Pt涂层蜂窝金属和Ce改性Fe2O3催化CO的性能对比

铁矿石烧结烟气中含有较高浓度的CO（体积分数0.5%～2%）,因此对其进行CO脱除意义重大。为了探究不同类型催化剂的催化效果,采用浸渍法制备了Pt涂层蜂窝金属催化剂和铁铈氧化物催化剂,并通过X射线荧光光谱分析（XRF）对其组分含量进行了分析。二者在模拟烧结烟气中进行CO脱除性能的对比实验,活性测试表明,不同CO初始体积分数、烟气温度以及水汽含量对CO催化氧化的脱除效率影响较大。当模拟烟气中不含水汽的时候,二者在180 ℃及更高温度下对CO的脱除效率均能达到60%以上。反应温度为180 ℃,水汽体积分数为11.7%时,Pt负载型催化剂中的CO转化率为63.9%,而该条件下Ce改性Fe₂O₃催化剂的CO转化率仅为34.9%。当温度在180～300 ℃范围内,Pt负载型催化剂具有较好的抗水性,且继续升高温度,水汽体积分数增加对催化剂效率的负面影响更显著。如水汽体积分数从0增加到27.1%时,与180 ℃时的催化效率相比,Pt负载型催化剂在240 ℃时的催化效率由73.9%降至62.3%,降幅远远增大。另外,对这两种催化剂进行了抗硫性测试。当水汽体积分数为0时,Ce改性Fe₂O₃催化剂抗硫性更佳,但当SO₂和水汽同时存在的情况下,Pt负载型催化剂具有更好的抗硫性。因此,在实际烧结中建议采取高效的脱硫措施并布置脱水层以减少其对于催化剂的负面影响。      

小型氧气转炉烟气净化探讨

氧气转炉炼钢具有周期短、炉龄长、成本低、效率高等一系列优点,使得转炉炼钢在炼钢业中占有极重要的位置。转炉炼钢的同时,产生大量炉尘,其主要成份是二价铁(FeO)和三价铁(Fe_2O_3),其总量约占金属炉料的1％～2％,具有极高的回收利用价值。转炉冶炼过程中,特别是冶炼中、后期,产生大量的烟气。烟气主要成份是一氧化碳(CO)、二氧     

低温下碳气化反应的动力学研究

利用恒速升温热重法对低温下碳的气化反应进行了研究.结果表明:低温条件下(＜1073 K)碳的气化反应符合一级反应规律;减小颗粒度可以提高碳粉的气化性能,特别是当颗粒度减小到一定程度(D50=4μm)时效果尤为显著;催化剂能够提高碳粉的气化性能,使其等动力学温度降低,特别是当细化和催化同时作用时气化反应效率更高;活性炭的气化性能优于相同粒度的石墨粉;未添加催化剂的碳粉具有相似的气化机理;Li2CO3、Na2CO3、K2CO3具有相似的催化机理.     

焦炭还原脱磷转炉熔渣的气化脱磷试验

 为了解决脱磷转炉熔渣中磷含量过高而不能直接实现转炉内循环利用的问题,在实验室进行了焦炭还原脱磷转炉熔渣热态试验,系统研究了不同碳当量、温度、碱度、FeO质量分数、氮气流量对气化脱磷率的影响规律。研究结果表明,试验采用2倍碳当量气化脱磷效果较好,气化脱磷率随着温度的升高而逐渐增加,1 733 K时气化脱磷率为68.6%;气化脱磷率随着碱度的降低而逐渐增加,当碱度控制为1.4时气化脱磷率可以达到45.6%;FeO质量分数在10%~30%范围变化时,气化脱磷率随着FeO质量分数的增加先升高后降低,FeO质量分数为25%时气化脱磷率最高可以达到43.5%。气化脱磷率随着氮气流量的增加先升高后降低,氮气流量为80 L/h时,气化脱磷率为45.37%。由SEM分析结果可知,脱磷炉渣中的磷主要富集在硅钙富集区域,气化脱磷反应后微区内磷分布无特殊规律。     

硅还原转炉熔渣气化脱磷热力学分析

以离子理论为基础,从转炉渣脱磷热力学分析人手,计算确定了气化脱磷反应的最终产物,对转炉溅渣护炉过程中气化脱磷的热力学可行性提供了理论依据.结果表明,在转炉内还原炉渣气化脱磷是可行的.并讨论了温度、碱度、FeO含量、流动氮气等因素对炉渣气化脱磷产物平衡分压的影响.     

转炉熔渣低温气化脱磷行为

 在低温下脱磷转炉熔渣中的磷质量分数过高往往是限制转炉渣循环利用的重要因素,因此如何有效降低转炉熔渣中磷质量分数成为众多钢铁企业迫切需要解决的重点问题之一。基于此,从理论分析和工业试验角度,并结合XRD、SEM-EDS和拉曼光谱等试验手段进一步分析研究了理论热力学条件、转炉渣熔点、矿相结构和炉渣结构对低温气化脱磷的影响。通过理论分析表明,较高温度、较低的FeO含量和碱度有利于低温气化脱磷反应。工业试验结果表明,当终点温度为1 350～1 360 ℃、转炉渣FeO质量分数为25%～35%、碱度控制为1.2～2.5时,气化脱磷率可以达到30%以上。当炉渣碱度小于1.25、FeO质量分数小于35%时,适当地提高炉渣碱度和FeO含量能促进炉渣熔点降低,进而有利于低温气化脱磷反应的发生。XRD和SEM-EDS分析结果表明,转炉渣主要由富磷相、基体相和RO相组成,其中Si、P、Ca质量分数高的Ca₂SiO₄-Ca₃(PO₄)₂富磷相的存在不利于低温气化脱磷反应发生,Fe、Mn等金属氧化物质量分数高的RO相和基体相的存在有利于低温气化脱磷。通过转炉渣拉曼光谱分析表明,当转炉渣硅氧四面体结构Qn(n=1,2,3)相对含量较低时,渣中聚合度降低,且Ca₃Si₂O₇相含量较少,炉渣流动性较好,此种渣结构有利于低温气化脱磷。通过本研究可以为钢铁企业实现脱磷转炉渣的二次利用提供借鉴。     

焦炭还原转炉熔渣气化脱磷研究

为解决炉渣中磷含量过高而不能直接转炉内循环利用的问题,通过实验室进行了相关热态试验,系统研究了不同温度、碱度、FeO含量、氮气流量对气化脱磷率的影响规律。试验结果表明:气化脱磷率随着温度和氮气流量的增加而逐渐升高,当温度和氮气流量分别控制在1 923 K和0.45 m~3/h时,气化脱磷率分别可达76.26%和64.57%;气化脱磷率随着碱度的降低而逐渐增加,当碱度控制为1.8时气化脱磷率可以达70.35%;FeO含量在16%～32%范围变化时,气化脱磷率随着FeO含量的增加先升高后降低,FeO含量为24%时气化脱磷率最高可以达到66.75%。为实现气化脱磷率在60%以上,应控制分别控制温度、碱度、FeO含量以及氮气流量分别为1 873 K、1.8、24%和0.45 m~3/h。     

Gary厂Q-BOP转炉使用二次燃烧喷枪提高废钢用量和炉子性能

众所周知,Q-BOP法比BOP法好,但两者的废钢冶炼能力不同。因为冶炼过程中,Fe,Mn,CO氧化成FeO,MnO,CO_2的数量不同。而这些反应都是放热反应,产生的热量可用来熔化废钢。美国钢铁公司Gary厂的Q-BOP转炉冶炼低碳钢时,渣中的FeO量比BOP法转炉低10％;Q-BOP法的残锰量比BOP法高10％;终点碳为0.05％时,Q-BOP法的CO/CO_2通常为100,而BOP法则为8。此外,Gary厂的Q-BOP转炉的内径小,炉口、锥体部分常常产生结壳。为提高废钢用量和防止     

焦粉还原转炉熔渣气化脱磷试验

为实现转炉溅渣护炉阶段的气化脱磷工艺,避免炉渣磷富集,便于脱磷熔渣留至后续炉次循环利用,在实验室进行了焦粉还原转炉渣的热态试验,研究结果表明,随着试验温度的升高,焦粉的气化脱磷率逐渐升高,1900 K下的气化脱磷率可达82.35%;焦粉的气化脱磷率随着炉渣碱度的升高呈现降低趋势;当焦粉加入量足够时,适当增加炉渣中FeO质量分数有利于气化脱磷反应的进行;当焦粉粒度为0.5~2.5 mm时,气化脱磷率变化不大,约为58%,但当焦粉粒度为2.5~3.5 mm时,气化脱磷率降至52%。富磷相微区碳质量分数与磷质量分数成反比,这印证了焦炭确实参与了气化脱磷反应。研究结果为工艺开发提供了一定的理论指导。     

提高120t转炉煤气回收的措施及效果

净化后转炉煤气主要成分是CO（86％）,CO2（10％）,N2（3％）,是一种很好的燃料和化工原料。对转炉煤气进行净化回收利用是国家产业政策的要求,也是节能降耗以及实现转炉负能炼钢的需要。柳钢120t转炉煤气回收系统为湿法OG系统。从炉口出来的高温烟气经过转炉汽化冷却系统冷却和烟气净化系统净化后,合格的转炉煤气经三通阀切换进入煤气柜混合贮存,再经过电除尘净化后加压送到用户点。     

二氧化碳在钢铁冶金流程应用研究现状与展望

从二氧化碳在钢铁冶金流程的资源化应用出发,介绍了近年来二氧化碳在烧结、高炉、转炉、电炉、炉外精炼、连铸和冶炼不锈钢等流程的应用研究现状和发展情况。结合国内外应用研究现状和本课题组的研究情况,分析了二氧化碳在钢铁冶金各流程应用的可行性和冶金效果。主要介绍的新工艺有烟气循环烧结、高炉风口喷吹CO_2及CO_2作为高炉喷煤载气、转炉顶底吹CO_2、LF炉和电弧炉底吹CO_2、CO_2作为连铸保护气、CO_2用于冶炼不锈钢和循环CO_2燃烧。CO_2在钢铁冶金各流程的应用,合计使用量有望达到吨钢100kg,应用前景非常广阔。     

焦炭催化CO-NO反应的动力学实验研究北大核心CSCD

从高炉风口喷吹烧结烟气是一种有别于传统烟气脱硝工艺的新思路。为探究烧结烟气喷入风口后,焦炭催化CO-NO还原反应的动力学过程,实验以CO、NO气体为原料,以焦炭为催化剂,将不同流量配比的CO和NO混合气体在炉温为850~975℃时通入炉内,在出口处测量CO和NO反应后体积分数。实验结果表明,焦炭对CO还原NO反应有明显的催化作用;反应温度不变,CO和NO的流量比增大时,NO的还原率会增大;CO和NO的流量比不变,温度增大时,NO的还原率也会增大;炉温850、900、925、950、975℃时,反应速率常数分别为0.56、0.88、0.78、1.28、1.38 m^(3)/(mol·s),通过拟合动力学参数得到反应的活化能E;为84.1 kJ/mol。     

基于能质流平衡与数值仿真的浮渣转炉热工诊断与节能分析

通过对铜浮渣转炉进行热工综合测试,获取了转炉关键位置的温度、压力、烟气组分等炉况参数,分析了转炉能量利用状况和能质流路径。通过数值模拟技术,基于热工测试数据,模拟了炉膛内天然气的富氧燃烧过程。结果表明：铜浮渣转炉的热效率为19.96%,转炉漏风量过大、壁面散热量过大是转炉热效率较低的主要原因。此外,转炉粒煤用量在反应热理论计算中过量较多。根据热工诊断结果,提出的节能优化建议如下：调整粒煤用量,达成最优配料;采取保温措施,减少表面散热;增强转炉密闭性,减少漏风量;调整烧嘴布置方式,强化烟气与熔体换热。     

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。     

高炉喷吹煤气的煤造气试验

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,研究工艺参数对煤造气质量的影响规律。结果表明,气化剂流量增加,煤气中CO+H_2含量和煤气热值先升高后降低;CO+H_2含量和煤气热值随着反应温度、料层厚度、富氧率的增加而增加。当气化剂流量1.0 m~3/h、反应温度1 000℃、料层厚度1 000 mm、富氧率15%时,煤气质量达到最佳值,CO+H_2含量达到79.37%,煤气热值达到10 229.51 kJ/m~3。     

粗煤气铁矿颗粒床高温除尘联产直接还原铁工艺及估算

在煤灰熔点高于直接还原铁还原温度200℃的条件下,以直接还原竖炉作为移动颗粒床除尘器为核心技术的3段连续除尘,以铁矿煤球团为直接还原铁原料和移动颗粒床除尘颗粒,粗煤气显热可以直接用于生产直接还原铁。粗煤气显热约占煤炭气化热值的13%,估算联产直接还原铁显热利用效率可达70%以上,与现有的粗煤气废锅发电比,综合热效率提高约2倍,直接还原铁能耗303kg（C）/t.Fe,可以实现温室气体近零排放,减排CO₂约1.7t/t.Fe。可以在不减少粗煤气化学热能（H₂+CO）,联产直接还原铁的同时解决粗煤气的高温除尘与净化问题。     

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.      

Effect of coal treatment with molten blast furnace slag on char properties

Abstract

The effect of sub-bituminous coal treatment with molten blast furnace slag on the char properties was studied towards development of an allothermal coal gasification technology with utilising the slag heat energy. Contact with molten slag is followed by deeper conversion of sub-bituminous coal, resulting in obtaining chars with enhanced cumulative open pores volume, porosity, specific surface area and adsorption capacity, which might be explained by catalytic effect of slag on the coal pyrolysis. Taking into account the role of adsorption in the heterogeneous reactions, treatment with slag may favour chars gasification kinetics.     

韶钢康斯迪（Consteel）电炉余热回收探讨

韶钢炼轧厂康斯迪（Consteel）电炉经过改造后,人炉铁水比例由过去的15％提高到85％,接近转炉人炉铁水比例．与转炉相比由于没有实施煤气回收和烟气余热回收,工序单位能耗远高于转炉．为有效降低韶钢炼轧厂康斯迪（Consteel）电炉工序单位能耗,本文提出了烟气余热回收方案,通过增设一台余热锅炉,将康斯迪（Consteel）电炉冶炼过程所产生的烟气余热回收,转化为蒸汽供公司蒸汽管网使用．通过对烟气余热资源量的估算,可产生约20t／h的蒸汽,每年可回收能源2万tce,降低工序单位能耗18．2kgce／t,投资回收期1．57a,具有很好的节能效益和经济效益,为将来韶钢康斯迪（Consteel）电炉实施烟气余热回收提供借鉴和帮助．