高炉喷吹煤燃烧促进剂的优化选择

介绍了目前国内已研制开发的部分高炉喷吹用燃烧促进剂的不足之处,提出了高炉喷吹煤对燃烧促进剂的要求;采用热重方法分析了二氧化锰、碳酸钙、碳酸锂、碳酸锶等物质对潞安贫瘦煤燃烧性能的影响及这些物质用作高炉燃烧促进剂的可能性。     

稀土元素对贫煤、贫瘦煤喷吹煤粉静态燃烧性能的影响

介绍了在静态燃烧条件下,对添加带有La2O3和CeO2的3种成分混合促进剂的混合煤粉进行了静态燃烧试验,考察了稀土氧化物对贫煤、贫瘦煤高炉喷吹煤粉燃烧性能的影响,并探讨了其助燃作用机理。     

潞安配煤的高炉喷吹性能实验研究

将潞安煤样与神华煤样按不同比例混配,测定了混合煤样的燃烧率、反应性和爆炸性;结果表明,随着神华煤混入量增加至30%,混煤样的燃烧率和反应性都得到提高,属于弱爆炸性煤粉,适宜高炉喷吹。     

造气炉内煤燃烧实验及限制性环节的确定

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,研究氧浓度对炉内燃烧反应限制性环节的影响。结果表明,氧浓度越高,煤完全燃烧所用时间越短。燃烧动力学拟合表明,在总体上,该反应的限制性环节为外扩散和化学反应两个环节混合控制,内扩散对该反应起不到限制作用;而把反应分成两个阶段可得出,反应前期与总体情况一致,但是在反应后期内扩散也对反应起到一定的限制作用。     

煤粉预热对高炉喷吹中煤粉燃烧行为的影响

通过建立数学模型,在Fluent软件的基础上结合自编程序,对不同预热温度下高炉喷吹煤粉的燃烧进行了模拟,得到了预热温度对煤粉燃烧的影响规律. 模型中包含了煤粉与O2, CO2及水蒸汽的异相反应,且考虑了焦炭的燃烧反应. 确定了回旋区的大小与形状,将煤粉燃烧空间划分为4个区域,对不同区域分别提出不同假设进行处理. 计算结果表明,煤粉预热后进行喷吹可促进煤粉在风口前提前气化,使煤粉的燃烧区域前移,提高了煤粉在回旋区的燃尽率;预热温度每提高50℃,煤粉在回旋区的燃尽率平均提高2%.     

潞安新疆煤用作高炉喷吹煤的可行性研究

测定了潞安新疆煤的煤质指标和工艺性能指标,并与钢厂高炉喷吹用长焰煤、山西境内产高炉喷吹用不粘煤的煤质指标进行对比分析,结果表明,潞安新疆煤为不粘煤,属于低灰、特低硫、高热值、燃烧性能好的煤种,爆炸性弱,适合配煤喷吹。     

高炉喷吹半焦及其性能分析

对2种高炉喷吹用煤和3种半焦的可磨性指数、着火点、爆炸性、灰熔点及燃烧性进行了研究,考察了5种原料的冶金性能及配煤对高炉喷吹性能的影响,确定了合理的配煤方案. 结果表明,高炉喷吹煤粉配加半焦后,混合煤的可磨性增加,爆炸性减弱,着火点降低,灰熔点提高,燃烧率约为85%. 半焦配比达40%时,混合煤用于高炉喷吹可行,并可获得更优良的冶金性能.     

富氧输送对煤粉燃烧性能的影响

实验研究了某钢铁厂2种喷吹用煤粉在空气和纯氧气氛下的热解特性及输送介质含氧量对其爆炸性和燃烧率的影响. 结果表明,纯氧气氛下煤粉的热解性能明显优于空气气氛;当输送介质含氧量低于51%(j)时,煤粉无爆炸性,高于61%(j)后煤粉呈弱爆炸性,且随含氧量增加爆炸性增强;富氧输送有助于提高煤粉的燃烧率,含氧量每增加10%,煤粉燃烧率提高1.97%;煤比(1 t铁消耗的煤粉量)增加会降低煤粉燃烧率,煤比每增加10 kg/t,燃烧率降低1.13%.     

潞安高炉喷吹煤经济效益分析

潞安贫煤、贫瘦煤经过洗选加工后,可生产出具有"三高(高热值、高热稳定性、高灰熔融性)、二低(低灰分、低挥发分)、三特低(特低硫、特低磷、特低氯)"特征的高炉喷吹用煤,潞安集团开发了具有自主知识产权的贫煤、贫瘦煤高炉喷吹技术;采用潞安高炉喷吹煤,可降低焦炭消耗、减少环境污染,具有较大的经济效益和社会效益。     

焦化除尘灰的燃烧性研究

为了扩大高炉喷吹用煤煤源,降低高炉喷吹用煤成本,本试验探索用廉价的焦化除尘灰代替部分无烟煤用于高炉喷吹的可行性。采用热重分析法对混合煤粉燃烧性进行了研究,考察了其着火温度、最大燃烧失重速率和燃尽温度等燃烧特征参数。计算了混合煤粉的综合燃烧特性指数,进而评价各混合煤粉的综合燃烧性能。初步研究表明：高炉喷吹用煤中配入适当比例的焦化除尘灰,对高炉喷吹用煤的反应性影响不大。在焦化除尘灰的配比小于5%的条件下用作高炉喷吹是可行的。     

低阶煤低温热解半焦在模拟高炉喷吹条件下的燃烧性能

采用自制固定床热解装置在隔绝空气的条件下制备神木长焰煤热解终温分别为400℃、450℃、500℃及550℃的热解半焦,利用管式沉降炉模拟高炉喷吹条件研究神木长焰煤低温热解半焦的燃烧性能,并考察了热解终温、半焦喷吹粒径以及燃烧反应温度对半焦燃烧性能的影响。研究表明：低温热解半焦的燃烧性能优于实验所选用无烟煤的燃烧性能,半焦的燃烧性能与其燃料比之间存在负相关关系,即燃料比越高,燃烧性能越差;降低热解终温、减小半焦喷吹粒径以及提高燃烧反应温度均能改善半焦的燃烧性能,当热解终温为400℃、喷吹粒径100～200目、燃烧反应温度为1100℃时半焦的燃尽度最佳为96%。本实验半焦制备及燃烧条件与现有低温热解和高炉喷吹工艺相符,且热解半焦各项性能均符合喷吹用煤指标。     

回旋区内喷吹煤粉燃烧行为的数值模拟

建立了直吹管-风口-回旋区下部区域内气固流动、传热和煤粉燃烧的数学模型,基于实际高炉工艺参数,借助商业软件通过数值模拟的方法研究了煤粉粒度、鼓风含氧量和鼓风温度对煤粉燃尽率的影响. 结果表明,煤粉粒径由120 mm降低到70 mm,燃尽率提高35.928%;鼓风含氧量由21%增加到30%,燃尽率上升16.542%;而鼓风温度由1423 K增加到1498 K,燃尽率仅提高8.897%. 脱挥发分过程和氧气供应是决定燃尽率高低的两大因素. 此外,在研究变量对喷吹煤粉燃尽率的影响时,模拟区域应同时包含直吹管、风口和回旋区.     

中低温热解半焦作为高炉喷吹燃料的现状分析及建议

为优化高炉燃料结构和降低生产成本,从半焦的基础性能、工艺性质、喷吹效果等方面论述了中低温热解半焦作为高炉喷吹燃料的研究现状,分析了半焦替代喷吹煤粉后存在的主要问题,提出了改善半焦性能的途径和建议。现有中低温热解半焦的煤质特征和多数工艺性质满足高炉喷吹要求,但其可磨性与燃烧性能波动较大,需区别对待。随着半焦添加比例的增加,混煤的燃烧和可磨性能总体呈下降趋势。提出应通过热解过程控制、与其他燃料共热解、催化燃料等方式改善低温干馏半焦性能,增加廉价燃料在喷吹燃料中所占比例,降低高炉炼铁成本。     

湘钢2500 m3高炉煤种的选择

对湘潭钢铁公司9种高炉喷吹煤粉的灰熔点、可磨性指数、着火点爆炸性、流动性、燃烧性以及反应性进行了研究,评价了无烟煤和烟煤的各种性能,推荐了合理的配煤方案. 得出结论为：(1)烟煤中恒大烟煤最适宜喷吹,威华次之,两种煤的燃烧率都达到85%以上;无烟煤中洋洋无烟煤、湘阴度无烟煤和娄底兴星洗沫煤3种无烟煤的S含量低、燃烧率都在70%以上,具有较高的可磨性,流动性能好,灰熔融温度也高,适合高炉喷吹. (2)根据配煤原则,推荐两种配煤方案：恒大烟煤+湘阴度+白沙,威华烟煤+兴星洗沫煤+洋洋无烟煤.     

高炉回旋区喷吹煤粉三维模拟

建立了高炉回旋区喷吹煤粉的气固两相流动、辐射和燃烧三维数学模型,用商业软件模拟了高炉回旋区内流场、温度场及组分变化,研究了鼓风富氧率、鼓风温度、鼓风速度对高炉回旋区的影响. 结果表明,气体在回旋区内的流动可分为沿风口方向的高速射流区和在回旋区上部的回旋流动. 回旋区内温度分布不均匀,回旋区下部温度较高,热量沿回旋区边界向上部传递. 沿风口中心线O2不断被消耗,CO2含量随O2含量减少而增加,在O2基本耗尽时达到峰值. 随CO不断生成,CO2含量逐步减少,直至消失. 提高鼓风富氧率、鼓风温度及增加鼓风速度能促进煤粉燃烧,提高煤粉燃烧速度.     

高炉喷煤助燃剂的催化燃烧效果及其工业应用

研究了二氧化锰、三氧化二铝、碳酸钙等无机粉体对煤粉的催化助燃效果,以及其按一定比例混合制备的助燃剂对煤粉着火、燃烬的影响.探讨了无机盐助燃剂的催化燃烧机理,并阐述了炼铁高炉喷煤助燃剂的工业应用前景.     

超细煤粉NOx和SO2排放特性与燃烧特性

将合山煤分别制成常规粒度的煤粉与超细化煤粉 .在单只水平直流燃烧器燃烧室内进行了常规煤粉与超细化煤粉的燃烧特性、空气分级燃烧NOx 排放特性、炉内喷钙对超细化煤粉与常规煤粉燃烧SO2 排放特性的影响的燃烧试验研究 .试验研究表明 ,超细化煤粉与常规煤粉比较 ,着火提前 ,着火稳定性好 ,燃尽效果好 ;分级燃烧对超细煤粉的NOx 排放量的降低效果更显著 ;在Ca/S摩尔比相同的条件下 ,超细化煤粉的固硫特性明显优于常规煤粉 .     

超细煤粉NOχ和SO2排放特性与燃烧特性

将合山煤分别制成常规粒度的煤粉与超细化煤粉．在单只水平直流燃烧器燃烧室内进行了常规煤粉与超细化煤粉的燃烧特性、空气分级燃烧NOχ排放特性、炉内喷钙对超细化煤粉与常规煤粉燃烧SO2排放特性的影响的燃烧试验研究．试验研究表明，超细化煤粉与常规煤粉比较，着火提前，着火稳定性好，燃尽效果好；分级燃烧对超细煤粉的NOχ排放量的降低效果更显著；在Ca／S摩尔比相同的条件下，超细化煤粉的固硫特性明显优于常规煤粉．     

超细煤粉燃烧过程中污染物生成特性的研究

利用国产wRT-3P型微热量天平与英国产KM91006烟气分析仪联用对不同变质程度的超细煤粉进行了超细煤粉低温(小于800℃)燃烧实验,并应用QuinTox—Firework软件对燃烧过程中NO。和SO2的生成量进行跟踪检测、数据采集和整理。实验表明煤经超细化处理后,煤粉燃烧过程中NOx和SO2的生成特性发生了改变。同时,超细煤粉在燃烧过程中产生的CO延缓了煤表面发生的强氧化反应,有利于H2S与煤中其他矿物质的反应生成硫化物如CaS。     

神东烟煤中CaO在高炉喷吹中的作用及有价矸石排放减量化研究

根据神东烟煤CaO含量高的特点,通过试验研究煤粉中的CaO在高炉喷吹中的作用。研究结果表明,神东烟煤的高CaO含量特点可有效提高高炉风口区域煤粉的燃烧效率,同时减少高炉炼铁过程中助熔剂添加量,提高炼铁效率,降低生产成本。高炉每喷吹1 t神东高钙烟煤可为钢铁企业带来40~120元效益。同时,为实现煤炭利用价值的最大化,应根据钢铁企业用户需求,控制神东高钙烟煤的选煤深度,发展选择性选煤排矸脱灰技术,实现有价矸石排放减量化,减少排矸量,不仅有利于煤中有机组分的充分利用,而且有利于煤中灰分等无机组分的利用。