高炉用冶金焦与兰炭气化反应行为研究

通过实验室模拟高炉反应条件,对高温下冶金焦炭、兰炭与CO2气化反应特性进行研究,并结合兰炭微观结构分析了其反应机理.结果表明,兰炭起始反应温度低,气化反应速率远高于冶金焦炭,并且随着温度升高而迅速增加.富碱后,碱金属可以分布到兰炭内部,使兰炭在较长时间内保持较高的反应速率.冶金焦炭结构致密,镶嵌组织含量高;兰炭结构呈层片状,比表面积大,各向同性组织含量高,易与CO2发生反应.     

基于主成分分析的高炉喷吹煤粉性能评价

针对高炉喷吹煤性能评价指标存在的不足,提出了一种新的基于主成分分析的高炉喷吹煤综合特性指标提取方法。该方法综合考虑了高炉喷吹煤发热值、着火点、燃烧性、反应性、流动性和可磨性等性能指标,采用主成分分析方法,提取了高炉喷吹煤的综合特性指标：综合燃烧特性指标P1,综合反应特性指标P2,综合流动特性指标P3和综合可磨特性指标P4。新的综合特性指标不仅减少评价指标的数量,且综合特性指标之间相互独立,避免指标之间的重叠。在4个新综合特性指标的基础上,进一步引入煤粉喷吹性能评价指标P,并结合基础性能评价指标F,最终得到煤粉性能的总体评定。     

高炉喷吹煤粉合理搭配

 为了研究更为合理的高炉喷吹煤混合方案,利用热重分析仪和傅里叶红外光谱对单煤的燃烧性和煤中有机官能团进行了分析,同时也对不同混煤的燃烧性能进行了研究。研究结果表明,煤中－OH官能团数量随着煤化度的加深而减少,－CH3官能团数量则随着煤化度的加深而增加。燃烧性稍差的烟煤在混煤中对无烟煤的助燃作用更强,官能团结构相近的无烟煤和烟煤搭配更易于获得燃烧性好的混煤。     

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。     

配加铁矿粉对铁焦微观结构及性能的影响

 为了研究在炼焦过程中配加铁矿粉对焦炭性能的影响,在气煤中配加0、5%和10%的铁矿粉炼制铁焦,采用I-型转鼓、差热分析仪、SEM、XRD和光学显微镜对铁焦的强度、反应性、微观结构、微晶结构和光学组织进行研究,并采用Coats-Redfern方法计算气化反应的动力学参数。结果表明,在气煤中配加铁矿粉可以有效提高铁焦的转鼓强度及反应性,随着铁矿粉配比的增加,铁焦的堆垛高度[Lc]值逐渐减小,石墨化程度降低,并且铁焦的气孔逐渐减小,且附着于气孔表面的铁原子密度增大,出现成片含铁区域,焦炭结构中各向同性结构和镶嵌结构减少,残炭结构增多。根据动力学分析可知,配加0、5%和10%的铁矿粉制得的铁焦,其活化能分别为228.4、235.5和256.7 kJ/mol,并且发现表观活化能与指前因子具有动力学补偿作用。     

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。