高炉煤粉喷吹技术及发展趋势

介绍了国内外高炉煤粉喷吹技术,分析了喷煤工艺的发展趋势。     

煤粉预热喷吹技术在高炉喷吹工艺中的应用

煤粉预热喷吹有利于减轻喷煤对热风的冷却效应、加速煤粉的燃烧过程而提高煤粉利用率。通过对潞安煤制成的喷吹煤粉样在不同预热温度下燃烧率测定,研究煤粉预热对其燃烧性影响规律。预热可以提高煤粉的燃烧率,并且随着预热温度的提高燃烧率不断升高。钢厂采用热风炉废烟气的余热,对高炉喷吹煤粉进行预热到150～200 ℃后喷吹,吨铁可以提高喷煤量10 kg,明显降低焦比和燃料比,有显著的经济效益和社会效益。     

喷吹煤粉对高炉下部压力场的影响

利用商业软件fluent研究了不同煤粉喷吹量和粒径下高炉下部压力场的变化。分析得出以下结论：在一定范围内,随着煤粉喷吹量增加,风口回旋区内绝对压力呈线性增加;大喷吹量会使高炉中心轴线、炉墙和死料柱截面上的压力增大;煤粉粒径由20～30μm增加到110～150μm,高炉中心轴线、炉墙和死料柱截面上的压力也会增大。     

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%。     

基于二维数值模拟的煤粉燃烧性能的研究

运用数值模拟的方法,建立燃烧炉内煤粉燃烧过程的二维数学模型,对两种混煤粉和新钢高炉现用喷吹煤粉在燃烧炉内的燃烧特性进行了模拟,分别得到了两种混煤及新钢高炉喷吹煤粉在燃烧炉内燃烧形成的温度场和焦炭分布规律。结果表明：两种混煤的燃烧性能明显好于新钢高炉喷吹煤粉。采用热重法测得3种煤的燃烧率和与CO2的反应性,得出了与模拟结...     

我国高炉喷煤技术的发展

论述了我国高炉喷吹煤粉技术的发展过程,分析了提高高炉喷煤比的措施,通过提高焦炭质量、改善鼓风质量、采用氧煤喷吹、混合喷吹等技术和工艺措施可有效提高喷煤比。同时指出,研究回旋区条件下煤粉的燃烧过程,开发高效喷煤助燃剂,最大限度地提高煤粉在风口区域的燃烧率和喷煤置换比,是当前喷煤技术攻关的课题。     

高炉采用氧煤燃烧器后回旋区煤粉燃烧过程的数值模拟

针对高炉风口前回旋区内氧煤燃烧器喷入煤粉燃烧的过程，应用数值模拟方法对氧煤燃烧器在不同喷煤粉量和氧浓度条件下的燃烧过程进行了计算机数值模拟。结果表明，高炉风口产生的回旋区流场及温度场有利于煤粉的燃烧，而氧浓度大则有利于煤粉较早着火及较高的燃烬率。     

煤粉在直吹管内燃烧行为的数值模拟

 建立了直吹管内气固流动、传热和煤粉燃烧的数学模型,基于实际高炉工艺参数,借助商业软件通过数值模拟的方法研究了直吹管内的气体成分和温度变化,并重点考察了煤粉粒径、鼓风含氧量和鼓风温度等操作参数对煤粉燃尽率的影响。研究结果表明：减小粒径、增加含氧量、提高鼓风温度都可以使煤粉在直吹管内的燃尽率得到提高。煤粉在直吹管内的燃烧行为以挥发分的脱除为主,该过程对温度敏感,而对氧气浓度不敏感。这一结论与前人在回旋区内得到的模拟结果相反。因此在研究变量对喷吹煤粉燃尽率的影响时,模拟区域应同时包含直吹管和回旋区。     

O2/CO2气氛下煤粉燃烧数值模拟

采用CFD技术对不同气氛下煤粉燃烧过程进行了研究。用Fluent软件模拟不同工况下煤粉燃烧,获得煤粉燃烧的一些基础性参数,为实际应用提供相应的指导;建立包括气相湍流流动、气固之间传热、煤挥发分析以及燃烧等过程在内的三维数学模型;将不同气氛下煤粉燃烧的特性进行对比,研究气氛变化对燃烧的影响规律。     

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。     

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。     

鞍钢高炉喷吹煤粉合理配煤的试验研究

介绍了国家“八五”重点攻关课题“氧煤强化炼新工艺研究”中高炉吹烟煤、无工混配煤的实验室研究及工业试验室研究应用情况,探讨了高炉喷吹煤粉的合理配煤结构。在鞍钢生产条件下,对于喷煤量１００ｋｇ／ｔ铁以下,不富氧成低富氧的１０００ｍ＾３级高炉,所喷混煤的挥发分控制在１８％左右比较合适。     

高炉喷吹煤粉置换比测算分析

对高炉全焦冶炼的综合焦比和喷煤生产时的综合焦比对比分析,简单得出置换比;并进一步理论计算置换比;探讨实际高炉生产中置换比的应用。     

高炉喷吹煤粉的适宜粒度研究

利用自制的燃烧实验装置,研究了鞍钢高炉喷吹煤粉粒度对燃烧性能的影响。结果表明,煤粉的粒度对燃烧性具有较大的影响,粒度〈0．071mm的煤粉燃尽时间最短,但与0．071—0．100mm和0．100～0．200mm粒度级别之间的差别并不是很大;粒度〉0．200舢时,燃尽时间明显延长,0．200mm是明显的分界点。煤粉中粒度〈0．071mm的比例与燃尽时间并不完全符合线性关系,40％以下变化比较明显,60％～100％之间变化并不大。