰温度分布特性及其受工艺条件和烧嘴尺寸的影响。结果表明:增大富氧比的同时增大燃料当量比可以维持平均火焰温度与空气助燃工况基本一致,但火焰锋面温度受局部当量比及流动条件影响;减小燃料及氧化剂射流的初始速度差,可以减缓组分混合、延长火焰并降低火焰锋面温度;煤气中三种气体按参与反应的速率快慢排序依次为氢气、一氧化碳、甲烷,随着燃烧反应进入湍流混合速率控制模式,组分间的选择性燃烧特征相对减弱。