高炉风口回旋区焦炭燃烧特性的颗粒尺度模拟

摘要：为从微观颗粒尺度解析高炉风口回旋区动态演变及内部热化学行为，采用计算流体动力学 离散单元法(CFD-DEM)耦合方法对回旋区焦炭燃烧过程进行了数值模拟研究。首先验证了CFD-DEM模型的可用性与准确性；然后探究了回旋区形成及演变过程、焦炭颗粒燃烧行为及粒径分布和气相的温度及组分分布；最后考察了不同鼓风速率对回旋区大小、风口轴向气体温度与组分分布的影响。模拟结果表明，回旋区的宽度和高度随着鼓风速率的增大而增加；鼓风速率的上升使气体高温区和化学反应区分布发生改变，即最高温度点和焦炭反应区均向焦炭床中心移动。     

重新认识高炉用焦炭与CO2的反应性

简要介绍了现行焦炭反应性试验方法的来源,主要表达焦炭在高炉内进入风口回旋区前抗CO2,气化能力以及反应后的抗粉化能力,是一种规范性试验方法。回顾了国内外对焦炭反应性的认识和变化,20世纪认为反应性表达焦炭在高炉抗CO2,的气化能力,反应性高反应后强度低对高炉生产不利。进入21世纪,新日铁提出反应性只是表达了焦炭的活性,认为提高反应性可以提高高炉反应效率,对高炉生产有利,不同时期认识水平不同认知也会完全相反。通过CO2,含量和反应温度对焦炭反应性影响试验和高炉碳平衡计算,分析了喷吹煤粉高炉内焦炭的行为．确定了焦炭进入风口回旋区前的反应失重率。提出现行国家标准“焦炭反应性及反应后强度试验方法”的反应性表达的是焦炭与CO2,反应的活性,高炉内焦炭反应失重率控制因素是矿石的还原性能和未燃煤粉率,与焦炭实验室测定的反应性无关。     

高炉中废塑料的燃烧和气化反应行为

为了研究高炉喷吹塑料技术，用两种试验模型调查了塑料的高温分解，燃烧和气化反应行为，一种是竖塔式反应器，称作燃烧模型；另一种是鼓风炉式反应器，称作热模型。在鼓风温度１２５０℃和不富氧的条件下，在风管和风口内，塑料不发生燃烧。在热内温度１５５０℃以上开始燃烧，但使用燃烧模型在该温度下ＣＯ２不发生气化反应。在回旋区内，气氛温度超过２０００℃时，塑料发生分解，粒度从１０００－２０００μｍ变为２００μｊ，分     

高富氧喷煤高炉内焦炭质量劣化初探

实验表明，高炉高富氧喷煤条件下，炉内的温度分布，矿焦比，煤气成分与流量对焦炭的溶损量和热强度影响显著。煤气中ＣＯ或Ｈ２含量增加，会提高焦炭的溶损率和粉化程度；反应温度和矿焦比升高也有相同的结果。     

未燃煤粉对焦炭性能的影响

研究了高炉喷煤冶炼过程中未燃煤粉对焦炭性能的影响，测定了焦炭的热裂粉化性能，焦炭的气化反应性，ＵＰＣ的反应性及焦炭层喷吹ＵＰＣ后焦炭的气化反应性。试验表明：ＵＰＣ的气化反应速度比焦炭的快２－４倍；焦炭层喷吹ＵＰＣ后，焦炭的反应速度，反应性降低，气化反应后的强度提高，粉末量减少，不同温度下焦炭的反应速度与温度呈“Ｍ”型曲线关系。     

高炉富氢冶炼后焦炭的性能演变研究现状及展望

在国家提出“碳达峰”和“碳中和”的背景下，钢铁企业的绿色改革迫在眉睫。钢铁企业的化石燃料消耗和CO₂排放主要来源于高炉炼铁工序，高炉富氢冶炼技术可以有效降低高炉焦炭消耗和CO₂排放，高炉内H₂体积分数的增加将使焦炭的性能演变过程发生较大变化，因此，探索这一变化过程对高炉生产的稳定顺行和节能减排尤为重要。综述了高炉富氢后对焦炭的气化反应、微观结构以及软熔带渣铁-焦界面熔蚀过程影响的研究现状。与传统高炉不同，高炉富氢冶炼加大了低温区焦炭的气化反应失重率，但是高温条件下焦炭的气化过程主要发生在表面，这抑制了高温区焦炭反应后强度的降低；高炉软熔带渣铁对焦炭的侵蚀减少，同时焦炭表层灰分质量分数较大，阻碍了渗碳反应的发生。在此基础上对需要进一步深入研究的问题进行了展望，为富氢高炉生产以及焦炭的选择提供参考。     

采用CFX对高炉回旋区的模拟研究

考虑到回旋区内存在的焦炭热解、燃烧、气体湍流化学反应等过程,利用CFX,建立了基于颗粒轨道的物理模型,并对该模型进行了数值模拟.模拟结果表明:回旋区内,气流呈双涡旋分布,气体速度大部分＜16 m/s,峰值温度在2670K左右.进行了高炉红外测温实验,测量的峰值温度约为2660K.实验验证了数值模拟结果基本是正确的,对进一步研究高炉回旋区和修改高炉基本操作制度提供了理论依据.     

高炉内兰炭与焦炭之间的交互作用

通过热重分析实验和模拟氧气高炉中炉料反应行为,探究兰炭和焦炭的反应性,以及兰炭和焦炭之间的交互作用.热重实验结果表明,兰炭反应性优于焦炭,兰炭在加热过程中出现2个DTG峰值,第1个峰值是由于兰炭的二次热解,第2个是由于热解和气化耦合反应.在加热到800 ℃之后,兰炭和焦炭之间存在交互作用,并且随着升温速率的增加,交互作用增强.在高炉炉况下,兰炭的加入能够减少焦炭的反应和焦炭粉化程度,降低CO₂和H₂O气体对焦炭气孔壁的侵蚀作用,降低大孔的生成,从而对焦炭起到保护作用.      

首钢外购焦炭质量恶化后的高炉生产实践

针对焦炭质量劣化的状况，高炉操作以活跃炉缸为主，从上下部调剂入手，采取疏导煤气、控制合理的实际风速和鼓风动能、缓解焦炭在高温区的粉化等措施，有效地改善了高炉的顺行状况，并逐步恢复高炉指标。     

高炉喷吹煤水浆的技术可行性分析

本文分别用化学热力学及燃烧反应动力学理论对高炉喷吹煤水浆的两个主要限制因素,即高炉风口回旋区绝热火焰温度的降低及煤水浆的燃尽率进行了计算,得到了在一定鼓风温度及湿度条件下的煤浆特性与操作参数之间的关系,并且讨论了喷吹煤浆对整个高炉生产的影响。     

喷洒焦炭添加剂高炉工业性试验

针对昆明钢铁股份有限责任公司的现场情况,选择合适的喷洒点向焦炭喷洒焦炭添加剂溶液后,在6号高炉（2000m^3）进行工业性试验。试验结果表明：焦炭添加剂在试验期间,喷洒过焦炭添加剂溶液的焦炭反应性（CRI）较未喷洒焦炭添加剂溶液的CRI降低了3．13个百分点,CSR提高了4．72个百分点;与基准期相比,试验期间6号高炉的产量日平均提高66．69t,人炉焦比日平均降低5．21kg／t（铁）,炉温波动幅度小,w（[S]）合格,生铁合格率达到100％。     

干法熄焦和稳定熄焦

对干法熄焦和稳定熄焦的技术特点和优势进行了分析比较。指出：干法熄焦回收占焦炉能耗的35％～40％的红焦显热是稳定熄焦所不具备的优势;干法熄焦改善焦炭质量是稳定熄焦所无法比拟的;干法熄焦在减少对环境污染方面显著优于稳定熄焦;各国能源情况和能源价格的差异决定了这些国家选择哪一种熄焦方式。     

焦炉无尘出焦

现今 ,在美国、日本、法国和其他工业发达国家 ,所有投产的新焦炉 ,无不采用能保证无烟装煤和无尘出焦的装置。同时 ,这种能减少喷出物的装置也要求对工艺制度做某些改进 (延长结焦时间 ) ,因而会使焦炉产量降低 8%。在新的地点建设焦化厂时 ,环境保护设施所需的费用约占工厂建设总费用的 2 5%。在这种情况下 ,保护效率为90 %。在焦炉出焦和由于焦炉焦侧的炉门不严密而喷出的喷出物数量 ,相当于焦化厂喷出物总量的2 6%和炼焦车间喷出物总量的 35% (见表 1 )。表 1　焦化厂吨焦有害物质喷出量ｇ有害物质名称全　厂炼焦车间出　焦焦　粉 2 6 0…     

Relationship of Coke Reactivity and Critical Coke Properties

Metallurgical and Materials Transactions B - The gasification reactions of five metallurgical cokes were studied using a thermogravimetric analyzer at 1273 K and 1673 K in...     

干湿法熄焦对焦炭强度影响的对比分析

通过测定焦炭强度和水分 ,对干法熄焦和湿法熄焦对焦炭质量的影响进行了对比分析。结果表明 :干熄焦炭提高了成熟度 ,减少了微裂纹的产生 ,改善了内部结构 ,其抗碎强度 M40比湿熄焦炭提高了 6% ,焦炭水分降低 5 %。     

干熄焦旋转焦罐衬板的改造

针对本钢6号、7号焦炉干熄焦旋转焦罐衬板受热极易脱落的现状,分析了其脱落的主要原因,通过对焦罐衬板的结构改造,提高了焦罐衬板抵抗破坏的能力,延长了焦罐衬板的使用寿命,满足了干熄焦生产需要。     

添加焦粉惰性物配煤炼焦试验研究

通过 2 0 kg试验焦炉炼焦试验分析 ,得出配煤中添加焦粉惰性物 ,可以充分发挥煤料的粘结能力 ,提高胶质体的稳定性 ,改善焦炭块度和机械强度。同时焦沫的再利用能有效解决资金占用、降低配合煤成本、缓解煤源紧张等多方面的问题     

6m焦炉拦焦车的改造

介绍对焦化厂6m焦炉拦焦车导焦装置、取门机构、液压系统等方面的改造。     

采用捣固焦炉生产铸造焦试验

青岛焦化制气有限公司采用捣固焦炉生产铸造焦,通过配煤比的调整和生产过程控制,采用小铁箱试验、小焦炉试验和单孔试验,得出了最佳的操作参数,生产出合格的铸造焦,优化了资源,实现了产品的技术升级换代。