邯钢高炉喷吹煤粉的快速热解机制

为了提高邯钢高炉喷吹煤比,模拟煤粉在高炉内的热解。以邯钢喷吹用长治煤(以下简称CL)和大湾煤(以下简称DW)为原料,采用等离子体进行快速热解,计算反应后煤粉的分解率,利用气相色谱仪对气体产物进行分析以及用扫描电镜(SEM)观察反应产物的形貌特征。试验结果表明,CL和DW的分解率分别为43.10%和52.04%,气相产物主要为CO、H2、CH4、C2H2及少量C2H4等气体,热解产物的粒径减小,形貌发生明显变化。在CL煤的基础上配加不同比例的DW后,煤粉颗粒出现了孔状结构,因此可以提高炉内风口回旋区固定碳颗粒的燃烧率,为提高煤粉燃烧率提供理论依据。     

承钢高炉喷吹用煤的等离子高温热解性能

利用电弧等离子体高温热解装置、多功能气相色谱仪和扫描电镜(SEM)对承钢高炉喷吹煤种进行高温热解实验,研究了配煤和添加助燃剂后煤粉的热解率、热解气体产率、热解气体组成的变化规律。结果表明,配煤和添加助燃剂都能提高煤粉的热解率和气相产物的产率,当烟煤配比在60%(质量分数)时,配煤方案的热解率最高为55.17%,添加助燃剂能够继续强化配煤的热解性能。热解气体中CO和H_2的含量随烟煤配比和助燃剂增加而增加,小分子烃类物质的产量减少,残渣颗粒表面出现大量不规则形状的突起,并伴有较多的裂纹、空隙和大量的孔状结构,进而提高煤粉在高炉风口区域的高温热解性能。     

提质煤代替高炉部分喷吹用煤及其性能

 为了拓展高炉喷吹燃料资源,研究了由长焰煤低温热解提质后得到的提质煤作为高炉喷吹煤利用的可行性。试验采用TG/DTG差热分析对提质煤的燃烧性和反应性进行研究,运用SEM电镜对提质煤与F煤的微观结构进行表征。结果表明,提质煤的燃烧性和反应性均明显优于F煤,这主要是由于提质煤在低温热解过程中挥发分析出,煤粉颗粒结构遭到破坏,产生大量孔隙和棱角结构所致。配加提质煤的混煤燃烧结果表明,提质煤与F煤燃烧具有协同反应作用,混煤的燃烧性和反应性都明显提高,有利于高炉喷吹煤粉在高炉中燃烧利用。高炉喷吹提质煤工业试验结果表明,配加提质煤焦比、燃料比下降,当提质煤配比达40%时,燃料成本下降9.84元/t,经济效益可观。     

高炉喷吹混煤时碳与二氧化碳反应的探索

 通过采用热重及反应物岩相观察,研究不同煤种在不同配比下混煤残碳与CO2反应行为,由热重曲线可知：2种煤混合时,在900~1100℃,混煤实际与加权失重率相差不大,甚至实际失重率小于加权失重率;在1100~1200℃,混煤的实际失重率大于加权失重率,最大时相差10%。3种煤混合时,煤粉的实际失重率既与温度也与挥发分有关。得出结论：在1100~1200℃时,高炉喷吹混煤反应性更强,焦炭的保护作用更为突出,高炉内煤粉利用率更高。从煤粉碳素熔损反应后形态来看,高煤质煤粉残碳先于低煤质煤粉残碳反应完全。煤粉的挥发分含量不同时,其反应形态也不同：低挥发分的混煤中,烟煤的内孔反应和气泡产生不剧烈;而在高挥发分的混煤中,烟煤残碳反应现象较为剧烈。     

干熄焦灰对重钢高炉喷吹煤粉燃烧性能的影响

对干熄焦灰对重钢高炉喷吹煤粉燃烧性能的影响进行分析总结。通过改变高炉喷吹煤粉中烟煤和干熄焦灰的配入比例发现,随干熄焦灰配比由5%增加到10%,混合煤的固定碳和挥发分含量变化明显,而灰分和硫分变化不大,不同温度下的燃烧性能有所降低,但燃烧率均保持在80%以上,完全能够满足高炉正常生产。     

首钢2号高炉混煤喷吹研究

分析了实验室条件下风温、不同烟煤混合比例、煤粉粒度对混煤燃烧特性的影响,得出喷吹AB混煤的煤粉粒度可控制在粒度小于0．074mm的比例不小于30％,粒度大于0．175mm的比例不大于25％;风温每提高38℃,煤粉燃烧率提高1个百分点;高炉喷吹AB混煤中烟煤(B煤)的比例宜在30％～50％。在2号高炉进行了混煤喷吹的工业试验,试验期间,风温、煤比提高,焦比降低;试验表明：首钢四制粉能够喷吹挥发分小于18％的混煤;最终提出了进一步进行工业试验的方向。     

高炉喷吹褐煤的可行性研究

利用煤粉燃烧性能检测实验装置,研究了高炉喷吹用煤中添加褐煤对煤粉燃烧性能的影响.结果表明,添加适量褐煤可以改善煤粉的燃烧性能,起到一定的助燃作用;但由于褐煤的灰分较高,所以配煤比例不宜超过5%.     

承钢2500m~3高炉喷煤配加干熄焦除尘灰实践

承钢2500m~3高炉在喷吹煤粉中添加5%的干熄焦除尘灰,烟煤比例为45%。对混合煤粉的灰分、挥发分、固定碳进行了实验室分析,并重点对混合煤粉的燃烧率进行了试验测定,结果表明,当烟煤配比提高到45%、干熄焦除尘灰添加比例控制在5%~8%时,混合煤粉的燃烧率与不添加干熄焦除尘灰时的燃烧率基本持平。生产实践表明,2500m~3高炉在煤比为130~150kg/t的操作水平下,配加适当比例的干熄焦除尘灰是可行的,燃料比较为稳定,并没有升高的趋势。     

高炉喷吹煤配加供料系统除尘灰可行性分析

除尘灰的合理利用一直是钢铁厂面临的问题之一,近年来国内重点钢铁企业都在将干熄焦除尘灰配入喷吹煤中进行高炉喷吹,实现了除尘灰的资源化利用。为了明悉不同除尘灰进行高炉喷吹时工艺性能的区别,提升高炉消纳除尘灰的能力,对首钢京唐公司所产干熄焦除尘灰CC9、供料系统除尘灰C8和CCJ1及其与煤粉混合喷吹的可行性进行分析,并根据研究结果在首钢京唐3号高炉进行工业试验。研究结果表明,3种除尘灰均具有高固定碳含量和低的挥发分,燃烧性能比高炉喷吹煤粉差,在配加比例不超过5%情况下,干熄焦除尘灰CC9混煤与供料系统除尘灰C8以及CCJ1混煤燃烧曲线接近,供料系统除尘灰可以配加到煤粉中进行高炉喷吹。从工业试验结果来看,配加5%供料系统除尘灰对高炉喷吹煤粒度、除尘灰成分以及高炉炉况和燃料消耗均不会造成较大影响,可以替代干熄焦除尘灰,弥补除尘灰高炉喷吹资源缺口。     

喷吹高挥发分煤时高炉供煤系统的监控

 高炉在喷吹高挥发性煤时,为避免煤粉着火及爆炸,保障供煤系统安全运行,必须在生产过程中对整个系统进行监控,使压力、温度、系统氧含量、CO含量等参数被控制在所要求的范围内。为此对喷吹高挥发分煤时的供煤系统(包括烟气系统、制粉系统、喷吹系统、喷煤量计量等)进行了改进并应用到生产实际中。结果表明,喷吹煤粉的挥发分能够提高到18%。     

利用废橡胶提高冶金焦化产物质量的研究

利用2kg热解装置模拟冶金工业高温焦化工艺,对煤配加废橡胶共炼焦产物特性进行研究.结果表明,共炼焦可改善煤气组成,增加H2、CH4含量,至少提高煤气热值23%,提高煤焦油收率和质量,并且废橡胶颗粒度明显影响焦炭质量.与原煤单独炼焦焦炭相比,在煤中配加1%、颗粒度为φ＜0.20 mm的废橡胶共焦化时,焦炭抗碎强度M20提高3.6%、反应后强度提高4.2%、反应性降低3.5%、硫含量不增加、降低灰分和氮含量;煤气中硫化氢浓度增加约30%.废橡胶配煤炼焦虽使硫化氢浓度有所增加,但可提高焦化产品质量.     

Disposal of Waste Plastics With Traditional Coking Process

A new technology for treating waste plastics （WP） by traditional coking process was introduced. With a thermo-balance and a 10 g atmospheric fixed bed reactor, the thermo-gravimetric behavior and product were studied during co-coking of WP with blended coal. And then, using a coke-oven with capacity of 200 kg, the characteristics of products were assessed. The results showed that there is an overlapping temperature range （200-550℃ ） of decomposition between WP and blended coal, and the pyrolysis synergism index η and synergism strength β proposed could evaluate the synergism between them. 1% of added WP results in the maximum synergism in all series experiments. The increase of added WP decreases the synergism. Tar yield in co-coking is increased with the decrease of water yield for synergism. Moreover, it was also found that the quality indexes of coke, such as M10, M40, CRI and CSR, are degraded with the increase of WP until 4%, though the quality of tar and gas is optimized for WP addition.     

邯钢高炉喷煤煤种的选择研究

基于邯钢高炉喷煤现场,对其所用无烟煤及拟用烟煤进行了工业分析、喷流特性、爆炸性、着火点、灰熔点以及配煤燃烧率系统研究。结果表明,大湾煤是邯钢高炉喷吹烟煤的首选煤种,其次是准联煤和老张沟煤;长治煤是邯钢高炉喷吹无烟煤的最佳煤种。大湾烟煤与长治无烟煤组成的混煤为较好的选择。     

生物质松木锯末中低温还原高铁拜耳法赤泥

对生物质松木锯末和烟煤还原焙烧高铁拜耳法赤泥进行对比试验研究,包括还原温度、还原时间、还原剂用量对还原效果的影响.生物质松木锯末还原高铁拜耳法赤泥所需还原温度低而且还原时间短最终还原效果较好.试验通过热分析和X射线衍射、动力学研究结果揭示出生物质松木锯末中低温还原高铁拜耳法赤泥机理.同时确定了生物质松木锯末中低温还原的最佳还原条件.研究表明生物质松木锯末为赤泥质量分数的20%,还原温度为650℃,还原时间为30 min可将赤泥完全磁化.生物质松木锯末热重试验分析表明250~375℃温度区间为锯末热解的主要阶段,350℃左右热解速率达到最大,450℃后热解反应趋于平缓;烟煤热重试验表明300~700℃温度区间为烟煤热解的主要阶段,450℃左右热解速率达到最大,650℃后热解反应趋于平缓.动力学研究表明锯末在300~400℃区间热解表观活化能比烟煤热解表观活化能要低很多,说明在此温度范围内锯末比烟煤更加容易发生热解反应.生物质能够中低温还原高铁拜耳法赤泥,还原温度比煤基还原的还原温度低200℃左右.      

不同制粉粒度对混煤热解和燃烧性的影响

为了研究磨煤时间对混煤热解和燃烧性的影响,采用原始粒度组成相同的原煤,按照挥发分质量分数进行混煤,将混煤分别磨制2、4、6和8min,利用热重分析法分析混煤在氮气条件下的热解和空气条件下的燃烧。结果表明,混煤在低温段的热解主要是神华烟煤的热解过程,不受磨煤时间的限制,在高温段,混煤的损失质量均随着磨煤时间的增加而增加;混煤的着火温度随着磨煤时间的增加而增加,燃尽温度随着磨煤时间的增加而降低,失重速率曲线随着磨煤时间的增加向低温区移动,最大失重速率峰随着磨煤时间的增加出现小幅上升,最大失重速率峰对应的温度逐渐下降。     

HIsmelt熔融还原主反应器能质流转模型构建与验证

 HIsmelt熔融还原炼铁工艺以铁矿粉和煤粉作为原料,流程中不需要烧结、球团和焦化,与高炉炼铁流程相比具有降碳减排等优势。明晰能质流转过程对HIsmelt熔融还原炼铁实际生产具有指导意义。基于物料平衡、热平衡方程,对输入和输出HIsmelt主反应器物质和能量进行平衡计算,建立能质流转模型,并结合FactSage中Equilib模块计算的各元素在渣铁两相间的质量分配比及实际生产数据对其进行修正。该模型可以计算原料和燃料成分、矿煤质量比、二次燃烧率、热风氧含量等参数对铁水温度、炉渣成分、热风量、煤气量等主要冶炼指标的影响。其次依据该模型,进行了物料平衡、热平衡计算,依据实际生产数据对模型计算结果进行了验证,结果表明该模型与实际生产数据契合度较高。探究了矿煤质量比对冶炼的影响,矿煤质量比为1.39～1.45时,矿煤质量比降低0.1,会使二次燃烧率降低0.23%,进而造成煤气化学能的利用率降低,同时需要更多的热风使煤粉燃烧,热风量和煤气产生量增加,可以通过适当提高热风氧含量以提高二次燃烧率并使煤气量降低来改善;矿煤质量比降低0.001,会使铁水温度升高3.76 ℃,有利于铁水后续的加工处理,但铁水温度升高使铁元素在铁液与渣中的比值降低,使炉渣FeO质量分数升高0.026%,增加铁损,可通过降低富氧热风喷吹量来降低铁的氧化量,从而降低铁损。     

用于高炉喷吹的低阶煤梯级转化半焦的燃烧性能

 采用固定床热解装置制备神木长焰煤与凤眼莲和冶金工业固体废弃物热解终温分别为450和550 ℃的共热解半焦;利用管式沉降炉模拟高炉喷吹条件研究共热解半焦的燃烧性能,并考察了热解终温和共热解物质对半焦燃烧性能的影响。研究表明：高炉瓦斯泥和冷轧氧化铁红的加入起到催化煤热解的作用,其中高炉瓦斯泥的催化热解效果最优,挥发分析出的增幅为18.4%;煤与冷轧氧化铁红在热解终温550 ℃时共热解半焦的燃烬度最佳为98%,与550 ℃时的原煤半焦的燃烬度相比,提高了22.5%;SEM扫描电镜结果显示,煤与冷轧氧化铁红共热解半焦与原煤半焦相比,半焦表面产生了更多的裂纹;除煤与轧钢氧化铁皮及煤与高炉瓦斯泥共热解半焦外,试验所制备的其他共热解半焦的各项性能均符合中国喷吹用煤指标。     

微波热解法制备氧化铈过程的可视化研究

针对传统液相法制备氧化铈纳米颗粒存在工艺流程复杂、高污水排放等问题,提出了一种高效绿色的实验方案,以七水合氯化铈为原料,采用微波射流热解技术制备出了高纯度氧化铈纳米颗粒.通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)分析手段对产物进行了表征,借助数值模拟手段可视化分析了各物理场、各组分分布.考察了不同工艺条件(热解温度、气相速度、和添加柠檬酸)对实验产物中残余氯根含量和产物微观形貌的影响.结果表明,热解温度达到500℃时便可获得单相氧化铈,温度越高氧化铈纯度越高,颗粒形貌越规则.增大气相入口速度导致产物残余氯根增多,但有利于改善颗粒团聚.添加柠檬后氧化铈从球状颗粒逐渐破碎为伴有少量多孔结构的不规则形状颗粒,颗粒比表面积增大.柠檬酸浓度大于0.1 mol?L^-1后利于减少氯根含量.     

大同煤热解动力学研究

目前,COREX流程中的熔融气化炉采用块煤代替焦炭作为燃料冶炼铁水。块煤在熔融气化炉中的反应行为对炉况的稳定顺行及铁水质量有着重要的影响。采用非等温热重分析法针对COREX用煤（大同煤）在热解过程中的失重速率、失重量以及影响因子进行了研究,分析了煤热解的整个失重过程,并讨论了不同升温速率对热解的影响。同时,考虑煤热解过程的不同特性,采用分段尝试法建立了煤热解过程的动力学理论模型,进而得到相应的动力学参数,有助于更好地分析块煤在气化炉内的热解行为,为COREX流程块煤的合理使用及采用风口喷煤技术提供理论依据。