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...     

CeO2催化强化高炉喷吹煤粉燃烧机制

为了研究稀土氧化物CeO2对高炉喷吹煤粉的助燃机制,以某炼铁厂高炉喷吹煤粉为原料,利用煤粉燃烧炉进行煤粉燃烧试验并收集未燃煤粉,通过热重-差热法分析CeO2对喷吹煤粉的助燃机制,结合XRD和SEM检测分析未燃煤粉.结果表明:助燃剂CeO2对喷吹煤粉的助燃效果显著,其添加比例控制在1.5％(质量分数)左右比较适宜;CeO2在煤粉固定碳表面上形成络合盐Ce4+(CO-)4,减弱了两相反应物间的势能垒,促使挥发分的开始燃烧放热温度降低,固定碳燃烧温度区间变窄;随着CeO2的加入,Ce4+ (CO)4成倍增长,在XRD图谱中表现为未燃煤粉的微晶尺寸逐渐增大;在CeO2的作用下未燃煤粉颗粒的平均粒径与原煤未燃煤粉颗粒的平均粒径相比减小了3.48 μm,表面出现大量孔洞结构.     

混合助燃剂对高炉喷吹煤粉的助燃机理研究

对所研制的新型煤粉助燃剂的助燃效果和助燃机理进行研究。燃烧检测结果表明,新型助燃剂的助燃效果优于普通助燃剂。当新型助燃剂的添加量为0.9%时,助燃效果达到最佳,煤粉的燃烧率高于原煤11.72%,高于普通助燃剂3.73%。对未燃煤粉进行XRD和SEM检测可知,随着新型混合助燃剂的加入,未燃煤粉的微晶参数增大,芳香片层的堆砌高度升高0.053 4 nm,芳香层片直径增大0.064 8 nm;新型助燃剂使未燃煤粉颗粒的平均粒径减小3.96μm。     

添加剂对含钛高炉渣黏度的影响

根据承钢高炉冶炼条件,以现场含钛高炉渣为基准,利用熔体物性测定仪研究CaF2、MnO、MgO、Li2O和Cr2O3添加到终渣后对炉渣熔化性能的影响。结果表明这5种添加剂均对炉渣有稀释作用,并且CaF2在0.5%~1.0%,MnO在1.0%,MgO在3%,Li2O在1.0%,Cr2O3在0.5%时分别达到最好的稀释效果。通过对比得到加入合适量添加剂后炉渣TS由低到高的顺序为:氧化锂、氟化钙、氧化镁、氧化铬、氧化锰。     

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.      

添加CaO对高炉喷吹煤粉燃烧机制的影响

 CaO是一种适合高炉生产的煤粉助燃剂,通过热重-差热分析,其助燃机制是吸附挥发分,促使固定碳局部过热并增加燃烧活性,使煤粉在较低温度下开始燃烧。通过对未燃煤粉进行XRD、红外和SEM检测可知,随着助燃剂CaO的加入,未燃煤粉的微晶参数增大,芳香片层的堆砌高度升高0.0024nm,层片直径增大0.0362nm;添加CaO未燃煤粉的吸收峰在1500和3400cm-1处明显强于原煤的未燃煤粉;助燃剂CaO 使未燃煤粉颗粒的平均粒径减小2.67μm,外观形貌变得不规则。     

喷煤未燃煤粉在高炉内行为的研究

在模拟攀钢高炉喷吹煤粉的生产条件下进行的未燃煤粉在高炉内的行为研究结果表明，在铁的直接还原、生铁渗碳、硅和钛还原、未燃煤粉和焦粉在炉渣中沉积、煤和焦炭反应性的各个试验中，未燃煤粉的反应性都大于焦炭，这些都是由于未燃煤粉的比表面积大，结构疏松所造成的。     

低质焦炭下高炉炉尘及喷吹煤粉利用率

 为了研究低质焦炭条件下高炉喷吹煤粉的利用率,对安钢高炉两批低质焦炭及炉尘进行取样分析。测定了焦炭的常用质量评价指标及炉顶除尘灰的碳质量分数,并采用岩相测试技术分析了炉尘未消耗煤粉和焦炭的不同结构形态,定量地给出了炉尘中未消耗煤粉和焦炭颗粒的质量分数。结合安钢配煤现状,考察了3种高炉所用喷吹原煤不同粒径的燃烧率,并讨论了不同烟煤配比下挥发分质量分数对不同粒径煤粉燃烧率的影响,为低质焦炭条件下提高煤粉利用率提出合理化建议。结果表明,低质焦炭条件下,炉尘碳质量分数明显偏高并含有较多未消耗煤粉;炉尘中的未消耗煤粉分为热变煤颗粒和残炭颗粒,而未消耗焦炭则以镶嵌结构为主;控制焦炭质量波动、减少焦炭水分质量分数有利于降低炉尘碳质量分数;安钢喷煤首选无烟煤应为B煤,喷吹煤粉的挥发分适宜控制在17%左右。     

不同喷吹煤种对除尘灰中未燃煤粉影响

 国内某钢厂一座高炉现阶段喷煤量为160 kg左右,对其使用晨旭煤做喷吹煤时和正赫煤做喷吹煤时的2个阶段的高炉除尘灰（重力除尘灰和布袋除尘灰）进行了研究。高炉的重力灰和布袋灰的粒度组成和分布表明：重力灰中粒径主要集中在10～110 μm,小于110 μm颗粒占96%左右, 大于74 μm,小于297 μm的颗粒约占60%;布袋灰的粒度分布图大致集中在3～30 μm,小于20 μm颗粒占到80%以上。通过岩相显微分析得到了重力灰和布袋灰中的各显微组分的面积比,并根据除尘灰中未燃煤粉和焦粉的消耗程度,结合化学分析和岩相显微分析结果计算,得到了该高炉喷吹不同煤种时除尘灰中未燃煤粉所占的百分比。最后,初步得出喷吹不同煤种对高炉除尘灰中未燃煤粉质量分数的影响,即与晨旭煤相比,正赫煤的反应性和燃烧性都较好,喷吹期间,炉尘中产生的未燃煤粉较少,煤粉利用率较高。同时也表明,实验室热重法测得的燃烧性和反应性可以作为评价煤粉最终利用率的2个重要参数,为钢厂实际生产中的喷煤评价和煤种选择提供了可靠的新方法。     

添加剂对高铝中钛型高炉渣黏度及熔化性温度的影响

采用RTW熔体物性测定仪研究了高铝中钛型高炉渣的黏度和熔化性温度,得到了不同添加剂成分对黏度和熔化性温度的影响规律。研究结果表明:在高铝中钛高炉渣中分别加入一定比例的CaF2、MnO、MgO、Li2O,均有利于炉渣黏度和熔化性温度的降低。综合考虑炉渣的流动性和添加剂的成本,比较适宜的添加剂为CaF2和MnO;各添加剂适宜的添加范围分别为:CaF2质量分数为0.5%~1.5%,MnO质量分数为2%~5%,MgO质量分数为1%~3%,Li2O质量分数为1%~2%。     

添加MgO对高炉喷煤煤粉燃烧率的影响

提出通过风口喷煤向高炉中加入含MgO物料,以替代烧结料中添加MgO的传统方法。通过试验考察了添加轻烧菱镁石对煤粉燃烧率的影响。结果表明：添加MgO有助于提高煤粉燃烧率,进一步富氧则助燃效果更明显。在安钢160kg／t喷煤比的条件下,适宜的轻烧菱镁石添加量为3％～4％。     

武钢高炉炉尘中碳来源的变化特点

利用岩相显微分析、化学分析及拉曼分析技术,对武钢高炉炉尘的粒度组成、化学成分变化及碳的来源进行了研究。研究结果表明,武钢高炉炉尘的粒度组成主要以70~900μm为主,比例占80%左右;岩相显微分析表明,高炉炉尘中未消耗的煤粉和焦炭存在不同的结构形态,主要包含粗粒镶嵌、细粒镶嵌、纤维加片状,并含有矿物质、惰性物、煤焦等物质。利用图像分析和拉曼光谱技术共同对高炉炉尘中碳来源进行测定,2种方法所测结果接近,未燃煤粉占高炉炉尘总碳量的10%左右。     

KMnO4��ȼ��¯�紵ú�۵Ļ���

KMnO4 is a kind of pulverized coal combustion improver which is suited for the blast furnace. Mn7+(CO-)7 weakened bridge adhesion of carbon structural units and changed lattice structures, activation energy of pulverized coal was lowered and burn rate was accelerated. The unburned coal, which was investigated by the method of XRD and SEM, was collected through simulating combustion conditions of blast furnace. The results show that: microcrystalline parameters of unburned coal is increased, height and diameter of aromatic slices will increase 0??0013 and 0??0366nm respectively as KMnO4 joined; particles size of unburned coal powder can be reduced 2??62??m by adding KMnO4.     

长钢高炉喷煤系统设计及生产实践

长钢高炉喷煤系统主要由备煤系统、制粉系统、喷吹系统和向8#高炉输煤的管道组成,总结了高炉喷煤技术的进步.通过对制粉设备、喷吹设备以及煤种选择、高炉操作等方面的探索和改进,重点解决了制约煤粉产量、输送和风口前燃烧状况的难题,在远距离输送和浓相输送喷吹方面取得了突破性进展,实现了1 600m远距离输送,中间无加压装置,浓相输送固气比达到80 kg/m3.4座高炉煤比均达到200 kg/t,并且稳定保持在190 kg/t以上.     

高炉下部气固湍流和煤粉燃烧的数值模拟与优化研究

高炉喷吹煤粉时,由于煤粉的不完全燃烧,在回旋区处会产生未燃煤粉,影响高炉的透气性。建立了气固两相湍流和煤粉燃烧的三维数学模型,并且验证了该模型的可靠性。用所建模型对由直吹管、风口、回旋区和焦炭床构成的高炉下部区域进行了喷吹煤粉流动与燃烧现象的模拟研究。模拟结果揭示了高炉炉内气固流动和煤粉燃烧的基本性质和特点;通过正交试验方法研究不同操作因素对评价指标煤粉燃尽率的影响,得到4个操作因素对燃尽率的影响程度依次分别为喷煤量、富氧率、鼓风量和鼓风温度。而工况(喷煤量1 25kg/t,鼓风量1 950m3/min,鼓风温度1 523K,富氧率5.0%)为最佳优化工况,可实现提高喷煤量和煤粉燃尽率的效果。     

高炉喷吹煤粉混加冶金油泥的燃烧性能

 将冶金油泥与煤粉混合用于高炉喷吹可实现油泥资源化利用,提高煤粉燃烧效率。通过TG-MS研究了高炉喷吹煤粉添加污泥后的燃烧特性与气体释放特征,探究油泥有机组分和无机组分对高炉喷吹煤粉燃烧过程的影响。多种检测手段系统考察了油泥的理化性质,并通过TG-MS研究了高炉喷吹煤粉添加污泥后的燃烧特性与气体释放特征。结果表明,油泥组成主要为润滑油等有机物和以Fe₂O₃为主要成分的无机物,其粒度主要集中在0.7~3 μm,孔隙发达且多为介孔。添加油泥可以降低煤粉的着火温度和最大燃烧速率对应的温度,从而改善反应性,同时提高燃烧过程的放热量,使燃料燃烧更加充分,但当油泥添加量过大时,对煤粉燃烧热量影响较低。动力学研究发现,油泥的添加会降低煤粉燃烧反应的活化能,从而使煤粉燃烧更易进行。     

大高炉煤粉成分控制与瓦斯灰含碳量的研究

 对全国部分大高炉的煤粉质量和瓦斯灰的碳含量进行了分析,确定了首钢迁钢大高炉煤粉质量总体处于下等水平,瓦斯灰的碳含量偏高,达到326%(质量分数,下同)。迁钢2号高炉煤粉利用率随煤比的提高而降低,煤比在190kg/t以内时,煤粉利用率为9825%以上。在对迁钢2号高炉煤粉利用率及煤粉燃烧率研究的基础上,提出了对其煤粉质量控制的建议：煤粉中粒径在0074mm以下的比例在60%左右,煤粉挥发分控制在22%~25%比较合适。     

高炉喷吹煤粉燃烧性与反应性的研究与应用

为了研究高炉喷吹煤粉的冶金性能，采用热重分析法对6种无烟煤和1种烟煤进行燃烧性与反应性研究。结果表明，与无烟煤相比，烟煤在不同温度下的燃烧性和反应性均明显高于无烟煤。混煤的燃烧率实测值大于加权值，使用混煤可以发挥无烟煤和烟煤各自的优点，加快燃烧过程，提高混煤燃烧率。随着混煤中粒度小于74 μm煤粉所占比例的增加，燃烧率增大。在高煤比喷吹条件下，混煤煤粉粒度小于74 μm的比例控制在75%左右。结合无烟煤的燃烧性和反应性试验结果，建议喷吹煤粉采购中应尽可能多地采购无烟煤C资源，同时控制无烟煤E的采购量；高炉提煤比操作中应将无烟煤C确定为喷吹用无烟煤的首选煤种，以提升混煤燃烧率和发挥未燃煤粉保护焦炭的作用。