O_2/CO_2气氛下煤粉燃烧特性模拟研究

针对煤粉燃烧器燃烧工况,采用Fluent软件,探索辐射模型、气氛和煤粉粒径对煤粉燃烧过程的影响及污染物生成情况。结果表明:采用DO+WSGG模型时,煤粉的燃烧温度有所降低;跟空气气氛相比O_2/CO_2气氛下煤粉的燃烧温度降低,NO的量也降低;氧浓度增大,煤粉燃烧的温度峰值增加;随着超细煤粉混合比的增加,燃烧高温区而向前移。     

煤粉富氧燃烧特性及动力学分析

 利用热分析法研究了富氧条件下高炉喷吹煤粉的燃烧特性。结果表明,富氧气氛可以改善煤粉燃烧特性,使煤粉着火点、失重峰提前,失重峰值增大,燃尽温度降低,综合燃烧特性指数明显提高,燃烧特性得到改善。当氧的体积分数小于40%时,煤粉燃烧特性改善幅度较大;氧的体积分数大于40%时,煤粉燃烧特性改善趋势变缓。同时采用非等温模型Flynn-Wall-Ozawa(FWO)对富氧之后煤粉燃烧过程进行动力学分析,当氧的体积分数由21%增加到100%,煤粉燃烧活化能从95. 15kJ·mol-1增加到169. 99kJ·mol-1。     

兰炭对高炉混煤喷吹特性的影响

采用WCT-2C型微机差热天平、灰熔点测定仪、BT-1000粉体综合特性测试仪和可磨性测试仪,研究了兰炭配加质量分数为0、30%、40%、50%和100%时对无烟煤燃烧性、反应性、灰融性、流动性和可磨性的影响。结果表明,兰炭可以改善无烟煤的喷吹特性。随着兰炭含量的增加,煤粉着火温度及燃尽温度降低,燃烧时间缩短,综合燃烧指数明显提高,燃烧特性得到改善,煤粉的反应性增强,灰熔融性温度和可磨性指数均降低。兰炭的加入对煤粉的流动性(混煤流动性指数和喷流性指数)影响不明显。而且兰炭配加质量分数不超过40%时,混煤可以满足高炉喷吹条件。     

转炉除尘灰对煤粉燃烧性的影响及动力学分析

利用TG-DTG-DTA曲线考察了不同掺混比转炉除尘灰对煤粉着火温度、燃尽温度、最大失重速率等燃烧特性参数的影响。通过动力学计算分析,表明转炉除尘灰有助于改善煤粉的着火性能,对煤粉的燃烧起到促进作用,无烟煤A和烟煤B较佳掺混比分别为1.96%,3.85%~5.67%。     

在直吹管和风口内混合喷吹煤粉和废塑料的数值模拟

运用数值模拟方法,对废塑料和煤粉混合喷吹条件下直吹管和风口内的燃烧特性进行了研究。将废塑料与煤粉按不同比例混合,在不同粒径分布下喷吹时,分析了直吹管和风口内的挥发分析出和燃烧的规律。结果表明,随着混合燃料中废塑料比例增加,颗粒粒径减小,混合燃料的燃烧性能提高;从喷吹单一煤粉到喷吹煤粉与废塑料比为5∶5的混合燃料时,直吹管和风口内燃烧率从3.35%提高到36.31%。     

高炉喷吹兰炭的最佳配比

 为探究高炉喷吹兰炭的最佳配比,使用TG-DTG热分析技术研究了百善无烟煤、神华烟煤和兰炭组成混煤的燃烧特性。结果表明,混煤中兰炭配比量增加可以降低煤粉的着火温度与燃尽温度,缩短燃烧时间,提高综合燃烧特性指数,改善混煤燃烧性;升温速率增大,混煤反应速率峰值升高,综合燃烧特性指数升高,混煤燃烧性得到优化。使用KAS等转化率法分析了不同混煤方案的燃烧过程动力学,当兰炭配比量由0增加至40%时,活化能分别为115.25、113.03、112.22、108.20 和104.53 kJ/mol,兰炭的加入可以降低混煤的表观活化能。     

用热重法研究首钢高炉喷吹煤粉的燃烧反应

利用热重法主要研究了首钢3种典型喷吹煤粉在不同升温速率下(5、10、20、50℃/min)的燃烧反应特性,研究了各工况热重曲线后发现,升温速率对煤粉的燃烧特性有影响。随着升温速率的提高,煤粉的着火温度升高,最大失重速率增大,最大失重速率对应的温度升高。参考两段电加热法计算煤粉燃烧率的原理,计算了升温速率50℃/min时煤粉的燃烧率。研究结果表明,700℃时煤粉燃烧率的计算结果与两段电加热法计算燃烧率的结果趋势基本一致,热重法可以计算不同煤粉的燃烧率。     

回转窑内废塑料/煤粉混喷模拟实验研究

采用卧式燃烧系统模拟回转窑喷吹混合燃料的燃烧过程,研究了回转窑中塑料和煤粉混合飞行燃烧过程的行为和机理。热重分析表明:煤粉与三种塑料(PE、EVA、ABS)的燃烧和着火特性指数相差一个数量级,其中PE的燃烧特性指数和着火特性指数最高,煤粉最低。煤粉中添加塑料,在卧式燃烧炉内进行混合喷吹燃烧试验,并对炉内温度场、燃烧尾气成分进行分析,结果表明:当煤粉中添加10%~20%塑料时,炉内最高温度区域移向燃料进口,塑料能够促进煤粉燃烧,提高其燃烧率;当添加的塑料超过20%时,最高温度区域向尾气出口处迁移,炉内温度明显降低,废塑料对煤粉燃烧产生抑制作用,降低了煤粉的燃烧率;随着煤粉中塑料添加比例从10%增加到30%,混合燃料燃烧产生的尾气中CO浓度不断增加,CO2、NOx和SO2的浓度则不断下降。     

高炉煤粉燃烧率通用模型

建立了煤粉燃烧率通用模型,模型可以根据煤粉的工业分析值计算燃烧动力学参数并预测煤粉燃烧率.通过对比前人的实验数据,验证了模型的准确性,同时研究了影响高炉煤粉燃烧率的若干因素.研究结果表明:在高炉喷煤过程中,煤粉颗粒在2 ms左右就可以达到热风速度,由于煤粉颗粒在直吹管内停留时间短并且温度较低,因此在直吹管内煤粉不会发生燃烧.煤粉进入风口回旋区后,挥发分瞬间全部析出,并且颗粒粒径越小,挥发分开始析出时间越早.降低煤粉粒径和增加氧气体积分数均有利于提高煤粉燃烧率.氧气体积分数每增加1%,燃烧率提高2%.随着喷煤量的增加,煤粉燃烧率逐渐降低.当提高煤粉喷吹量时,为了保证较高的燃烧率,实际操作过程中应提高富氧率并适当降低煤粉粒径.      

生物质焦助燃高炉喷吹煤粉机理的实验研究

利用热重分析天平,在非等温燃烧条件下,研究了松木的热解产物——生物质焦对两种高炉喷吹无烟煤混合试样的催化燃烧反应性的影响。研究结果表明:两种无烟煤的燃点随混煤中生物质焦比例的增加而降低,对无烟煤的燃点有明显的降低作用,能够有效地加快煤粉燃烧速率;生物质焦的掺入有助于改善煤粉的着火性能,对煤粉的燃烧有催化促进作用。     

单颗粒煤粉燃烧数学模型

建立了单颗粒煤粉燃烧数学模型，并模拟了不同条件下煤粉的燃烧过程。模拟给出了煤粒表面温度随燃烧时间的变化关系，燃烧率与燃烧时间及煤粒直径的关系，煤粒周转膜层中气相成分及温度的分布等。     

高炉大喷煤量与富氧率的合理搭配

为改善高炉冶炼效果,采用两段卧式燃烧炉模拟实际高炉喷煤工艺条件,系统研究了不同条件下富氧喷煤对煤粉燃烧过程的影响.在热风富氧的条件下,单种煤和混合煤的燃烧率随富氧率的增加都有提高,而且无烟煤燃烧率的提高幅度略高于烟煤. 缩小煤粉粒度、提高热风温度都有利于煤粉燃烧率的提高,但在鼓风富氧率比较高和煤粉粒度较细小时,煤粉粒度的变化对煤粉燃烧率的影响比较小,混合煤粉的燃烧率随热风温度升高而提高的幅度也略微下降.     

The Combustion Efficiencies of the Waste Plastics as Supplemental Fuel for Blast Furnace

The possibility of using waste plastics as a source of secondary fuel in the blast furnace has been of interest recently. In order to study the feasibility of injecting waste plastics into blast furnaces, the paper compares the combustibility of several kinds of waste plastics with that of pulverized coal. To improve the combustion efficiency of waste plastics in the blast furnace, the effects of plastic particle size, blast furnace temperature and different atmosphere were investigated in the laboratory. The result shows that compared with pulverized coal, waste plastics have lower thermal ignition temperature, shorter burning time, higher burning rate, lower ash ratio and higher calorific values, which are beneficial for blast furnace injection. With the increase of both the blast temperature and the level of oxygen enrichment, as well as the decrease in the particle size of waste plastics, the combustibility of waste plastics can be improved immensely. The optimization of blast furnace injection utilizing recycled plastics as a source of secondary fuel is possible by considering all these variables.     

高炉喷吹用煤粉的燃烧性能研究

利用自制的燃烧试验装置研究了高炉喷吹煤粉成分和粒度对燃烧性能的影响,结果表明: 煤粉的成分对燃烧性具有较大影响,灰分升高燃尽性变差,挥发分升高燃尽性变好;煤粉的粒度对燃烧性也具有很大影响,粒度越小,燃烧速度越快,虽然粒度＜0071 mm的煤粉燃尽时间最短,但与0071~010 mm 和010~020 mm粒度级别之间的差别并不是很大,粒度＞020 mm时燃尽时间明显延长,020 mm是明显的分界点。     

混煤及富氧措施提高喷煤量的试验研究

高炉喷煤是降低高炉炼铁生产成本的重要措施之一,根据某高炉现场原料在实验室条件下的煤粉燃烧性试验,以现场煤种、粉气比的煤粉燃烧率为基准,考察了烟煤配比、富氧对煤粉燃烧率的影响,试验结果表明：4种无烟煤中,S2煤是最佳混合喷吹的无烟煤;增加烟煤配比和采用富氧措施,可使煤粉的燃烧率提高 。当S1和S2混合煤中烟煤S1配比为67%,富氧3%时,喷煤比可比基准提高37 kg/t(HM)。     

直吹管内煤粉燃烧的数值模拟

高炉喷煤粉时,由于煤粉的不完全燃烧,在风口处会产生未燃煤粉,影响高炉的透气性.利用商业软件fluent研究了煤粉在直吹管内的燃烧情况,通过对不同的喷吹量和粒径对煤粉燃烧进行分析,得到煤粉在直吹管内燃烧大致情况.当颗粒的直径从30 μm增加到90 μm时,煤的燃尽率从 37.3 %降低到28.8 %,模拟结果与实际基本符...     

Pulverized Coal Combustion of Nitrogen Free Blast Furnace

 The efficiency of coal combustion is an important factor for the blast furnace process. The influence of low xO/xC on coal combustion performance under nitrogen free blast furnace condition was researched through the self-developed pulverized coal burning device. The results show that the coal combustion rate reduces with xO/xC decreasing, and the combustion rate of bituminous coal is higher than that of anthracite. The coal combustion rate ascends with the rise of volatile matter, but when volatile matter of pulverized coal is more than 18%, the combustion rates will not increase correspondingly. Small amount of CaCO3 and CO2 additions can promote coal combustion, and the effect of CaCO3 is more apparent, which can increase the pulverized coal combustion rate by 15%-18% or so.     

提高预热煤粉燃烧率的机制

 以邯郸钢铁公司2种高炉喷吹用煤粉作为原料,用马弗炉进行预热,测定不同温度预热后的失重率和燃烧率,并采用扫描电镜（SEM）观察预热后煤粉表面结构的变化。试验结果表明,烟煤150℃预热时的失重率为512%,且随着预热温度升高,煤粉的失重率增加,预热温度300℃时失重率可达到17.24%。无烟煤预热后失重率变化不大,预热温度为300℃时失重率仅为5.66%。预热后煤粉燃烧率明显升高。300℃预热条件下的烟煤燃烧率为89.74%,相对于原煤提高了15.67%,无烟煤燃烧率为85.19%,相对于原煤提高了24.80%。预热后煤粉表面结构发生了明显变化,层状和孔隙结构增加,从而提高了煤粉的燃烧率,为提高预热煤粉的燃烧率提供了理论基础。     

Combustion Ratio of Waste Tire Particle, PC and Mixture at Blast Temperature of BF

 In order to study the combustion characteristics of waste tire particle (WTP), pulverized coal (PC) and their mixture, the contents of CO, CO2 and O2 of off-gas during the combustion of WTP, PC and mixture under the condition of rich oxygen by 0-4% in blast and at 1250 ℃ were measured simultaneously using synthetically infrared analyzer, and then the corresponding combustion ratio was calculated and compared. The results showed that the burning rate of WTP reached approximately 57%, which is much higher than that of PC (only about 18%) in the initial 650 s in fresh air, and then the increase of combustion rate of PC is faster than that of WTP; the combustion rate of PC improved remarkably with the addition of WTP. Meanwhile, the combustion rates of all these materials improved with the increase of oxygen content.