铁矿石烧结过程中不同类型准颗粒的燃烧特性

采用竖直管式炉研究了焦炭粒径、黏附层、黏附比、焦粉比例对不同类型准颗粒质量转化率和燃料氮转化率的影响.结果表明,对于S和S'型准颗粒,质量转化率均随焦炭粒径的增大而降低;对于S'型准颗粒,燃料氮转化率随着焦炭粒径的增大而减小,而对于存在黏附层的S型准颗粒,内核焦炭粒径越大,燃料氮转化率越大;通过对比S和S'型准颗粒的燃烧情况,发现黏附层的存在有利于提高准颗粒的质量转化率和燃料氮转化率;对于C型准颗粒,黏附比越大,质量转化率和燃料氮转化率均越小; P型准颗粒的质量转化率随着焦粉比例的增加而减小,燃料氮转化率在焦粉比例为50%时达到最低值.     

准颗粒中烧结用燃料燃烧特性

为探究准颗粒中烧结用燃料燃烧特性及相关因素的影响,采用拉曼光谱和TG-DTG法对烧结现场所用无烟煤和焦粉的碳素结构和燃烧特性进行了检测,并建立了能够准确描述准颗粒中燃料燃烧过程的反应-扩散混合控制方程。同时利用非等温热重法探究了粒径和氧气体积分数对准颗粒燃料燃烧特性的影响。实验表明,焦粉中缺少了无烟煤拥有的含氢侧链,使得无烟煤的燃烧性能明显优于焦粉。低温条件下,燃烧速率、着火稳定性和燃烧性能都随着燃料粒径的减小而增大,但会在粒径小于0.1 mm时达到峰值;而反应气体中的氧气体积分数与燃料燃烧速率呈明显的线性关系。     

准颗粒中烧结用燃料燃烧特性

为探究准颗粒中烧结用燃料燃烧特性及相关因素的影响,采用拉曼光谱和TG-DTG法对烧结现场所用无烟煤和焦粉的碳素结构和燃烧特性进行了检测,并建立了能够准确描述准颗粒中燃料燃烧过程的反应-扩散混合控制方程。同时利用非等温热重法探究了粒径和氧气体积分数对准颗粒燃料燃烧特性的影响。实验表明,焦粉中缺少了无烟煤拥有的含氢侧链,使得无烟煤的燃烧性能明显优于焦粉。低温条件下,燃烧速率、着火稳定性和燃烧性能都随着燃料粒径的减小而增大,但会在粒径小于0.1 mm时达到峰值;而反应气体中的氧气体积分数与燃料燃烧速率呈明显的线性关系。     

无烟煤代替焦粉燃烧行为及对烧结NOx排放的影响

 为了明确固体燃料燃烧行为对烧结过程NOx排放及其产质量的影响规律,采用微型燃烧装置考察了无烟煤代替不同比例焦粉时其燃烧速率、CO生成等燃烧行为对NOx排放浓度和总量、氮元素转化率的影响规律,并在此基础上进行工业性试验,研究不同替代比例下NOx排放和烧结产质量指标的变化规律。结果表明,随着无烟煤代替焦粉比例的升高,其燃烧速率逐渐减小,且其与NOx排放浓度整体呈线性正相关关系,同时其CO生成量则先增大后减小,且与NOx排放总量和氮元素转化率均呈线性负相关关系。此外,固体燃料的燃烧热值会对烧结产质量指标产生影响,而在兼顾NOx排放指标及烧结产质量指标下,低氮无烟煤代替焦粉的适宜比例为70%。     

烧结过程中影响生成氮氧化物的因素及控制

从水分、焦粉配比、碱度、料层厚度等方面研究了烧结过程的影响因素,试验表明:适宜的水分能提高氮的排放速率;燃料氮的转化率随着焦粉配比的增加而增加,但高配比又会使得氮的转化率下降;高碱度和低碱度都能使氮的转化率下降,适宜的碱度能提高氮的转化率;料层越厚,燃料氮的转化率越低。结合实际对降低氮的排放提出了进行预处理的重要性。     

煤基固体燃料燃烧特性分析

为揭示烧结固体燃料自身特性以及燃烧过程参数对燃烧行为及相关特征参数的影响规律,采用TG-DTG-DTA法针对燃料种类、准颗粒形态、粒径、氧体积浓度、升温速率等因素进行燃烧特性试验研究.结果 表明,无烟煤的燃烧特性优于焦粉;P型准颗粒燃烧性能最优,S型最差,着火温度T8从低到高依次为S＜C≈P＜S ',燃尽温度Tb为S＜...     

烧结过程中燃料对NO_x排放的影响

为了降低烧结工艺氮氧化物(NO_X)排放量,作者通过卧式炉研究了烧结燃料种类和燃料结构对烧结工艺NO_X排放的影响规律。研究结果表明:不同燃料烧结过程中排放的NO_X的质量浓度差异较大,燃料在烧结过程中NO_X的质量浓度由小到大的顺序为:低氮无烟煤焦粉高氮无烟煤.混合燃料烧结过程中NO_X的实际平均质量浓度随着低氮无烟煤替代焦粉比例的升高而降低,随着高氮无烟煤替代焦粉比例的升高而升高,但均低于计算得出的NO_X加和平均值,且随着替代比例的增加,NO_X的实际排放质量浓度与加和平均值间的差值增大.烧结生产中应减少高氮无燃煤的使用比例,采用焦粉加低氮燃料相配合的燃料结构,充分利用燃料分段燃烧强化NO_X同相和异相还原,降低烧结工艺中NO_X的排放量.     

燃烧条件对准颗粒CO排放影响的数值模拟

在烧结过程中料层不同位置温度、氧气浓度、空气流速等条件存在差异巨大,为探究烧结过程中燃烧条件对烧结准颗粒CO生成行为的影响,利用数值模拟的方法研究了不同准颗粒烧结过程。通过FLUENT软件,以多孔介质模型为基础,结合能量方程模型、组分输运方程模型、燃料燃烧以及污染物排放的反应动力学模型,以自定义功能(UDF)对各方程模型的源项进行定义与修正,建立了4种不同结构铁矿石烧结准颗粒,即S′型(裸露型)、S型(被覆型)、C型(外包型)和P型(球团型)的燃料燃烧过程模型,阐述了各种因素对烧结准颗粒中燃料燃烧行为及污染物排放特性的影响规律。模拟结果显示,准颗粒烧结过程CO排放规律随着燃烧条件的变化而发生改变,不同的反应条件对准颗粒内焦炭的燃烧速率有不同影响。当环境温度从1 200 K升至1 400 K时,准颗粒的CO排放总量下降了2%左右。较高的环境风速与氧气浓度都使准颗粒的CO排放浓度峰值增加,同时增加了焦炭的未完全燃烧程度。     

晋城无烟煤和焦粉燃烧特性与氮排放研究

通过探究晋城无烟煤和焦粉燃烧特性与氮排放之间的关系,为烧结生产以煤代焦过程控制氮氧化物排放提供理论指导。使用压汞仪和拉曼光谱仪对两种无烟煤和焦粉的物理、化学结构进行分析;采用非等温热重法研究3种燃料燃烧特性参数;利用热重-质谱联用技术研究燃料氮排放规律,获得3种燃料的NO排放区间。压汞法及拉曼光谱分析表明：两种无烟煤的物理、化学结构相较焦粉更有利于燃烧反应进行;3种燃料的燃烧性能由高到低分别为无烟煤A、无烟煤B、焦粉;NO以及前驱体HCN排放区间随着燃烧性能下降而增加,而焦炭NO以及HCN排放区间明显高于两种无烟煤。     

焦粉粒度对烧结混合料制粒的影响

摘要：研究了焦粉粒度对烧结混合料制粒的影响,包括焦粉在制粒小球中的分布规律与混合料制粒效果。结果表明：粒度小于0.5mm焦粉主要起黏附粉作用,较为均匀地黏附到各粒级制粒小球中;粒度在0.5~1mm的焦粉作为核颗粒,分布在0.5~1mm、1~3mm制粒小球中的占比总和为81.3%,部分以共核形式存在于3~5mm及以上粒级的制粒小球中;粒度在1~3mm及以上粒级焦粉作为核颗粒分布于相同粒级与大一粒级的制粒小球中;粒度在1~3mm及以上粒级焦粉对烧结混合料制粒无明显影响,粒度小于1mm的焦粉会提高制粒后混合料中小粒径制粒小球的含量,不利于混合料制粒,应尽可能减少焦粉中粒度在05~1mm的含量,将焦粉中粒度小于0.5mm的质量分数控制在20%~30%。     

基于优化粗粒级固体燃料赋存形态的铁矿烧结过程NOx减排

铁矿烧结工序作为钢铁行业NO_x排放的主要来源,在当前高压环保态势下减少其NO_x排放迫在眉睫。烧结过程NO_x主要产生于固体燃料燃烧过程,而粗粒级燃料的赋存形态会影响其NO_x排放。基于此,本研究采用可视化微型烧结燃烧装置研究裸露型和被覆型粗粒级焦粉的燃烧行为,以及优化其配加模式对NO_x排放和烧结固结强度的影响规律,并烧结杯实验研究兼顾NO_x减排和烧结产质量指标的适宜粗粒级燃料赋存形态。结果表明,相比裸露型粗粒级焦粉,表面被覆铁酸钙细粉时其NO_x排放降低约56%;分加粗粒级焦粉以调控其为裸露型时,NO_x排放增加约10%,且烧结矿强度降低,而控制粒度为0.5～3.15 mm以调控其为被覆型时,NO_x最大体积分数和N元素转化率分别降低约8%和27%,且烧结各项产质量指标均得到改善。      

颗粒结构对焦粉燃烧性能的影响

在日本铁矿烧结中每年排放约32MtCO2,占总排放量的2.6%。由于烧结废气中含有一定量的CO,因此如果焦粉能够完全燃烧就可减少其消耗量。为明确焦粉在烧结过程中的燃烧机理,目前的研究主要是基于焦粉在铁矿石、石灰石和氧化铝等各种烧结物料颗粒间的位置对其着火温度和燃烧速率的影响。对粗焦粉颗粒来说,铁矿石和石灰石的附着会降低其着火温度,加快燃烧速率。除焦粉和石灰石形成的复合小球状颗粒外,细焦粉颗粒则会黏附于其他物料颗粒表面或者与其他物料颗粒共存形成的复合颗粒,既不会改变焦粉的着火温度,也不会改变其燃烧速率。石灰石对加快焦粉燃烧速率似乎具有催化作用。     

基于固体燃料粒度优化的烧结过程NOx减排

为了研究优化固体燃料粒度以减少烧结过程NOx排放,采用微型烧结燃烧装置进行不同粒度下单独焦粉颗粒的燃烧试验,以及焦粉分别为粗粒级(粒度为2.00～3.15 mm)、中间粒级(粒度为0.5～1.0 mm)、细粒级(粒度小于0.5 mm)下的固结试验,并在此基础上通过烧结杯试验研究了优化焦粉粒度对烧结NOx排放和产质量指标的影响规律。结果表明,随着焦粉粒度的减小,其燃烧过程NOx排放浓度和氮元素转化率均逐渐升高,且当焦粉为全粗粒级和中间粒级时,烧结固结强度得到改善。此外,将焦粉粒度控制在0.50～3.15 mm范围内,其NOx最大排放浓度和氮元素转化率分别降低约8%和27%,且烧结各项产质量指标都得到改善。     

Sintering technology of superfine concentrate enhanced by flux coating

The fine ore sintering has problems such as deteriorated permeability of the sinter layer, poor oxidizing atmosphere, high sinter return rate, poor productivity and quality indexes, and increased fuel consumption. In order to increase the quality index of the sintered ore fines of the fine ore fines, and to meet the production needs of the ultra- large blast furnaces, experimental studies were carried out to enhance the sintering with external fluxes and fuels. Proper individual addition proportions of lime, limestone and coke were obtained by test trials. The feasible grain size of individual added limestone was optimized. The industrial production test achieved the similar result comparing to the outcome of the pilot trial. Both the sinter productivity and quality were improved, fuel consumption decreased, energy and emission reduced.     

铁矿石溶解与烧结熔体流动行为机理

 在铁矿石烧结过程中,铁矿石部分溶解于烧结熔体,直接影响熔体的性质,进而影响烧结矿的黏结。为了明晰铁矿石与烧结熔体的相互作用,采用化学纯试剂煅烧法制备以Ca_3.6Fe_14.4O_25.2和CaFe₂O₄矿物为主的铁酸钙系黏附粉。以7种核心铁矿石-铁酸钙系(w(CaO)=15%)黏附粉构成烧结偶为主要研究对象,采用实验室烧结方法,研究了核矿石溶解与烧结熔体流动行为。在此基础上,使用化学纯试剂模拟核矿石的化学组成,考察了核矿石SiO₂、Al₂O₃含量对熔体横向流动面积和核矿石溶解指数的影响规律及机理。结果表明,在核矿石溶解于CaO-Fe₂O₃液相后,形成了交互层区域。核矿石中矿物,尤其是石英,溶解进入熔体,在靠近熔体一侧促使生成复杂CaO-Fe₂O₃系液相,而在靠近核矿石一侧促使简单CaO-Fe₂O₃系液相转变为CaO-Fe₂O₃-SiO₂系液相。靠近熔体一侧析出以铁酸钙系和赤铁矿为主的矿物,而靠近核矿石一侧析出以硅酸盐和赤铁矿为主的矿物。随着核矿石SiO₂含量的增加,一方面,使得溶解进入熔体中的SiO₂数量增加,溶解指数得到提升;另一方面,提升了简单CaO-Fe₂O₃系液相的黏度,从而使得熔体横向流动面积减小。随着核矿石Al₂O₃含量的增加,溶解进入熔体中的Al₂O₃数量增加,进而熔体横向流动面积降低,而核矿石溶解指数升高。Al₂O₃相较于SiO₂对核矿石溶解与熔体流动行为的影响更大。     

Influence of Coating Granulation Process on Iron Ore Sinter Quality and Productivity

For better blast furnace performance, there has always been a need for better quality raw materials like sinter, lump ore, and pellets. Among these raw materials the usage of sinter in blast furnace is at higher side compared to other iron bearing materials. As the quality of sinter product improves, its usage in blast furnaces also increases. Iron ore fines are the main source for sinter making. To improve the sinter properties it is necessary to provide good quality of iron ore fines. Due to depletion of high grade iron ore resources, goethite and limonitic ore content in iron ore fines is expected to increase gradually. Usually limonitic and goethite ore are associated with higher alumina and LOI. The conventional sintering process is one of the well established processes for high quality hematite ore. It does not fully respond to the low grade iron ore associated with goethite and limonite. This has led to deterioration in sinter properties and productivity. In recent years the improvement in the quasi‐particle structure with the granulation process is an effective method for improving sinter quality and productivity. To improve the sinter quality and productivity for low grade iron ore fines, different granulation processes like the conventional one, and other two advanced granulation processes like coke breeze, and flux & coke breeze coating granulation were studied in detail by conducting laboratory pot grate sintering experiments. From the test results it was found that sinter productivity, physical and metallurgical properties of the sinter improved with flux & coke breeze coating granulation process compared to conventional and coke breeze coating granulation process. Proper selection of the granulation time is very important to achieve the desired sinter properties. In the present work detailed laboratory experiments have been carried out by varying the coating time from 30s to 110s to study the influence of flux & coke breeze coating granulation time on mineralogy, productivity, physical, and metallurgical properties of sinter. With a coating granulation time of 50s, higher productivity, higher yield, and stronger sinter (higher T.I) with lower RDI and ‐5mm size sinter were achieved.     

济钢400m~2烧结机使用印尼粉生产实践

为降低炼铁成本,济钢集团公司炼铁厂采取了配加经济料褐铁矿印尼粉的措施。由于印尼粉含铁品位低、含有结晶水、铝含量较高,用于烧结生产易造成烧结固体燃耗升高、烧结矿强度及烧结成品率低等问题,为稳定烧结矿质量,济钢400 m2烧结机生产采取了提高料层厚度、调整一二混圆筒加水量、稳定焦粉粒度、适当压料、控制终点温度等系列措施,改善了烧成率,稳定了烧结生产。     

Numerical simulation of sintering based on biomass fuel

Through the research on the mechanism of iron ore sintering process, we used Fluent software to simulate the sintering process and establish a mathematical model of heat and mass transfer; moreover, we used the sintering cup experiment to verify the reliability of the model. The experimental results showed the following: when adding biomass fuel, the thickness of the material layer with the temperature higher than 1573 K decreased slightly; meanwhile, the thickness of the material layer with the temperature higher than 1723 K decreased drastically. Comparison of the emission content of SO₂ in conventional sintering and sintering with biomass fuel showed that sintering with biomass fuel could reduce SO₂ content in sintering flue gas. Considering sinter properties and SO₂ emission reduction effect, sintering material that was added 30% biomass fuel to replace coke breeze could ensure the ore-forming process, and could realise the environment-friendly production.     

烧结主要工艺参数对烟气SO2排放的影响

针对目前烧结烟气分段脱硫技术中存在的实际问题及烧结烟气中SO2的排放规律,研究了铁矿石烧结过程中,主要工艺参数(混合料水分、焦粉用量、生石灰用量及碱度)对烟气中SO2排放规律的影响。结果表明,烧结过程结束前,烟气中SO2含量将出现峰值,其峰值大小与烧结混合料水分及焦粉用量呈正相关,与生石灰用量及碱度呈负相关。