焦炉煤气自重整炉气成分与温度变化规律研究

 通过CH4 H2 CO H2O CO2 O2煤气体系的热力学模拟计算,对焦炉煤气自重整技术进行了研究。结果表明：高温、高CH4含量以及低压有利于焦炉煤气自重整。在配氧量14％,反应温度850～900 ℃,体系压力为0.3 MPa的条件下,对焦炉煤气进行自重整,则还原气平衡态组分中的氢气的体积分数可由60.0％提高到71.5％,CO体积分数可由8.0％提高到23.1％;气体的还原势为97.2％,还原气体总量约增加33％。     

焦炉煤气重整成分变化规律热力学计算

为明确焦炉煤气重整工艺中温度及组分对焦炉煤气重整平衡组分的影响规律，对CH₄-H₂-CO-CO₂-H₂O-O₂竖炉焦炉煤气体系自重整过程中温度、压力、O₂、CO₂和H₂O的变化规律进行了热力学平衡模拟研究。结果表明：高温以及较低的体系压力对焦炉煤气自重整有利，但CH₄转化率较低。在给定焦炉煤气成分及条件下，焦炉煤气重整过程中加入O₂会使CH₄转化变得容易，计算得到的O₂最佳加入量为5.69%(摩尔分数),此时CH₄转化率已经达到99.48%,还原气平衡组分中H₂的摩尔分数可由68.39%提升至75.99%,CO摩尔分数由4.36%提升至18.12%,H₂与CO体积比降至4.19;CO₂加入量是调节焦炉煤气平衡组分中H₂...     

气基竖炉工况焦炉煤气甲烷改质行为试验

 利用焦炉煤气+气基竖炉生产优质海绵铁,可延伸焦化行业产业链,同时可促进中国废钢/海绵铁—电炉短流程发展,改变钢铁行业能源、产品结构。针对典型焦炉煤气,通过基础性试验研究了在气基竖炉工况下,温度、H2O和CO2配比,高温海绵铁载体对焦炉煤气中甲烷改质行为的影响。研究结果表明,提高温度有利于焦炉煤气中甲烷的改质反应,1000℃时改质后有效还原气体体积分数最高可达80%;热态海绵铁对焦炉煤气改质有催化促进作用,可提高CO2参与改质反应比例至84.9%、H2O参与反应比例至100%;CO2配入体积分数2%～6%、H2O配入体积分数4%～10%为促进甲烷改质反应的适宜范围。     

焦炉煤气催化部分氧化转化的实验研究

用部分氧化转化法进行了焦炉煤气中甲烷的重整转化实验,分别考虑了（CO2＋H2O）／CH4比例、反应温度丁及配氧量三个因素对甲烷转化率的影响。研究结果表明：焦炉煤气中甲烷重整转化的最佳动力学条件是（CO2＋H2O）／CH4=1．1～1.3、反应温度T=1223-1323K、配氧量O2=6％左右,CH4的转化率大于95％。     

焦炉煤气竖炉法生产DRI的煤气用量及利用率

根据中国资源特点及国内焦炉煤气利用不合理的现状,认为部分地区发展中小型焦炉煤气-气基竖炉工艺生产高品质直接还原铁在技术上是可行的。将焦炉煤气应用于MIDREX竖炉工艺,基于理论计算,探讨焦炉煤气-MIDREX竖炉生产DRI的煤气用量以及煤气利用率,为中国气基竖炉工艺的发展提供工艺参数。结果表明,焦炉煤气经重整后所得还原气体的H_2和CO体积分数比值为2.18,每生产1tDRI需要消耗焦炉煤气599.70m3。当向竖炉通入1 800m~3/t的还原气体时,竖炉内H_2、CO的利用率分别为32.14%和36.14%,还原气综合利用率为33.61%。     

焦炉煤气直接还原铁(DRI)

<正>焦炉煤气经过加氧热裂解,可将焦炉煤气中的甲烷热解成还原性气体H2和CO,这样焦炉煤气中的主要成分就变成H2和CO,所占比例约为70%和25%。它可以用于气基竖炉生产海绵铁,可以大大降低炼焦煤和焦炭的消耗,是焦炉煤气     

气基竖炉直接还原炼铁流程重构优化

直接还原铁比较纯净、成分稳定,是电炉炼钢的优质原料。中国焦化行业产生大量焦炉煤气,适宜发展以焦炉煤气为还原气的竖炉直接还原炼铁流程,现有工艺主要有Midrex工艺和HYL-ZR工艺。为了解决Midrex工艺和HYL-ZR工艺所存在的问题,通过流程功能分析,提出气基竖炉直接还原重构优化流程,主要工序包括焦炉煤气压缩、TSA预处理、PSA脱碳、PSA提纯CH₄、富氢气加热、竖炉直接还原炼铁等。该流程不仅净化焦炉煤气,而且可分离CH₄,使还原气中H₂与CO的比例达到8,并省去CH₄重整环节,提高炉内直接还原效率。该流程前端与焦化工序连接,后端与电弧炉连接,不仅有利于钢铁联合企业资源优化配置,而且可以生产天然气,提高能源利用效率。     

COREX预还原竖炉海绵铁渗碳行为的分析

由于COREX预还原竖炉中海绵铁的渗碳对COREX工艺的稳定运行有较大影响,以COREX熔融气化炉产生的还原煤气成分为基础,对COREX预还原竖炉海绵铁的渗碳行为进行了分析,结合经典热力学理论,分别推导出CO2-CO体系、CH4-H2体系、Fe3C-Fe体系的碳势表达式。在此基础上,对COREX预还原竖炉的压力、温度波动进行了计算,得出COREX预还原竖炉中海绵铁的渗碳范围为4.21%~5.4%。     

块状铁矿石竖炉磁化焙烧的工艺优化

竖炉磁化焙烧是处理难选红铁矿较有效的方法。通过对弱磁块矿竖炉磁化焙烧的试验研究,提出了更加科学、高效的竖炉磁化焙烧理论,在现有鞍山式竖炉的基础上,通过高效控制铁矿石竖炉磁化焙烧还原气氛,对竖炉磁化焙烧工艺进行了优化。结果表明：还原气体H2体积分数提高到12%±1%,同时降低CO体积分数,提高块矿焙烧还原温度,可获得最佳的磁化焙烧效果;通过独立设置铁矿石磁化焙烧还原煤气系统与加热煤气系统,可实现还原煤气的成分、流量、压力灵活调节;通过减少还原煤气总量,将矿石还原煤气量降低至1400～1600m3/h,降低竖炉的生产成本;通过独立的还原煤气系统,提高还原煤气中焦炉煤气比例,将H2体积分数控制在12%±1%,矿石磁化率控制在2.33左右,降低了竖炉磁化焙烧煤气消耗,提高矿石磁化焙烧质量;为保证还原煤气降低用量后的压力和喷出的均匀性,将还原煤气喷出塔的出口面积缩小50%,使矿石能够充分、均匀地完成还原。     

富氢还原对烧结矿还原性及还原粉化的影响

钢铁工业CO2排放量约占全球总排放量的8%,为了降低CO2排放量,发展以H2为还原剂的炼铁生产方式势在必行。针对富氢还原对烧结矿还原性及还原粉化的影响进行了试验研究和理论分析。研究结果表明：H2等量代替CO时,H2体积分数由0%增加到12%,烧结矿的RDI-3.15降低约1%~2%;H2等量增加,CO,CO2,N2含量等比例降低时,H2体积分数由0%增加到12%,烧结矿的RDI-3.15升高约1.5%~2.5%;H2体积分数从0%增加到12%,烧结矿还原度Ri由72.56%增加到94.97%。研究结果对于开发富氢还原工艺具有重要的理论参考价值。     

焦炉应用高辐射覆层涂料的传热机制和节能效果

 酒钢焦化厂5号捣固焦炉应用了高辐射覆层技术, 6号捣固焦炉没有应用。热工测试组对5、6号焦炉进行了各项热工参数和节能涂料全面有效的对比检测。结果表明：5号焦炉比6号焦炉传热效率提高635%,焦饼中心温度提高14℃,废气温度降低了23℃。每年可节约焦炉煤气420.48×104m3,节能率为3.32%。炉窑统一热效率提高1.99%,炼焦耗热量降低了81.8kJ/kg（湿煤含质量分数7%的水）。每年CO2排放量减少1325×104 m3,获得了较为明显的经济效益和社会效益。并提出了进一步降低炼焦耗热量的途径。     

石油焦流化床气化模拟研究

运用Aspen plus软件对石油焦气化过程进行模拟,建立流化床气化炉模型,采用RYield与RGibbs化学反应器模拟气化化学反应过程,发现模拟值与实验值具有良好的一致性.结果表明,采用Aspen plus建立的气化模型,能够准确模拟石油焦气化过程;石油焦—空气气化气体热值随ER增加而减少,CO流量先升高后减小在ER等于0.45时达到峰值;气化气体热值随气化炉内压强增大而增大,增大压强可以使CH_4流量增加;气化气体热值随汽氧比增大而增大,有效气体流量随汽氧比增大而增大.     

顶装焦炉改捣固生产的可行性分析

以济钢3座4.3mJN4.3-80型顶装焦炉为改造对象,分析了顶装焦炉改捣固生产的可行性。分析认为,改造需要新建煤塔1座,新增侧装加煤车、导烟车、粉碎机及进行加热系统改造等,预计投资5810万元;捣固生产技术可降低配煤成本,提高冶金焦率,增加煤气发生量,预计年经济效益6589万元,而且捣固生产使用煤种范围广、煤种多,环保效益好。改造具有可行性,济钢3座4.3m顶装焦炉改捣固生产的工程已在实施中。     

高炉喷吹还原气操作的数学模拟研究

副产煤气的高效利用对钢铁产业的节能降耗和环境保护意义重大。为此,提出了一个新的高炉风口喷吹高炉、转炉和焦炉煤气技术,并利用多流体高炉模型对其进行了详细模拟研究,预测了炉内现象和操作性能的变化。在维持回旋区温度、炉腹煤气量及渣面处铁水温度一致的条件下,模拟结果表明与现行常规操作相比,风口喷吹煤气后炉身温度下降,但整个炉内H₂/CO浓度显著提高,炉身烧结矿间接还原加速,产量明显增加,热利用效率明显改善。其中喷吹焦炉煤气效果最为显著,高炉CO₂产生量大幅度降低。随工艺氧制备等技术的进步,高炉喷吹副产煤气技术具有广阔的应用前景。     

入口气组分对质子交换膜燃料电池柴油水蒸气重整制氢流程的影响

考察了Ni-Yb/γ-Al₂O₃(Ni 16%,Yb 5%,质量分数)催化剂,入口气中添加不同组分(CO₂、H₂和CH₄)对柴油低/高温水蒸气重整过程中转化率及重整率的影响,以及添加CO₂入口气对质子交换膜燃料电池柴油水蒸气重整制氢流程中后续的CO水气变换和深度去除CO过程的影响.结果表明:入口气中添加CO₂或H₂进一步提高了柴油在低温(400～500℃)水蒸气重整反应中的转化率(<95%),能够为后续的高温(550～750℃)水蒸气重整过程提供CH₄代替柴油作为重整原料,从而显著抑制了积碳.入口气中添加H₂对高温水蒸气重整有抑制作用,添加CH₄不利于提高柴油转化率.入口气中添加CO₂时,气碳摩尔比约为0.54时柴油转化率最佳,但重整产物中CO含量会增加,因而后续CO水汽变换过程的空速需降低以便保证CO去除率,添加CO₂对最后深度去除CO过程(两段选择甲烷化法)无明显影响.      

Combustion control system for coke ovens embedded with auto positioning systems

A good grade coke produces highest thermal energy and it is highly efficient in hot metal reduction. In order to concentrate the carbon in coke, the coke making process involves carbonisation of coal to high temperature (1100°C) in an oxygen-free atmosphere. There is always a need to efficiently automate the coke oven operations as much as possible. In order to improve the level of control and management of coke oven, the research on intelligent control system is carried out. In modern advanced control system of coke oven, the control scheme of combination of feedback and feed-forward merged with management is widely utilised. The integrated management and control system of coke oven is introduced systematically, including the production plan and scheduling management (dynamic scheduling) and heating control system (mathematical modelling) i.e. evaluating battery temperature, intelligent combustion control system and the pressure control of gas collector of coke oven battery.     

武钢7.63 m焦炉的环保现状及改进措施

 武钢7.63 m焦炉在降低废气中氮氧化物含量、减少装煤、结焦、推焦及熄焦过程中污染物排放等方面具有明显的环保优势;但近几年环保形势严峻,通过分析武钢7.63 m焦炉在实际生产中存在的环保问题,从降低炉顶空间温度、改进PROven系统、控制集气管压力、低温号攻关以及改制炉门与更换炉框等方面实施了具体措施,同时也加强了环保管理,效果显著。武钢7.63 m焦炉的环保水平得到了进一步提高,加快了武钢适应新环保法的步伐,也为国内其他同行提供了借鉴。