喷吹原煤结晶水和煤粉水分析出过程

用差示扫描量热法对喷吹原煤进行分析并测定其中硫酸盐的硫含量,发现在400℃以下有以硫酸亚铁形式存在的结晶水.采用热重分析方法研究喷吹煤粉,给出在400℃以下不同粒度混合煤粉中水分析出规律.根据煤粉中水分主要是在20～100℃和300～400℃析出,确定煤中的结晶水是以硫酸亚铁的形式存在.     

煤中氯的分布及燃烧过程中氯析出特性的试验研究

测定了我国41种煤中氯含量,分析了我国煤中氯的分布特性。选取了两种中等氯含量的五阳贫煤和兖州烟煤在马费炉内进行了不同温度和燃烧时间的煤燃烧残渣中氯含量的测定,从氯平衡角度研究了煤燃烧过程中氯的析出特性,为下一步减轻煤燃烧过程中氯化物的排放提供了依据。     

添加剂对高炉喷吹煤燃烧性能的影响

为提高喷吹煤粉的燃烧率,利用差热分析天平,采用TG曲线计算燃烧率,考察了以主成分为石灰石、生石灰和熟白云石的3种不同添加剂对山西长治钢铁公司高炉喷吹煤粉燃烧性能的影响,并对具有较好促燃作用的添加剂进行饱和用量研究.试验结果表明,不同添加剂对不同喷吹煤具有不同的促燃效果;以生石灰为主要成分的添加剂促燃效果最好,其对混合煤粉的促燃饱和浓度为4%.     

几种氯化物对高炉喷吹用煤粉燃烧性能的影响

为了提高高炉喷吹煤粉的燃烧率,分析了Ca Cl2,Mg Cl2,Na Cl和Fe Cl3添加剂对高炉喷吹用煤粉燃烧性能的影响,得到各物质添加量对煤粉燃烧率的影响规律。结果表明,适量的Ca Cl2,Mg Cl2,Na Cl和Fe Cl3均能改善高炉喷吹用煤的燃烧性能。当Ca Cl2和Mg Cl2添加量小于1%、Fe Cl3添加量小于2%时,煤粉燃烧率分别随Ca Cl2,Mg Cl2和Fe Cl3添加量的增加而提高;继续增加各物质的添加量,煤粉燃烧率均下降;煤粉燃烧率随Na Cl添加量的增加而提高。与原煤燃烧后产生的未燃煤粉相比,加入氯化物添加剂后高炉喷吹用煤的未燃煤粉颗粒均变得不规则,且粒度明显减小。综合考虑,高炉喷吹用煤粉中Ca Cl2和Mg Cl2适宜的添加比例均为1%,Fe Cl3适宜的比例为2%,Na Cl的添加比例应小于1%。为改善高炉喷吹用煤粉的燃烧性能,4种氯化物添加剂优的先选用顺序为Fe Cl3,Ca Cl2,Mg Cl2和Na Cl。     

煤燃烧过程中氯析出特性的试验研究

采用石英管管式炉进行试验，研究了温度、气氛、空气流量、停留时间对煤中氯析出特性的影响。燃烧过程中煤中氯基本上是以HCl形式析出。200℃开始氯析出，到600℃时90％氯已析出。1000℃氧化性气氛燃烧时，煤中氯的转化在10min内基本完成，过量O2对转化率影响不大，但O2量不足却会造成HCl转化率明显下降。最后给出了煤燃烧过程中氯析出动力学方程。     

高炉喷吹用煤的选择

介绍了高炉喷吹技术的发展和现状,并对喷吹用煤炭质量和煤种进行了分析和论述,阐明了合理选择煤种及煤质能够提高经济效益、节能降耗,达到对煤炭资源合理利用的目的。     

高炉喷吹用煤的质量要求与发展趋势

高炉喷吹技术迅速发展，喷吹用煤的数量，品种和国内外市场还会不断扩大。在论述喷吹用煤需求增加原因，质量状况和发展趋势的基础上，提出加强品质研究，扩大喷吹用煤资源和品种，扩大吹用煤出口看法和建议。     

大社贫煤作为高炉喷吹用煤的可行性研究

为进一步拓宽峰峰集团贫煤的市场用途,结合高炉喷吹用煤对煤种和煤质的要求,对峰峰集团大社矿贫煤进行实验室煤质数据分析,并对其作为高炉喷吹用煤的可行性进行研究;通过工业性模拟高炉喷吹试验,在技术上验证了大社贫煤用于高炉喷吹的可行性。     

高炉喷吹用煤粉可行性指标的研究与应用

针对目前高炉喷吹煤性能评价指标存在的不足,对评价高炉喷吹用煤粉的各项可行性指标,如煤种的工业及元素分析、燃烧性、着火点、爆炸性、发热值、反应性、可磨性等进行了系统研究和分析。并以河北某M钢铁厂目前所用高炉喷吹煤粉为例,对其所用8种喷吹煤粉的可行性指标进行了试验研究与理论分析,最终得到该钢铁厂煤粉性能的总体评定,推荐高炉喷吹用煤种为3~#、5~#和6~#。     

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。     

利用除尘灰岩相分析研究高炉喷吹煤粉燃烧状况

以M钢厂高炉排放的除尘灰为例,采用岩相测试技术分析了除尘灰内未消耗煤粉和焦炭的不同结构形态,并定量分析了未消耗焦炭和煤粉质量分数,由此计算出了该厂煤粉利用率。同时,与另一N钢厂高炉除尘灰的岩相分析结果进行比对,得出M钢厂高炉煤粉和N钢厂煤粉利用率属于较好水平。通过岩相技术分析M钢厂高炉除尘灰中未燃煤粉的含量,继而分析高炉内煤粉利用率,为钢厂提供了一种判断喷吹煤粉在高炉内利用情况的新方法。     

模糊数学方法优选高炉喷吹煤

以现行《高炉喷吹用煤技术条件》中对高炉喷吹煤的理化性能及可磨性的要求为基础,增加了描述高炉喷吹煤燃烧性、反应性、输运性、安全性的性能指标,形成了更为全面的高炉喷吹煤性能指标体系。指标数量的增加使得指标之间的重要性关系变得更为复杂,具有很强的模糊性,给体系的应用带来了困难。模糊数学能很好地解决这个问题。具体过程是:在指标体系中选定适合定量分析的性能指标,并定义各指标相对优属度的计算方法,采用模糊模式识别交叉迭代模型计算指标权重,得到优选结果。使用该方法对某炼铁厂11种喷吹煤进行优选,优选结果与现场人员意见相符。     

最低点火温度条件下煤粉自燃特性试验研究

火电厂及煤化工行业中需要将原煤加工成煤粉,煤粉在制备及输送过程中具有粒度小、环境温度高和供氧条件充分等特点,易发生自燃现象。最低点火温度Tm指在一定条件下煤粉能够发生自燃的最低环境温度,是衡量煤粉自燃危险性的重要参数。因此,研究煤粉在最低点火温度下的自燃特性参数及热动力学行为,对了解在最低点火温度时煤粉自燃行为、建立相应的预警机制具有重要意义。以3种不同变质程度的煤粉(张家卯弱黏煤ZJM、兖州气煤YZ和长治贫瘦煤CZ)为研究对象,采用油浴程序控温试验装置对煤样自燃特性进行测试,确定了3种煤粉的Tm和延迟点火时间ti;得出最低点火温度下各煤样耗氧速率、CO及C2H4产生量的变化规律;采用热动力学分析方法计算了3种煤粉的表观活化能。试验结果表明:①ZJM、YZ和CZ煤粉的最低点火温度分别为120、130、164℃,随变质程度的增加而增加;煤的变质程度越高,内部活性基团数量越少,自燃需要热量更多,导致高变质程度煤的最低点火温度较高;3种煤粉在最低点火温度处的延迟点火时间均约为20 min。②耗氧速率呈现出先增加后缓慢减少的趋势,在试验后期由于氧气浓度较低,引起煤粉氧化反应强度降低,最终导致耗氧速率出现缓慢下降;最低点火温度处的CO产生量随时间呈现出先升高后降低趋势,当煤粉温度约120℃时,产生C2H4。③最低点火温度处ZJM、YZ和CZ煤粉的表观活化能分别为24.33、29.50和18.67 kJ/mol,其中变质程度最高的CZ煤粉的表观活化能低于另外2个煤样,这表明高变质程度煤样的最低点火温度高,初期氧化反应速率较高。     

不同干馏温度下高炉喷吹煤粉的反应性比较

采用热重法对几家钢厂煤粉在不同干馏温度下二氧化碳(CO2)气化反应性进行研究。实验结果表明:喷吹煤粉的碳转化率在相同反应温度下随干馏温度的升高而减小,最大气化反应速率随干馏温度的升高逐渐增大。动力学计算表明各钢厂喷吹煤粉的气化反应级数为2/3,活化能以及指前因子随干馏温度的升高而增大。     

煤粉工业锅炉燃烧的数值模拟

为了更好地把握锅炉的性能,应用Fluent软件对某新型高效煤粉工业锅炉内的燃烧过程进行了三维数值模拟.采用非预混燃烧模型模拟化学反应过程,用P-1辐射模型计算辐射传热,用Realizable κ-ε湍流模型模拟气相运动,对固体颗粒相的求解采用随机轨道模型.模拟所得到的炉内温度场、离散相和连续相轨迹分布合理,温度场和实测值较为吻合.模拟结果表明,通过适当降低锅炉的负荷,能够进一步改善煤粉燃烧温度场分布.     

气流床煤气化过程中氯元素的迁移特性

采用神府煤的多喷嘴对置式水煤浆气化装置与采用安徽煤的Shell煤粉气化装置为对象,通过对煤灰、气化生成灰渣以及废水中氯元素含量的分析以及热力学分析,研究气流床煤气化过程中氯元素的迁移特性。研究结果表明：采用神府煤的多喷嘴对置式水煤浆气化装置中,煤中氯元素主要进入废水中,约为88.81%;采用安徽煤的Shell煤粉气化装置中,进入废水中的氯元素为43.03%,存在于粗渣和飞灰中的氯元素分别为34.93%,15.42%;氯元素主要在煤热解过程中释放出来,释放量与最终废水中的氯元素所占比例基本相当;气化温度和进料形态（水煤浆或煤粉）能显著影响产物中氯元素的存在形式,HCl气体的比例随气化温度的升高而降低,水煤浆气化比煤粉气化产物中含有更多的HCl气体;采用安徽煤的Shell煤粉气化装置,Na,K,Cl元素在飞灰中相对富集,这使得最终排放的废水中氯元素的量减少。     

煤粉颗粒粒度对煤质分析特性与燃烧特性的影响

采用Ｍａｌｖｅｒｎ 公司的马尔文粒度仪测量煤粉颗粒的平均粒度和粒度分布、及Ｌｅｃｏ 公司的ＭＡＣ－ ５００ 型工业分析仪测量煤粉的工业分析成分, 对合山劣质烟煤、晋城贫煤的各４ 种不同粒径的细化和超细化煤样进行了试验研究, 应用库仑滴定法测定了煤粉颗粒粒度对煤质全硫元素分析的影响． 结果表明, 煤粉颗粒粒度对煤质分析特性有很大的影响, 并进一步影响煤粉的热解、着火、燃烧等特性． 煤粉颗粒粒度是进行煤质分析与燃烧系统设计的重要物理参数．     

煤粉燃烧中NO_x的预测:模型开发及Fluent实现

开发了新的煤粉燃烧NO_x预测模型,模型考虑了热力型,快速型和燃料型NO_x的生成以及已生成NO_x的异相,均相还原。通过不同煤种的大量热解实验建立了燃料N在挥发分,焦炭中分配比例的经验公式。为解决欠氧还原区NO_x均相还原的定量描述问题,提出以CO,H_2浓度来间接表征气相碳氢化合物含量的方法。利用Fluent提供的用户自定义函数(UDF)接口,加入焦炭与CO_2,H_2O的气化反应,准确计算CO,H_2在燃烧全过程的衍化规律。编写程序将NO_x模型以UDF的形式嵌入Fluent中,实现新的NO_x模型与先进湍流,辐射换热模型的耦合计算。与原有模型相比,新的NO_x预测模型可以自适应不同燃烧条件(常规燃烧,空气分级燃烧)下NO_x迥异的生成与还原特点,从而有助于评判不同结构设计,运行条件对NO_x排放的影响。