CeO2催化强化高炉喷吹煤粉燃烧机制

为了研究稀土氧化物CeO2对高炉喷吹煤粉的助燃机制,以某炼铁厂高炉喷吹煤粉为原料,利用煤粉燃烧炉进行煤粉燃烧试验并收集未燃煤粉,通过热重-差热法分析CeO2对喷吹煤粉的助燃机制,结合XRD和SEM检测分析未燃煤粉.结果表明:助燃剂CeO2对喷吹煤粉的助燃效果显著,其添加比例控制在1.5％(质量分数)左右比较适宜;CeO2在煤粉固定碳表面上形成络合盐Ce4+(CO-)4,减弱了两相反应物间的势能垒,促使挥发分的开始燃烧放热温度降低,固定碳燃烧温度区间变窄;随着CeO2的加入,Ce4+ (CO)4成倍增长,在XRD图谱中表现为未燃煤粉的微晶尺寸逐渐增大;在CeO2的作用下未燃煤粉颗粒的平均粒径与原煤未燃煤粉颗粒的平均粒径相比减小了3.48 μm,表面出现大量孔洞结构.     

CeO2和La2O3对高炉喷吹煤粉燃烧过程的影响

在模拟高炉喷吹的条件下,对添加CeO2 和La2O3的混合煤粉进行了燃烧试验,考察了稀土氧化物对高炉喷吹煤粉燃烧过程的影响,并探讨了其助燃作用机理.     

Ti/Ce复合氧化物的制备与光催化研究

采用异相成核-沉淀法制备Ti/Ce复合氧化物。燃烧法制得的氧化铈和氧化钛与沉淀法制得的碳酸钛和碳酸铈进行复合。经煅烧制得Ti/Ce复合氧化物,所制样品用XRD、IR、UV-vis、SEM进行了表征。用上述制备的复合氧化物进行光催化实验,考察了催化剂的用量,溶液的酸度,双氧水的加入量,离心机的转数,催化时间对光催化效果的影响,得出最佳光催化条件:TiO2/CeO2复合氧化物光催化条件为pH=8,催化剂用量1 g/L,1000 r/min,不加双氧水,240 min光催化完毕;CeO2/TiO2复合氧化物催化条件为pH=9,催化剂用量2 g/L,1500 r/min,不加双氧水,300min光催化完毕。     

不同升温速率下CeO_2催化煤粉燃烧研究

通过热分析技术,研究了在5℃/min、10℃/min、15℃/min、20℃/min四种升温速率下分别添加0.5%、1%、2%CeO2对煤粉的燃烧影响,使用扫描电镜对反应后物质进行了微观分析。研究表明,CeO2对煤粉燃烧具有催化作用,适宜作为高炉喷吹煤粉的助燃添加剂;升温速率影响煤粉初始燃烧温度,升温速率越大,煤粉初始燃烧温度越高;升温速率不同时,CeO2对煤粉燃烧的催化作用也不同,升温速率越大,CeO2对煤粉燃烧的催化作用越显著;在一定范围增加CeO2的添加量有利于促进煤粉燃烧;升温速率较大时,增加CeO2的添加量对煤粉燃烧的催化作用不明显。     

催化剂对煤粉燃烧特性的影响及动力学研究

 采用热分析技术,研究了CaO、Fe2O3、MgO和MnO2 4种催化剂对精煤和瘦煤燃烧特性的影响,以及非等温燃烧条件下,催化剂对燃烧反应动力学参数的影响。研究表明：当加入量为1%时,4种催化剂都能降低精煤和瘦煤的初始燃烧温度,其中CaO对煤粉的催化助燃效果最为显著。同为过渡金属氧化物,当加入量小于2%时,MnO2降低两种煤粉初始燃烧温度的效果要好于Fe2O3;当加入量为2%时,MnO2降低两种煤粉初始燃烧温度的作用减弱,比Fe2O3的作用?睿尤胧菝菏匝保孟窒笥任飨浴?种催化剂都能降低精煤和瘦煤在第1反应阶段的活化能,其中CaO表现出的助燃效果最好;在第2反应阶段,CaO对精煤的催化燃烧作用最好,而4种催化剂对瘦煤的催化燃烧作用不明显。     

稀土氧化物对羟基磷灰石力学性能和显微结构的影响

采用XRD,SEM及力学性能测试等方法研究添加稀土氧化物Y2O3、CeO2和(Y2O3+CeO2)对羟基磷灰石基复合材料的烧结温度、力学性能和显微结构的影响。结果表明,添加2%的稀土氧化物,可以降低烧结温度,改善显微结构,提高抗弯强度。尤其是添加2%的复合稀土氧化物(Y2O3+CeO2)后,羟基磷灰石基复合材料的抗弯强度达110 MPa,是未添加稀土氧化物的试样的1.29倍。其强度提高的主要原因是稀土元素的细晶强化和固溶强化等对基体的作用。     

煤粉热分解特性及添加助燃剂的影响

研究了煤粉在氮气气氛和空气气流中的热分解特性及添加助燃剂的影响,结果表明,煤粉在燃烧条件下挥发分析的析出量超过氮气氛下的产率,煤粉燃烧过程中挥发分的析出燃烧碳与残碳的燃烧并存。助燃剂的种类和加入量对煤粉热分解的催化作用有很大影响,浸渍６％左右的Ｆｅ（ＮＯ３）３可使双鸭山烟煤和阳泉无烟煤的挥发发产率分别为增加１０．７％和５．２％。     

活性炭纤维负载CeO2催化净化NO的优化设计

为考察负载稀土氧化物的活性炭纤维(ACF)催化净化NO的实验效果,采用等体积浸渍法制备了一系列负载CeO2的ACF负载型催化剂,在微型反应器中通过程序升温反应,利用正交实验考察了不同温度、不同负载量、不同氧气体积比以及不同空速下催化剂脱除NO的最佳催化净化效率.实验结果表明,催化效率受反应温度变化的影响最大,在实验温度范围,以250℃时净化效率最好;其次为氧气的体积分数,以5%的净化效率最佳;混合气体中CeO2负载量和空速的影响最小.并在此基础上探讨了经硝酸活化过的负载不同量CeO2的ACF催化剂的催化净化特性.     

耐高温、抗电弧侵蚀复合稀土钼合金及其制备方法

本发明涉及一种耐高温、抗电弧侵蚀复合稀土钼合金及其制备方法,该复合稀土氧化物掺杂钼合金材料中,Mo—Y2O3／CeO2合金所含复合稀土氧化物Y2O3／CeO2的混合物质量百分数范围为0．30％-0．55％,且CeO2的质量百分数始终为0．08％,其中三氧化二钇与二氧化铈的比例为Y2O3：CeO2=2．75～5．875：1,其余为钼金属。本发明制备的复合稀土钼合金具有很好的耐高温、抗电蚀性能,     

柳钢高炉喷吹煤燃烧特性的实验研究

采用热重法测定了柳钢高炉各喷吹煤种(包括6种国内无烟煤、8种国内贫瘦煤、2种烟煤和澳煤)及混合煤粉的燃烧特性。实验数据表明:各喷吹煤种的燃烧特性差别很大,采用25%国内无烟煤+25%高挥发分烟煤+50%澳煤混喷,煤粉的燃烧特性适宜柳钢高炉喷吹。     

Pulverized Coal Combustion of Nitrogen Free Blast Furnace

 The efficiency of coal combustion is an important factor for the blast furnace process. The influence of low xO/xC on coal combustion performance under nitrogen free blast furnace condition was researched through the self-developed pulverized coal burning device. The results show that the coal combustion rate reduces with xO/xC decreasing, and the combustion rate of bituminous coal is higher than that of anthracite. The coal combustion rate ascends with the rise of volatile matter, but when volatile matter of pulverized coal is more than 18%, the combustion rates will not increase correspondingly. Small amount of CaCO3 and CO2 additions can promote coal combustion, and the effect of CaCO3 is more apparent, which can increase the pulverized coal combustion rate by 15%-18% or so.     

高炉喷吹用秸秆炭性能表征

实施碳减排是中国全面执行《巴黎协定》的承诺,利用秸秆炭替代煤粉用于高炉喷吹可实现部分碳减排。采用热分析(TG、DTG、DSC)和角锥法对热解小麦秆炭、玉米秆炭、棉秆炭、稻杆炭、2种无烟煤和1种烟煤的燃烧特性和灰熔特性进行了研究,考虑到碱负荷对高炉顺行的影响,考察了棉杆炭可替代烟煤的比例。结果表明:秸秆炭较煤粉着火点温度、燃尽点温度低,燃烧速率快,释放热量高,燃烧过程稳定,综合燃烧性能好。但秸秆炭(除了棉秆炭)碱金属含量较高,灰熔点温度较低,易结渣,替代煤粉比例不宜较高;而棉杆炭由于CaO含量较高,其灰分软化温度大于1 200℃,灰融特性较好。在不影响高炉顺行的条件下,棉杆炭可以部分替代烟煤,其喷吹量为11.37kg/t,CO2减排量可达65.7kg/t。     

提高预热煤粉燃烧率的机制

 以邯郸钢铁公司2种高炉喷吹用煤粉作为原料,用马弗炉进行预热,测定不同温度预热后的失重率和燃烧率,并采用扫描电镜（SEM）观察预热后煤粉表面结构的变化。试验结果表明,烟煤150℃预热时的失重率为512%,且随着预热温度升高,煤粉的失重率增加,预热温度300℃时失重率可达到17.24%。无烟煤预热后失重率变化不大,预热温度为300℃时失重率仅为5.66%。预热后煤粉燃烧率明显升高。300℃预热条件下的烟煤燃烧率为89.74%,相对于原煤提高了15.67%,无烟煤燃烧率为85.19%,相对于原煤提高了24.80%。预热后煤粉表面结构发生了明显变化,层状和孔隙结构增加,从而提高了煤粉的燃烧率,为提高预热煤粉的燃烧率提供了理论基础。     

Thermogravimetric Analysis of Coal Char Combustion Kinetics

Four chars prepared from pulverized coals were subjected to non-isothermal and isothermal combustion tests in a thermogravimetric analysis(TGA)device.Three different test methods,i.e.,non-isothermal single heating rate(A),non-isothermal multiple heating rate(B),and isothermal test(C),were conducted to calculate the kinetic parameters of combustion of coal char.The results show that the combustion characteristics of bituminous coal char is better than that of anthracite char,and both increase of heating rate and increase of combustion temperature can obviously improve combustion characteristics of coal char.Activation energies of coal char combustion calculated by different methods are different,with activation energies calculated by methods A,B and C in the range of 103.12-153.77,93.87-119.26,and 46.48-76.68kJ/mol,respectively.By using different methods,activation energy of anthracite char is always higher than that of bituminous coal char.In non-isothermal tests,with increase of combustion temperature,the combustion process changed from kinetic control to diffusion control.For isothermal combustion,the combustion process was kinetically controlled at temperature lower than 580℃ for bituminous coal char and at temperature lower than 630℃ for anthracite char.     

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。     

MnO2对煤粉燃烧的助燃作用及机理

研究考察了添加ＭｎＯ２对不同种煤粉燃烧率的影响，并对ＭｎＯ２提高煤粉燃烧率的机理进行了理论分析和试验探讨。得出（１）煤粉燃烧率随ＭｎＯ２添加量的增加而显著上升：添加５％ＭｎＯ２可使无烟煤（挥发分８％）燃烧率提高１８％，使烟煤（挥发分３３％）提高８％；（２）ＭｎＯ２提高煤粉燃烧率的机理在于ＭｎＯ２受热分解释放出活性氧，加快了煤粉着火初期的火焰传播速度；（３）ＭｎＯ２与富氧技术并用可以进一步提高煤粉燃     

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。     

混煤及富氧措施提高喷煤量的试验研究

高炉喷煤是降低高炉炼铁生产成本的重要措施之一,根据某高炉现场原料在实验室条件下的煤粉燃烧性试验,以现场煤种、粉气比的煤粉燃烧率为基准,考察了烟煤配比、富氧对煤粉燃烧率的影响,试验结果表明：4种无烟煤中,S2煤是最佳混合喷吹的无烟煤;增加烟煤配比和采用富氧措施,可使煤粉的燃烧率提高 。当S1和S2混合煤中烟煤S1配比为67%,富氧3%时,喷煤比可比基准提高37 kg/t(HM)。     

焦炉燃烧室煤粉-燃气混燃过程数值模拟

为简化焦化厂煤粉资源化利用工艺,改善焦炉燃烧室炉墙温度均匀性,提出新型煤粉-燃气混燃供热模式,并通过数值模拟方法研究了喷煤时空燃比、喷煤位置对JN60焦炉燃烧室内温度特征、炉墙温度分布的影响。结果表明,当空燃比为1.2∶1.0时,燃烧室中部喷吹煤粉会降低炉墙平均温度、增加炉墙高向温差;喷吹煤粉条件下增大空燃比能有效提升炉墙温度;煤粉在燃烧室底部喷吹时可起到延迟燃烧、提高炉墙高向温度均匀性的效果。