采用风口测量枪微波反射方法分析高炉风口回旋区的形成

通过利用风口测量枪进行的微波反射测量方法讨论了大煤粉喷吹量条件下高炉风口回旋区的形成.由于喷吹煤粉的燃烧,作为焦炭进入风口回旋区动力的焦炭流量减小,定义为微波反射最大位置的风口回旋区深度缩小.该项技术可以探测风口回旋区的短时塌缩现象,并证实风口回旋区在煤粉喷吹中的稳定性与全焦操作中的不同.总结了风口回旋区的形成对高产中使高炉发生功能紊乱的布料不稳定状况的影响.     

氧气高炉回旋区内煤粉燃烧行为的三维数值模拟研究

炉顶煤气循环氧气高炉是一种全新的炼铁新工艺,它可以有效提高煤比、减少CO₂的排放.但是其复杂的燃烧条件将使煤粉在回旋区内的燃烧及高炉下部的行为发生很大变化.为了了解氧气高炉炼铁新工艺条件下喷吹煤粉的复杂现象,建立了一个氧气高炉条件下的氧煤枪-直吹管-风口-回旋区-焦炭床的三维数学模型,研究了氧气高炉下部的温度场、浓度场及煤粉的流动和燃烧特性.模拟结果表明,氧气高炉条件下的回旋区温度显著升高、高温区面积扩大,CO₂含量提高,焦炭床内CO含量显著增加.此外,与传统高炉相比,氧气高炉回旋区表面的煤粉燃尽率增加了10.24%.      

高炉风口焦热态性能的研究

为了了解高炉风口焦的高温热态性能,满足高炉冶炼所需焦炭的质量,用粒焦法测定了高炉风口前试样中焦炭的反应性和反应后强度。试验结果表明:随着风口前距离增加,风口焦平均粒度下降,反应性略有下降,而反应后强度略有提高。风口前试样中小块焦炭的反应性比大块焦的要高,反应后强度要低。风口前试样中焦炭的高温反应性和反应后强度之间具有很好的线性相关性。     

关于焦炭钝化技术的商榷

通过试验,说明焦炭与CO2反应受温度和CO2含量影响十分显著。分析了高炉内焦炭与CO2反应的影响因素。对比分析指出,焦炭与CO2反应在实验室条件下和高炉内差异极大。结合改变时间的试验结果,分析了文献中钝化试验结果,指出钝化技术只是改变了焦炭与CO2反应速度,降低了固定时间内反应失重率,提高了反应后强度,高炉内是固定失重率的升温反应,矿物无催化作用,因此,对焦炭钝化技术提出商榷。     

钢渣对炼焦煤成焦后气化反应行为的影响

高反应性焦炭可降低高炉热储备区温度,提高高炉冶炼效率.钢渣中有大量的钙和铁,是理想的焦炭气化反应催化剂.在制备高反应性焦炭的过程中,钢渣在配合煤中的粒度和添加量会影响焦炭的反应性和反应后强度.本文从宏观动力学角度研究了钢渣对焦炭反应性和反应后强度影响的原因.细焦粉和粒度为3~6 mm的焦炭分别与CO2在950,1 100和1 250℃进行了气化反应.通过细焦粉的气化曲线确定了焦炭在各温度的本征初始气化速率(r0),通过粒焦炭的气化曲线确定了受内扩散影响的焦炭表观气化反应速率(rD).对反应效率因子(ηef)和西勒模数()的分析表明,焦炭基质反应性和气孔结构两者共同决定了焦炭反应性和反应后强度.     

高炉喷吹煤粉的煤质对其操作的影响

大中型高炉喷吹煤粉是节约焦炭的有效措施之一.鞍钢炼铁厂8号高炉自1964年进行喷吹煤粉试验以来,工业生产中喷吹的大多数是阳泉无烟煤。为了扩大使用煤种,做了喷吹太西煤的冶炼工业试验.试验过程中分析了煤质改变对高炉炉况及操作的影响,从而得出这样的结论:①煤粉在高炉风口附近的燃烧性能、风口回旋区以外的气化性能都受煤化程度的影响;②高炉初成渣、滴落渣和终渣受煤化程度和成煤机理的影响;③太西煤的煤化程度高于阳泉煤,所以太西煤的燃烧性能不如阳泉煤;④在中温区,太西煤的气化反应性劣于阳泉煤;⑤煤化程度也可间接影响炉渣的物性,未燃煤粉进入初渣或滴落渣使渣稠化,影响高炉运行;⑥成煤机理不同造成的煤灰成分的变化会对造渣产生影响,喷吹煤粉与焦炭的灰分、灰成分差异越大,炉渣成分的改变越大,其改变与喷吹量成正比.     

《焦炭反应性及反应后强度试验方法》中国国家标准的商榷

随着高炉大型化、喷吹煤粉比例提高、高炉焦比下降,高炉用焦炭与CO2反应性及反应后强度越来越受高炉操作者的重视。因此,炼焦煤中焦煤因其焦炭与CO2反应后强度高,销售价格不断提高,近来有消息称,国际炼焦煤销售商欲将炼焦煤的单种煤焦炭与CO2反应后强度作为定价参数。简要介绍《焦炭反应性及反应后强度试验方法》中国国家标准的来源,明确该试验方法是一规范性试验方法,因此,必须重视试验条件和各种影响因素对试验结果的影响。分析了国标试验方法变革对试验结果的影响,提出了商榷。     

抑制高炉回旋区内焦炭粉化的焦炭特性和高炉操作条件

发生在回旋区内的焦炭粉化现象，对高炉操作有很大影响。利用焦炭燃烧实验和从千叶厂5号高炉采集的焦炭，研究了回旋区内焦炭的粉化行为。焦炭燃烧实验证实了死料柱内的焦炭粉化率随着焦炭强度的下降、焦炭CRI降低、火焰温度的降低或鼓风速度的提高而增加，并验证了焦炭特性对回旋区内焦炭粉化的影响。这些结果意味着焦炭的气化反应和破碎导致了回旋区内的焦炭发生粉化。通过焦炭气化反应、机械冲击破坏和高浓度氧的燃烧组成的回旋区焦炭粉化数学模型，说明采用高强度焦炭、高反应性焦炭、高火焰温度或低鼓风速度可以减少回旋区内焦炭的粉化。     

焦炭反应性与反应后强度的再探讨

对比了焦炭反应性及反应后强度的测定方法与焦炭在高炉内劣化过程的差异,讨论了影响焦炭CRI及CSR的主要因素,经过分析后认为,焦炭的反应性及反应后强度更多的是表征焦炭与CO2反应的活性,不能充分代表焦炭在高炉中的热态性能。     

高炉入炉焦/风口焦微观结构与气化反应性对比

摘要：以同一座高炉2次休风所取的入炉焦和风口焦为研究对象,采用XRD、SEM EDS、N2吸附、热分析等方法比较分析不同样品的碳化学结构、碱金属富集程度、孔隙结构、CO2气化反应性,探究了焦炭在高炉中反应性变化程度和影响因素。结果表明：风口焦炭与入炉焦炭相比,气化反应性显著升高,比表面积增大,碳结构有序化程度升高,碱金属含量提高;金属钾在风口焦炭边部的存在形式以可溶性盐为主,在焦炭内部以钾霞石为主;入炉焦各部位差异较小,而风口焦边部、中部、芯部的气化反应性和结构性质存在显著差异,表明其各部位在高炉中所经历的气化反应过程不同;风口焦中碱金属含量为影响气化反应性的最主要因素,次要影响因素为碳化学结构和孔隙结构。     

高炉大量喷吹煤粉的探讨

通过煤粉燃烧研究成果和喷煤实践的分析得出如下初步认识：煤粉在高炉风口区燃烧过程与一般工业炉不同，因风速高，煤粉停留时间短，煤粉在风口前端很难达到较高燃烧率；氧煤枪对延长煤粉停留时间的作用有限，据国内外多数大喷煤量高炉的实践，２００ｋｇ／ｔ以下喷煤量不一定要使用氧煤枪，风口未燃煤粉并不可怕，因其气化率比焦炭高若干倍，能优于焦炭参加还原反应，有利于改善矿石高温性能，减少焦炭粉化和高炉顺行，粒煤具有节约     

Cold Model Study of Coal Gas Component Concentration Distribution in Blast Furnace Raceway

 Primary distribution of coal gas in blast furnace raceway has an important effect on combustion of coke and pulverized coal injection, as well as whole ironmaking process. According to practical production parameters of No. 5 blast furnace in Chongqing iron &; steel Co. LTD, the theoretical calculation model recommended by Nomura is adopted to determine penetration depth, height and width of raceway. Three-dimensional cold model of blast furnace raceway is established. Coal gas component concentration distribution of vertical section and cross section in blast furnace raceway is simulated using natural gas.     

Mathematical Model Development of Raceway Parameters and Their Effects on Corex Process

  Corex is an alternative ironmaking process and raceway is one of the important areas to maintain the stability of the furnace. The raceway parameters are well established for blast furnace operation. But for Corex process, it has not yet been established and optimized. Thus, a mathematical model was developed to determine various raceway parameters such as RAFT (raceway adiabatic flame temperature), tuyere gas velocity and kinetic energy. The model provides an idea about the raceway geometry, zone temperature and kinetic energy accumulated in tuyere gas. Besides, all the raceway parameters have been analyzed to find out their effects on the Corex process. It is found that RAFT influences the gasification reaction kinetics and higher RAFT generates more CO in reduction gas, which improves the metallisation degree of the DRI in shaft. It is also found that increased gas velocity and kinetic energy generate more fines and demand more coke to maintain char bed permeability. High coke rate increases the production cost and lowers the production of hot metal.     

Interaction mechanism between coal combustion products and coke in raceway of blast furnaces

The interaction mechanism between the combustion products of pulverized coal injected and coke in the raceway of blast furnace was studied through thermodynamic calculation and experiments.The results in-dicated that additives significantly affected the melting property of coal ash in high temperature zone.Al-though the unburnt char, raw coal ash, and catalyzed coal ash failed to wet the coke surface, the wettabil-ity of the catalyzed coal ash on the coke was greater than that of the raw coal ash.Since the unburnt char had weak reaction with the coke surface, it showed little influence on the surface morphology of the coke. The interaction between the raw coal ash and the coke gave rise to the increase in the pore size on the coke surface.However, the raw coal ash only affected the coke surface and the entrances of the pores owing to its poor fluidity.After being melted, the catalyzed coal ash was expected to immerge into the inside part of the coke and then react with the coke, resulting in an expansion and increase of coke cavities.The raw coal ash and the unburnt char reduced the coke reactivity, while the catalyzed coal ash improved the coke reac-tivity.Thereinto, the coal ash containing Fe2 O3 exhibited a larger influence on the reactivity than that containing CaO.     

焦炭反应性对高炉块状带含铁炉料还原的影响

研究了五种具有不同反应性的焦炭对高炉块状带含铁炉料还原的影响规律,并对料层的压差、CO体积分数以及含铁炉料的还原程度进行了分析.当炉内通入的原始气体中CO体积分数(仅考虑CO和CO₂)为72.22%时,随着焦炭反应性的增强,焦炭气化速率加快,含铁炉料颗粒周围的CO体积分数升高,含铁炉料的还原度依次增高,还原度从使用低活性焦炭时的33.18%增大到使用高活性焦炭时的53.83%;而当原始气体成分中CO体积分数为66.67%时(低于900℃还原FeO的平衡气相体积分数),使用高反应性焦炭也可还原出金属铁.由此可见,适当增加入炉焦炭的反应性,可促进焦炭与含铁炉料间的耦合反应,提升料层CO体积分数,提高含铁炉料进入软熔带区域的金属化率.      

不同反应性炭的气化差异及对铁矿还原的影响

纯氧高炉和煤气化耦合联产是降低炼铁和煤气化工艺能耗和碳排放的重要手段,而研究不同反应性炭的气化差异及其对铁矿石还原影响是实现煤气调质与降低焦比的关键.在模拟纯氧高炉与煤气化耦合联产工艺条件下进行了木炭、兰炭、焦炭的气化和烧结矿、球团矿的还原试验研究.研究结果表明,3种炭与CO2和水蒸气的反应性由强到弱的顺序为木炭＞兰炭...     

添加铁矿粉对焦炭质量影响的研究

高反应性焦炭能够降低高炉焦比,减少CO2的排放量,改善高炉内铁矿石还原反应的反应效率。研究了在配合煤中添加碱性铁矿粉和酸性铁矿粉炼焦,铁矿粉的配入量对焦炭热性能的影响规律。试验结果表明,随着铁矿粉配入量的提高,焦炭的反应性增大,随后增幅放缓,且添加碱性矿粉的焦炭反应性高于添加酸性矿粉的焦炭,反应后强度与机械强度均有明显劣化;焦炭的灰分增大、硫含量逐步下降;焦炭的各向异性指数不断下降。     

A Modified Model for Calculating Theoretical Flame Temperature in Blast Furnace and Its Application

The theoretical flame temperature(TFT)before tuyere,always highly concerned by blast furnace(BF)operators,is one of the most important parameters for evaluating the thermal state of hearth.However,some influencing parameters,for example,the SiO2 reduction by carbon,were always neglected or inaccurate when calculating the TFT.According to the definition of TFT,the temperature of coke into raceway and the reduction rate of SiO2 in ash of coke and pulverized coal were obtained by analyzing the samples before tuyere in blast furnace.Taking full account of different factors,a modified model for calculating the TFT in blast furnace was established.The effects of the oxygen enrichment rate,the reduction rate of SiO2 in raceway,the ash content in coke and pulverized coal and the pulverized coal injection(PCI)rate on TFT were determined quantitatively.The modified model was applied to selecting the used coal for PCI in blast furnace.Considering the different SiO2 contents of mixed coal,the calculated TFT remained a stable level.This showed that the selected coal could be suitable for PCI in blast furnace.     

钒钛矿冶炼高炉炉缸黏结物的矿相分布规律

摘要：焦炭在高炉冶炼过程中起着重要作用,其中焦炭的气化反应直接关系到其热态强度,并影响高炉内部的透气透液性能。综述了高炉内焦炭气化反应的研究现状,并讨论了焦炭气化反应的评价方法;阐述了有害元素K、Na、Zn和Cl对焦炭气化反应影响的研究进展。指出现有研究多着眼于焦炭和纯CO2或水蒸汽的气化反应,并且冶金工作者对企业通用的焦炭气化反应的测定方法和标准存在不同的看法。K、Na、Zn和Cl均对焦炭气化反应起催化作用,其中K、Na和Zn的催化机理包括氧传递、层间化合物和电子转移3种理论。建议进一步模拟高炉实际气氛和温度条件开展焦炭气化反应的研究工作,并对Cl元素对焦炭气化反应的影响机理进行深入探索。