CaO对高钙烟煤熔融特性的影响

 通过在高钙烟煤的煤灰中添加不同含量的CaO,用于研究高钙烟煤的熔融特性变化情况和不同CaO含量下煤灰的熔融特性温度的变化情况。并且通过FactSage热力学软件对不同成分的合成灰进行模拟计算,用于对试验结果的佐证。研究结果表明,随着CaO添加量（质量分数）的增加,煤灰的熔融特性温度的整体趋势是先降低而后逐渐增加的。通过不同温度下灰中的矿物组成可以看出,添加一定量的CaO后,会使得高钙煤灰形成一种低温共熔体,从而使得灰熔点达到最低值。随着CaO添加量的继续增大,煤灰中钙硅石以及单晶氧化钙等高熔点矿物出现,煤灰熔点开始逐渐增加。并且从FactSage软件计算出的液相线温度结果和相图结果可以看出,其变化的趋势和熔融特性温度变化的趋势一致。     

配煤对煤灰熔融过程的矿物演变的影响

对高钙烟煤和低钙无烟煤以及这两种煤组成的混合煤进行灰熔融特性研究。利用灰熔点测试仪测定煤灰的灰熔融特征温度,通过FactSage热力学软件的Equilib模块和Phase Diagram模块计算煤灰熔化过程的物相变化。结果表明,煤的灰熔点与煤灰的成分密切相关,酸性物质能使混煤灰的熔融特性温度升高,碱性物质使混煤灰的熔融特性温度降低;通过FactSage的Equilib模块得到的熔化过程可以看出,烟煤和无烟煤煤灰的熔融特性差异是温度高于1 000 ℃时莫来石和钙铝黄长石的含量变化导致的。对于混煤灰,随着低钙无烟煤比例的增加,在1 000 ℃的矿相成分中莫来石含量增加,钙铝黄长石含量减少,导致混煤灰熔点提高。     

喷吹高钙烟煤对含铁炉料熔滴性能的影响

针对某高钙烟煤低灰、低硫、低磷、高CaO、高热值、高燃烧率的特点，本文进行向高炉喷吹该烟煤的试验，研究熔剂入炉方式变化对含铁炉料性能的影响，探索高比例喷吹该烟煤条件下的炉料结构，为该烟煤大规模应用高炉喷吹奠定基础。研究结果表明：使用该烟煤后，除熔融开始温度和软化区间略有提高外，其他指标均降低；保持烟煤占比为30%不变，随着煤比由140 kg/t上升到200 kg/t,炉料的软化开始温度、软化终了温度、熔融终了温度逐渐增加，熔融开始温度、软化区间、最大压差变化不大，熔融区间和软熔层厚度呈现出先升高后降低的趋势；保持煤比为160 kg/t不变，随着烟煤占比从30%上升到100%,炉料的软化开始温度、软化终了温度、熔融开始温度、熔融终了温度整体呈现先升高后降低的趋势，软化区间呈现出先降低后升高的趋势，熔融区间、最大压差和软熔层厚度也呈现出先升高后降低的趋势。     

高钙烟煤主要特性及高炉喷吹工艺性能综合评价

为了拓展用煤资源，钢铁企业正在挖掘高钙烟煤在高炉喷吹领域的应用潜力。以神东矿区27个成品销售煤种为主要研究对象，1种高炉喷吹常用烟煤和3种高炉喷吹常用无烟煤作为对比，采用国标进行检测，并结合描述性统计方法对比研究了神东高钙烟煤与高炉喷吹常用烟煤、无烟煤在煤质特性和高炉喷吹工艺性能指标两方面的优势和劣势。研究结果表明，与高炉喷吹常用烟煤28-山西烟煤相比，神东高钙烟煤具有低灰、高碳、高碳氢比(w(C)/w(H))、低氮、低硫、高热值、高钙以及高硅铝比的煤质特性，部分神东高钙烟煤还具有超低硫煤和特低硫煤特点；除1号煤、7号煤和22号煤灰分过高外，其余24种神东高钙烟煤均可用于高炉喷吹。此外，在高炉喷吹工艺性能指标方面，神东高钙烟煤的可磨性指数、着火点温度、爆炸性以及流动性指数和喷流性指数优于或接近高炉喷吹常用28-山西烟煤；但是神东高钙烟煤的灰熔点软化温度偏低，处于平均值1 147℃附近，通过优化配煤可以规避神东高钙烟煤灰熔点低的劣势，为神东高钙烟煤在高炉喷吹环节的合理高效应用提供保障。     

某3200m3高炉喷吹神东高钙烟煤工业试验

为了合理利用资源,在某3200m³高炉进行了喷吹神东高钙烟煤的工业试验。从神东高钙烟煤的性能来看,其灰分含量较低,灰成分中的CaO含量较高,着火点较低,爆炸性相对较弱,反应性较强,与无烟煤进行混合配煤后,可满足高炉喷吹的要求。从喷吹神东高钙烟煤的工业试验结果来看,高炉喷入神东高钙烟煤后,煤粉利用率显著提高,造渣能力增强,渣中硫含量上升;与基准期相比,焦比降低约1.86kg/t,燃料比降低约1.90kg/t,日产量提高约19.6t/d,表明喷吹神东高钙烟煤,有利于高炉提产降耗。     

添加剂对煤灰熔融性能的影响

为实现煤造气炉液态排渣,利用灰熔点测定仪研究了Ca O、Fe_2O_3和Na_2O 3种添加剂对煤灰熔融性能的影响。结果表明,随着Ca O添加量的增加,煤灰流动温度先降低后升高,Ca O添加量为20%时,流动温度达到最低;随着Fe_2O_3添加量的增加,煤灰流动温度逐渐降低;煤灰流动温度随着Na_2O添加量的增加而逐渐降低,当Na_2O添加量由0增加至5%时,煤灰流动温度降低幅度较大,继续增加Na_2O的添加量时,其对煤灰流动温度的降低作用减弱,Na_2O对煤灰软熔区间的降低作用最强。随着Na_2O添加量的增加,煤灰渣的黏度和熔化性温度都逐渐降低。综合考虑,建议选取Na_2O作为添加剂,添加量为5%~7%。     

喷吹神东高钙烟煤对高炉回旋区热状态的影响

高炉风口和回旋区的热状态对炉内煤气流的一次分布具有重要影响,进而影响高炉的经济技术指标。为探究喷吹神东高钙烟煤对高炉回旋区热状态的影响,本文通过收集某钢铁企业试烧期间高炉鼓风参数及其他各项操作参数,采用Fluent仿真模拟方法,建立风口回旋区的三维燃烧模型,系统分析不同喷吹条件下温度分布、气体分布、速度分布的变化规律,从而确定在风口复杂条件下喷吹神东高钙烟煤对高炉回旋区热状态的影响。模拟计算结果表明：神东高钙烟煤和ES无烟煤燃烧后产生的还原气体量最多,生产时有利于矿石的还原;向高炉喷吹神东高钙烟煤、HX烟煤、WN烟煤、SG烟煤与ES无烟煤混合煤粉时,燃尽率分别为72.25%、70.11%、68.87%、67.56%,神东高钙烟煤与ES无烟煤混合喷吹时煤粉的燃尽率最高,这是由于神东高钙烟煤和ES无烟煤的CaO质量分数较高,其在风口、回旋区内的燃烧特性最佳;混合喷吹神东高钙烟煤与ES无烟煤时,风口、回旋区内的煤气成分和煤粉燃尽率等方面要强于其他三种情况,适宜向高炉喷吹。     

高炉喷吹煤粉合理搭配

 为了研究更为合理的高炉喷吹煤混合方案,利用热重分析仪和傅里叶红外光谱对单煤的燃烧性和煤中有机官能团进行了分析,同时也对不同混煤的燃烧性能进行了研究。研究结果表明,煤中－OH官能团数量随着煤化度的加深而减少,－CH3官能团数量则随着煤化度的加深而增加。燃烧性稍差的烟煤在混煤中对无烟煤的助燃作用更强,官能团结构相近的无烟煤和烟煤搭配更易于获得燃烧性好的混煤。     

神东烟煤水分对其高炉喷吹性能的影响

神东烟煤具有水分含量高的特征,这对其生产、运输、储存或用于高炉喷吹都会有影响。针对神东烟煤的这个特性,选用5种不同矿区的具有代表性的高水分神东烟煤,探究不同干燥时间条件下水分对其可磨性的影响,并使用高炉喷煤燃烧模拟试验装置研究其燃烧率随水分含量的变化趋势,将不同条件下的失水质量分数与分析水质量分数的比值定义为失水率,探究可磨性和燃烧率与失水率的变化关系。结果表明,失水率增大时,煤的可磨性和燃烧率均呈上升的趋势,随着干燥时间的延长,可磨性增大的趋势变缓,随着失水的增多,燃烧率和失水率近似呈线性增长的关系。     

燃煤环形套筒窑内煤灰熔融特性的初步分析

综述了煤灰熔融特性的研究现状,比较了不同酸性氧化物、碱性氧化物对煤灰熔融性的影响规律,简述了煤灰熔融性改变过程中的反应机理。采用煤灰熔点计算公式对东盛科技的煤粉进行了灰熔点计算,得到了煤灰熔点随CaO含量的变化趋势。结合套筒窑生产工艺,初步分析了套筒窑内煤灰熔点降低机理及采用快速升温液态排渣的可行性。     

高炉喷吹用秸秆炭性能表征

实施碳减排是中国全面执行《巴黎协定》的承诺,利用秸秆炭替代煤粉用于高炉喷吹可实现部分碳减排。采用热分析(TG、DTG、DSC)和角锥法对热解小麦秆炭、玉米秆炭、棉秆炭、稻杆炭、2种无烟煤和1种烟煤的燃烧特性和灰熔特性进行了研究,考虑到碱负荷对高炉顺行的影响,考察了棉杆炭可替代烟煤的比例。结果表明:秸秆炭较煤粉着火点温度、燃尽点温度低,燃烧速率快,释放热量高,燃烧过程稳定,综合燃烧性能好。但秸秆炭(除了棉秆炭)碱金属含量较高,灰熔点温度较低,易结渣,替代煤粉比例不宜较高;而棉杆炭由于CaO含量较高,其灰分软化温度大于1 200℃,灰融特性较好。在不影响高炉顺行的条件下,棉杆炭可以部分替代烟煤,其喷吹量为11.37kg/t,CO2减排量可达65.7kg/t。     

首钢高炉喷吹煤种的灰熔融特性

为了研究首钢高炉喷吹煤粉在风口前灰渣的熔点和高温黏度特性,采用灰熔点仪和FactSage软件对首钢几种常用喷吹煤种及混煤的灰熔融特性进行了对比分析,发现两种方法得到的结果具有相同的趋势。利用FactSage热力学计算软件,分析了1 600 ℃下京唐、迁钢两地喷吹煤灰在SiO₂-CaO-Al₂O₃-MgO(w(MgO)＝2%)四元相图中的位置,并对灰组分中SiO₂、Al₂O₃、CaO、MgO、Fe₂O₃对液相线温度和对高温下煤灰黏度的影响进行了分析。研究发现,不同灰组分改变对煤灰液相线温度和黏度的影响是不同的,灰组分对液相线温度的影响相对复杂。高温状态下,首钢高炉煤灰下灰组分中Al₂O₃、Fe₂O₃、MgO质量分数增加有降低煤灰黏度的作用,而SiO₂质量分数增加会增加煤灰黏度。混煤时应考虑不同组分对煤灰液相线温度和黏度的影响,通过合理控制灰组分达到控制风口前结渣的目的。     

不同高炉煤粉的基础性能分析

煤粉是高炉冶炼的重要燃料,煤粉的基础性能对高炉的稳定顺行有很大影响。采用灰熔点测定仪测定了3座高炉喷吹煤粉的灰熔融特性,利用热重分析法(TGA)分析了这3种煤粉的燃烧性,并通过新型高炉喷煤模拟燃烧试验装置,模拟了3种煤粉在氧气高炉条件下的燃烧规律。同时,利用DAEM模型计算煤粉燃烧过程的活化能。结果表明,3种煤粉的灰熔融特性温度都不满足喷吹要求;A煤粉的燃烧性和燃烧率最差;A煤粉燃烧的表观活化能为59.16 kJ/mol,同时燃烧过程存在补偿效应。     

高炉喷吹煤粉的灰熔融特性

 高炉喷吹煤粉的灰熔点太低会加速煤粉颗粒间的聚集及沉积,易导致风口或喷枪前结渣。同时,低灰熔点灰分熔化时会阻碍氧气进入尚未燃尽的煤粉颗粒内部,降低煤粉燃烧率。灰熔点太高,会影响高脱硫及炉渣的排放。因此,灰熔融特性是高炉喷吹煤粉不容忽视的性质。采用灰熔点测定仪和FactSage软件对济钢常用的贫瘦煤、无烟煤和烟煤的灰熔融特性进行对比研究。结果表明：两种方法得到的灰熔点结果具有一致性,煤的灰熔点与煤灰成分密切相关,煤灰的硅、铝含量高,灰熔点就偏高,钙、镁含量高,则灰熔点偏低。这为济钢高炉合理配煤提供了一项重要指标。     

MgO对烧结矿CaO-Fe2O3系初期液相生成的影响

为了研究MgO对烧结过程中CaO Fe2O3系初期液相生成的影响及作用机理,通过DSC研究了不同MgO含量试样在升温过程中液相生成的变化,并通过XRD确定液相生成前MgO对矿物组成的影响。结果表明,试样中MgO含量的增加使得升温过程中初期液相生成量减少,但是初期液相的生成温度没有明显变化。MgO对初期液相的抑制分为两种方式,一种为MgO与Fe2O3反应生成含镁磁铁矿,另一种为MgO添加导致CaFe2O4分解。这两种方式都使CaO含量升高,促进了高熔点矿物Ca2Fe2O5和含镁磁铁矿的生成,导致液相量降低。通过研究MgO对初期液相生成的影响,为烧结矿中合理添加含镁熔剂提供理论基础。     

高炉混合喷吹用生物质燃料可磨性及燃烧性能分析

为探讨生物质燃料应用于高炉喷吹的可行性,缓解高炉能源与环境问题,将干燥后的生物质燃料(花生壳)与高炉喷吹煤粉按不同比例进行混和破碎,并分别对破碎物料进行理化性能检测和燃烧过程分析,研究不采用传统干馏制炭工艺条件下,生物质燃料用于高炉喷吹的可行性。研究表明,花生壳的适量添加有利于提高混合物料的可磨性指数,同时降低灰分和煤粉中硫含量,有利于冶炼工艺控制;并且显著降低混合物料在挥发分析出燃烧与固定碳燃烧阶段的活化能,从而促进燃料燃烧,当添加20%的花生壳时,混合物料中固定碳的燃烧温度相比无烟煤降低了约40 ℃。     

邯钢1号高炉除尘灰与煤粉混喷的最佳配比选择

通过对邯钢喷吹用煤粉中配加一定比例的干熄焦地面除尘灰和高炉重力除尘灰后的煤质指标、热分解率 以及燃烧性能的分析测定,探讨了高炉喷吹除尘灰是可行的。试验结果表明,在混合煤粉中配加5%～7%的干熄 焦地面除尘灰或高炉重力除尘灰时,混合煤粉的燃烧率能满足高炉喷吹用煤的要求。同时,带来了很好的经济效益。