转炉高温烟气中喷吹除尘焦粉后O_2含量变化规律

为了解决目前煤气中O_2含量超标导致煤气回收率较低的问题,提出向转炉汽化冷却烟道中喷吹除尘焦粉来降低烟气中氧含量的新方法。以热力学计算为基础,分析了焦粉在汽化冷却烟道内与烟气中各组分发生反应的可能性,探讨了不同烟气成分对反应的影响,并通过工业试验研究了不同喷吹速率对焦粉在烟道内的反应效果,以此来探索焦粉对煤气回收质量的影响。结果表明,焦粉与烟道中的O_2反应生成CO的趋势最大,随着转炉冶炼的进行,煤气中O_2的含量不断降低,当吨钢喷吹焦粉量从0 kg/t分别增加到5、7和10 kg/t时,煤气中O_2体积分数达到回收标准(不大于2%)的时间分别减少了21.65%、40.55%和40.89%;煤气回收时间分别增加了29、77和104 s;当吨钢焦粉喷吹量达到10 kg/t时,回收煤气中平均氧体积分数则从0.855%降至0.358%。通过工业试验研究结果分析,证明了向汽化冷却烟道中喷吹焦粉的新方法回收超低氧煤气的可行性。     

转炉高温烟气中喷吹除尘焦粉后O2含量变化规律

摘要：为了解决目前煤气中O2含量超标导致煤气回收率较低的问题,提出向转炉汽化冷却烟道中喷吹除尘焦粉来降低烟气中氧含量的新方法。以热力学计算为基础,分析了焦粉在汽化冷却烟道内与烟气中各组分发生反应的可能性,探讨了不同烟气成分对反应的影响,并通过工业试验研究了不同喷吹速率对焦粉在烟道内的反应效果,以此来探索焦粉对煤气回收质量的影响。结果表明,焦粉与烟道中的O2反应生成CO的趋势最大,随着转炉冶炼的进行,煤气中O2的含量不断降低,当吨钢喷吹焦粉量从0kg/t分别增加到5、7和10kg/t时,煤气中O2体积分数达到回收标准（不大于2%）的时间分别减少了21.65%、40.55%和40.89%;煤气回收时间分别增加了29、77和104s;当吨钢焦粉喷吹量达到10kg/t时,回收煤气中平均氧体积分数则从0.855%降至0.358%。通过工业试验研究结果分析,证明了向汽化冷却烟道中喷吹焦粉的新方法回收超低氧煤气的可行性。     

AOD炉喷吹CO_2代替部分Ar或O_2脱碳保铬的热力学分析

AOD炉冶炼不锈钢工艺主要通过喷吹大量的O_2和Ar实现脱碳保铬。钢铁行业每生产1 t钢的CO_2排放量约为1.57 t,若能将排放的CO_2捕集回收并用于钢铁生产过程中,不仅可以节能减排,还可降低冶炼成本。通过热力学计算验证了CO_2代替Ar或O_2喷吹冶炼不锈钢的可行性,同时分别对不同元素的氧化升降温、不同C含量及CO_2喷吹量条件下的反应速率、脱碳深度、保铬效果进行计算,分析CO_2代替O_2脱碳保铬的热力学过程。结果表明在高碳区喷吹CO_2-O_2混合气体有利于AOD冶炼过程脱碳保铬。随着CO_2比例的增加保铬效果随之提高,而脱碳速率随之降低。但是,提高CO_2喷吹量时熔池内脱碳反应速率过慢,引起熔池温度偏低,CO_2喷吹比例应控制在20%～40%(体积分数)之间。     

混合喷吹煤粉和废塑料对高炉炉腹煤气的影响

为了研究混合喷吹时煤粉和废塑料对高炉炉腹煤气的影响,通过计算,得到喷吹不同比例混合的煤粉与废塑料时高炉炉腹煤气量及煤气成分。结果表明:随着混合燃料中废塑料比例增加,炉腹煤气量增加,煤气成分也相应改变;当PE(煤粉与聚乙烯)∶PP(聚丙烯)按5∶5混合时,炉腹煤气中φ(CO+H2)所占比例为47.96%,而单一喷吹煤粉时φ(CO+H2)所占比例为44.44%。     

转炉炼钢节能的技术问题

转炉煤气回收首先要保证回收煤气中CO含量,不应降低CO含量来增加煤气回收量。转炉的设备大型化和高生产率是提高转炉炼钢热效率的关键。降低铁水比和少渣炼钢可以有效地减少能耗。优化转炉供氧技术,实现高效吹氧是合理用氧的重要内容。改进转炉钢厂的仪表对节能有重要意义。     

鞍钢新5号高炉喷吹煤粉助燃剂工业实践

 为探索助燃剂对高炉喷吹煤粉的影响,进行了鞍钢新5号高炉添加锰系氧化物煤粉助燃剂的工业试验,获得了高炉喷吹煤粉中添加助燃剂下高炉运行指标。结果表明：在添加0.4%～0.6%的助燃剂情况下,平均日产量同未添加助燃剂相比增加435.60t,焦比降低10.30kg/t,喷煤比增加8.10kg/t,高炉煤气中CO2的体积分数下降069%,煤粉平均燃烧率为45.93%,提高了6.06%。     

起止回收CO体积分数影响转炉烟气能量回收的规律分析

转炉炼钢工序转炉烟气显热、潜热回收是"负能炼钢"的核心.以某钢厂300 t顶底复吹转炉为例,建立了转炉烟气中CO、O2体积分数随吹炼时间变化的特征模型,分析了起止回收CO体积分数对转炉煤气回收量及热值、蒸汽极限回收量的影响规律.结果表明,当起止回收CO体积分数增加±1％,转炉煤气回收量减少±0.50 m3/t,热值增加±22.3 kJ/m3,蒸汽极限回收量增加±1.77 kg/t.最后从转炉煤气回收、转炉烟气高温显热回收、转炉吹炼初末期低热值煤气回收利用三个角度分析了提升转炉烟气余热余能回收利用率的途径.     

转炉喷吹CO2+O2混合气体基础研究

通过对转炉喷吹CO_2+O_2混合气体的热力学分析,结合实验室模拟转炉吹炼末期喷吹CO_2+O_2实验结果,探讨了在顶吹转炉中应用CO_2+O_2进行脱碳抑氧的可行性。得出结论,混合气体中CO_2比例增大,碳氧积降低,枪位对碳氧积的影响减弱,但回磷量增加,当CO_2比例增大到CO_2:O_2=1:1时,顶吹转炉碳氧积可控制在0.23×10-6~0.25×10-6,平均回磷量0.001%,混合气体中CO_2最大理论比例可增加到79.1%。     

高炉喷吹煤气的煤造气试验

为克服喷吹煤粉给高炉冶炼带来的不利影响,提出了由造气炉燃烧普通煤产生煤气,自风口喷入高炉替代喷吹煤粉的新工艺,研究工艺参数对煤造气质量的影响规律。结果表明,气化剂流量增加,煤气中CO+H_2含量和煤气热值先升高后降低;CO+H_2含量和煤气热值随着反应温度、料层厚度、富氧率的增加而增加。当气化剂流量1.0 m~3/h、反应温度1 000℃、料层厚度1 000 mm、富氧率15%时,煤气质量达到最佳值,CO+H_2含量达到79.37%,煤气热值达到10 229.51 kJ/m~3。     

影响炉缸煤气成分与数量的因素

<正>鼓风湿度、鼓风含氧量和喷吹物等因素影响炉缸煤气成分和数量。当鼓风湿度增加时,由于水份在风口前分解出H2和O2,炉缸煤气中的含H2量和CO量增加而N2含量相对下降。喷吹含H2量较高的喷吹物时,炉缸煤气中H2量增加,CO和N2相对下降。     

基于石灰窑回收CO2用于炼钢的关键技术分析

针对CO2在首钢京唐300 t转炉的成功试验,分析了从石灰窑回收CO2用于炼钢的关键技术,重点讨论了从石灰窑回收CO2的工艺路线选择、石灰窑烟气CO2提浓技术、石灰窑烟气的预处理技术、提纯技术、存储输送技术、转炉顶吹O2 CO2混合喷吹技术和底吹CO2技术等。并通过试验验证了CO2用于转炉冶炼,不仅可以提高炼钢冶金效果,而且可以增加转炉煤气回收量。认为该工艺的开发可形成石灰窑与炼钢之间的碳素流循环,有利于节能减排,降低碳排放。     

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。     

烧结点火后料面喷吹蒸汽机理分析与试验

在烧结点火后适当时机与位置在料面喷洒蒸汽(或水汽混合物),对烧结过程起到强化作用。机理分析认为,喷入蒸汽在燃烧带,C与H_2O反应生成了H_2、CO或CO_2。CO少部分还原铁矿石,大部分与上部空气下传的O_2发生燃烧反应,生成CO_2更彻底,提高了废气中CO_2/(CO+CO_2)的比值,即提高了燃料利用率。蒸汽在燃烧带进行各种物理化学反应后,实际上发生了元素转移,蒸汽中的O元素转移到CO_2中,CO_2中的O不是全部来源于上部空气的O_2,部分来自H_2O,上部空气中的O_2更多地用于燃烧反应,燃烧速度加快。H_2O与C反应生成的H_2与CO都是强还原剂,它们对铁矿石进行还原反应,生成FeO甚至金属铁。烧结矿的FeO含量将增加,可节约混合料配炭。化学反应生成的气态H_2O与喷入的H_2O蒸汽都具有加快传热传质作用而强化烧结。工业试验表明,在烧结机点火后适当时机开始喷吹蒸汽,平均蒸汽用量3.84 kg/t,烧结增产率达到1.64%,固体燃料降低了1.67 kgce/t,节能率达到4.21%,返矿率降低了0.26%,转鼓指数上升了0.12%;增加蒸汽喷吹量后,废气中O_2含量减少,CO_2含量增加,CO含量减少,燃烧比[CO/(CO+CO_2)]降低,燃料利用率[CO_2/(CO+CO_2)]提高。     

转炉煤气自动回收中分析控制系统的设计与应用

转炉冶炼过程中含有大量的CO,是炼钢最重要的副产品之一,因此为了节能降耗、减少环境污染、可靠稳定地回收煤气而设计了煤气分析控制系统。煤气何时回收取决于CO、O_2含量的多少,要能及时安全地回收更多的转炉煤气设计了自动回收,合理化的硬件和软件设计提高了煤气分析的实时性和准确度。     

高炉高效排锌工艺研究

针对锌在高炉中循环富集及危害的问题,提出煤粉中添加氯化钙复合喷吹技术,通过在喷吹煤粉中添加0.3%的氯化钙,获得该工艺实施前后高炉瓦斯灰中TFe (铁元素所占质量分数)、钾、钠、锌含量以及燃料比、煤气水pH值等相关参数的变化规律。从高炉喷吹煤粉添加氯化钙排锌机理分析入手,分析对比高炉煤粉添加不同比例氯化钙复合喷吹排锌效果,获得该工艺条件下的优化参数。工业试验结果表明,通过添加0.3%氯化钙后,高炉排锌率增加50%以上,瓦斯灰中TFe含量降低约1.5%,提高了铁的收得率;瓦斯灰中钾和钠含量大幅升高,增加幅度分别为80%和55%左右,即该工艺有利于钾钠排出。同时煤气水的pH值增加,酸性减弱,减少了对煤气管道的腐蚀。基于上述工业试验结果,多角度证明了喷吹氯化钙排锌工艺可行且效果显著。     

高炉喷吹COREX脱CO2顶煤气的数值分析

 COREX脱CO₂顶煤气作为一种优质富氢气体,直接喷吹进入高炉可有效降低高炉燃料消耗。建立了高炉喷吹COREX脱CO₂顶煤气静态工艺模型,研究高炉喷气对风口理论燃烧温度、炉腹煤气量、炉腹煤气成分、风口回旋区形状、直接还原度、节焦效果等因素的影响,并进一步探究了提高风温作为热补偿措施后的适宜喷气量。研究结果表明,不采取热补偿措施条件下,随着COREX脱CO₂顶煤气喷吹量的增加,理论燃烧温度逐渐降低,炉腹煤气量逐渐升高,高炉直接还原度降低。以维持理论燃烧温度和炉腹煤气量稳定为标准,风温相对基准提高30、60、90 ℃后,可接受喷吹的煤气量为45.4、85.5、123.3 m3/t。热补偿后,随着喷气量增加,鼓风量逐渐降低,富氧率逐渐升高。炉腹煤气中的CO及H₂含量随喷气量增加而增加,每增加10 m3/t的COREX煤气喷吹量,炉腹煤气中总的还原气体体积分数增加0.46 %,直接还原度降低0.006,节约焦炭1.48 kg/t。     

基于柜位预测的转炉煤气热值优化模型

转炉煤气是转炉冶炼时产出的重要能源介质,提升转炉煤气热值对用户使用及平衡调度等有着重要意义。目前大多数研究都针对提升回收煤气量,而对通过调控提升煤气回收质量研究未见报道。为了在柜位回收限度内提升转炉煤气的回收质量,增加转炉煤气余热余能回收效率,结合柜位预测调控起止回收时刻,建立了转炉煤气热值优化模型。通过煤气发生量与煤气消耗量的特征分析,依据吹炼计划建立碳平衡进而开发煤气平均发生流量预测模型,与实际生产数据相比,模型精度达96%。使用Sarima模型对历史数据训练并开发煤气消耗量预测模型,模型精度达97%,结合上述模型根据吹炼开始时初始柜位建立了煤气柜位预测模型,预测吹炼周期柜位变化规律,模型精度达95%。根据历史数据拟合出CO体积分数特征曲线,方差为0.95以上。利用非线性规划优化算法,以回收煤气热值为优化目标,柜容和起止回收CO体积分数为约束条件,开发出转炉煤气起止回收时刻调控模型并编程求解得到了优化方案,提升了转炉煤气回收热值,以某钢单炉调控结果为例,调控前后回收煤气热值从6 278.3 kJ/m³提高到6 654.6 kJ/m³,并降...     

高炉煤粉燃烧率通用模型

建立了煤粉燃烧率通用模型,模型可以根据煤粉的工业分析值计算燃烧动力学参数并预测煤粉燃烧率.通过对比前人的实验数据,验证了模型的准确性,同时研究了影响高炉煤粉燃烧率的若干因素.研究结果表明:在高炉喷煤过程中,煤粉颗粒在2 ms左右就可以达到热风速度,由于煤粉颗粒在直吹管内停留时间短并且温度较低,因此在直吹管内煤粉不会发生燃烧.煤粉进入风口回旋区后,挥发分瞬间全部析出,并且颗粒粒径越小,挥发分开始析出时间越早.降低煤粉粒径和增加氧气体积分数均有利于提高煤粉燃烧率.氧气体积分数每增加1%,燃烧率提高2%.随着喷煤量的增加,煤粉燃烧率逐渐降低.当提高煤粉喷吹量时,为了保证较高的燃烧率,实际操作过程中应提高富氧率并适当降低煤粉粒径.      

高炉喷吹改质焦炉煤气减少CO2排放的技术发展

在日本,自2008年起开始推进COURSE50项目,该项目隶属于国际钢铁协会的CO2减排计划的子项目,旨在通过创新技术在炼钢工艺中减少CO2的排放。这项计划通过氢气还原铁矿石,以及CO2捕获分离和回收等措施开发减少CO2排放的技术。计划中的一项关键技术是,通过改质的焦炉煤气,利用氢气还原技术来降低高炉中碳的消耗。通过软熔测试装置进行了还原试验来论证炉身喷吹的条件。结果表明,在炉身喷吹改质焦炉煤气能有效改善炉墙区域的透气性,喷吹的高氢含量改质焦炉煤气可增加间接还原度。得到了改质焦炉煤气的理想喷吹条件:改质焦炉煤气的喷吹量应控制在200Nm3/t以上,同时喷吹煤气的比例达到20%以上。建立了高炉炉身喷吹改质焦炉煤气的气固两相流冷态模型,以分析高炉内的煤气流分布。对炉内煤气流量、流速对气流分布的影响进行了研究。结果表明,从炉墙向内可穿透的最大距离为炉身半径的15%～20%。该结果表明,通过在炉身喷吹改质焦炉煤气来减少高炉碳消耗的可能性较大,由于利用氢还原比利用CO还原具有更高的反应效率,进而减少炼铁工艺的CO2排放。     

高炉喷吹煤粉提高煤气热值的探讨

本文探讨利用高炉大量喷吹煤粉来提高煤气发热值和增加煤气发生量。喷煤后的煤气发热值用Rist操作线计算。计算表明,高炉大量喷煤粉具有煤的气化效率高、用氧少、不用建煤气发生炉等优点。煤气发热值由800kcal/m~3提高到1000～1100kcal/m~3,因而可节约大量焦炉煤气。并分析了大量喷吹煤粉时,高炉可以正常操作的范围。