烧结原料对燃料燃烧的影响研究

以石钢烧结原料为研究对象,通过改变燃料的粒度和燃烧温度,利用热重法考察了燃料的单烧规律,并在此基础上研究了烧结原料中熔剂和矿粉在1 200℃对煤粉燃烧的影响。试验结果表明:随着燃烧温度的升高、粒度的减小,燃料的燃烧速率均有所提高,并在高温下发现熔剂和矿粉对煤粉燃烧具有催化作用,在催化机制上矿粉和熔剂也存在着明显差异。     

CeO2及其复合催化剂对煤粉燃烧效率的影响

 利用热重分析法研究了稀土氧化物CeO2和其复合催化剂对煤粉燃烧特性的影响。研究了稀土氧化物及其复合催化剂的添加量、配比对煤粉燃烧特性的影响。结果表明：CeO2可以促进烟煤挥发分析出和燃烧,改善其燃烧性能,CeO2添加质量分数为4%时其催化效果最为显著;不同催化剂对无烟煤燃烧的催化效果各异,MnO2有利于挥发分析出,而CeO2促进了残碳的燃烧,其催化作用不同于烟煤;Ce-Fe-Mn系复合催化剂催化效果优于单组分催化剂,其中CeFeMn(3∶1∶1)的催化效果最佳。利用Coats-Redfern动力学模型分析了煤粉燃烧活化能、指前因子等动力学参数,添加CeFeMn(3∶1∶1)的煤粉反应速率常数较大,催化效果显著。     

铁矿粉对铁焦性能的影响及机理

为促进铁焦的工业化应用,利用40 kg试验焦炉制备铁焦,研究了铁矿粉成分、配比对铁焦灰分、硫分、机械强度、热反应性等性能的影响,利用热重分析了铁焦的碳溶损反应,并利用SEM扫描电镜和光学显微镜对铁焦的微观形貌和光学组织进行了分析。结果表明,添加铁矿粉,铁焦的灰分明显增加,硫分变化不大,机械强度降低,热反应性提高,反应后强度降低,添加配比不宜超过10%;铁矿粉具有催化焦炭与CO_2反应、降低起始反应温度的作用,铁质量分数越高,催化性越强;炭化还原后得到的金属铁及铁氧化物以不规则的尺寸和形态分布在铁焦气孔壁和碳基质中,充当催化中心和裂纹中心作用,导致CRI上升,CSR降低。     

高炉喷吹混煤时碳与二氧化碳反应的探索

 通过采用热重及反应物岩相观察,研究不同煤种在不同配比下混煤残碳与CO2反应行为,由热重曲线可知：2种煤混合时,在900~1100℃,混煤实际与加权失重率相差不大,甚至实际失重率小于加权失重率;在1100~1200℃,混煤的实际失重率大于加权失重率,最大时相差10%。3种煤混合时,煤粉的实际失重率既与温度也与挥发分有关。得出结论：在1100~1200℃时,高炉喷吹混煤反应性更强,焦炭的保护作用更为突出,高炉内煤粉利用率更高。从煤粉碳素熔损反应后形态来看,高煤质煤粉残碳先于低煤质煤粉残碳反应完全。煤粉的挥发分含量不同时,其反应形态也不同：低挥发分的混煤中,烟煤的内孔反应和气泡产生不剧烈;而在高挥发分的混煤中,烟煤残碳反应现象较为剧烈。     

催化剂对煤粉燃烧特性的影响及动力学研究

 采用热分析技术,研究了CaO、Fe2O3、MgO和MnO2 4种催化剂对精煤和瘦煤燃烧特性的影响,以及非等温燃烧条件下,催化剂对燃烧反应动力学参数的影响。研究表明：当加入量为1%时,4种催化剂都能降低精煤和瘦煤的初始燃烧温度,其中CaO对煤粉的催化助燃效果最为显著。同为过渡金属氧化物,当加入量小于2%时,MnO2降低两种煤粉初始燃烧温度的效果要好于Fe2O3;当加入量为2%时,MnO2降低两种煤粉初始燃烧温度的作用减弱,比Fe2O3的作用?睿尤胧菝菏匝保孟窒笥任飨浴?种催化剂都能降低精煤和瘦煤在第1反应阶段的活化能,其中CaO表现出的助燃效果最好;在第2反应阶段,CaO对精煤的催化燃烧作用最好,而4种催化剂对瘦煤的催化燃烧作用不明显。     

煤基铁矿粉催化还原试验研究

通过煤粉还原铁矿粉试验,研究了反应罐工艺模式下催化剂对煤基铁矿还原反应的催化规律。试验结果表明:通过配加催化剂的方式可以显著加快铁矿还原反应速度,其中向煤粉中加入催化剂的催化效果要好于加入矿中;增加催化剂配加量、降低反应温度和减小煤粉粒度均有利于改善催化剂的催化效果,适宜的催化剂配加量应小于5%,考虑到布料操作和反应效率的影响,煤粉粒度和添加催化剂后的反应温度应控制在0.074～0.15mm和1050～1100℃;此外,煤种对催化剂的催化效果也有较大影响,煤粉的固定碳含量越高越有利于催化剂发挥显著的作用。     

催化助燃剂降低烧结煤耗的研究

本文讨论了烧结用催化助燃剂的研制及添加催化助燃剂降低烧结煤耗的烧结杯试验结果，试验表明：在相同的时间与反应条件下，添加催化助燃剂时，煤粉的固定碳转化率主于不中时煤粉的固定碳转化率，添加０．１％催化助燃剂强化烧结，不仅可以保证烧结矿的产质量，而且固体燃耗可降低１５％以上。     

硅对高频燃烧红外吸收法测定高硅样品中碳和硫的影响

利用扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)观测了经高频感应炉燃烧后高硅样品熔体中硅的存在形态和组成,从不同角度考察了样品中硅对熔融效果产生的影响,以及对高频感燃烧红外吸收法测定碳和硫结果的影响。结果显示:仅使用纯钨做助熔剂时,含硅样品熔体中的硅主要以球状的二氧化硅颗粒镶嵌于氧化钨和氧化铁等基体中,硅的存在使得高频燃烧红外吸收法测定碳和硫的准确度变差,且随着样品中硅含量的增加,这种影响的程度逐步增大。通过对影响机理进行分析认为:生成的二氧化硅使得熔体的流动性变差,且接受电磁感应形成感应电流的能力也同时减弱,从而对测定结果的精密度和正确度造成影响。实验在使用钨助熔剂的基础上,进行了添加纯锡或纯铁助熔剂的试验,结果表明:添加一定量纯锡或纯铁助熔剂,可以降低样品熔点,提高熔池温度,大大改善熔融效果,从而提高碳和硫测定的精密度和正确度。     

焦炭在H2O+CO2气氛中的溶损反应特性

 为了研究富氢高炉内焦炭的溶损反应特性,开发了连续进水的全自动焦炭反应性测定装置,分别利用CO₂和N₂载带不同比例H₂O(0%～30%)提供H₂O+CO₂(H₂O和CO₂混合气体)和H₂O+N₂(H₂O和N₂混合气体)的含水气氛进行焦炭溶损试验,通过红外气体分析仪实时记录出口气体中CO和H₂的摩尔分数,研究了焦炭在H₂O+CO₂气氛下的溶损反应过程以及碳溶反应(C+CO₂=2CO)和水煤气反应(C+H₂O=CO+H₂)的动力学过程。研究表明,随着H₂O+CO₂混合反应气氛中H₂O比例的增加,焦炭的碳素溶损率和溶损速率均逐渐增大,而且水煤气反应的溶损速率逐渐变大、碳素溶损率逐渐升高,但是碳溶反应的溶损速率则逐渐减小、碳素溶损率也逐渐降低,这说明H₂O+CO₂反应气氛中H₂O和CO₂同时与焦炭反应存在显著的竞争作用。通过分析碳素溶损率和水蒸气含量线性关系的拟合斜率发现,焦炭在H₂O+CO₂混合反应气氛中发生的碳溶反应和水煤气反应的斜率均小于单纯单一气氛下的碳溶反应和水煤气反应的斜率,并提出基于斜率差值的抑制因子α表征H₂O和CO₂对碳溶反应和水煤气反应互相影响程度,CO₂对水煤气反应的抑制因子α_<sub>CO₂/H₂O为0.253,H₂O对碳溶反应的抑制因子α_<sub>H₂O/CO₂为0.179,α_<sub>CO₂/H₂O为α_<sub>H₂O/CO₂的1.41倍,CO₂对水煤气反应的抑制程度强于H₂O对碳溶反应的抑制程度。     

MgO对喷吹煤粉热解率的影响

利用电弧等离子体高温热解装置模拟高炉喷吹煤粉高温热解试验,对其热解后的固相残留物采用XRD和红外光谱方法进行检测分析,考察了在混合煤粉中添加助燃催化剂MgO对煤粉的热解率的影响和及其助燃机理。通过分析试验结果得出:在混合煤中添加MgO有助于提升煤粉的热分解能力,当MgO的质量分数在8.01%时煤粉热解率达到了62.17%,与原煤分解率47.51%相比增加了近15%,对混合煤粉的热分解具有比较明显的催化作用;同时MgO的加入使煤粉残留物芳香片层的堆垛高度和芳香碳环的缩合程度均有所提高;MgO能够促进煤粉发生脱碳裂解反应使芳香烃网络分子断裂,生成小分子含氧基团从而促进分解和燃烧。     

Fe2O3催化煤粉燃烧的动力学

采用WCT-2C型微机热重分析天平以及非等温燃烧的方法对汉阳煤的燃烧特性及其反应动力学参数进行详细分析.研究了不同Fe2O3配比对试样的着火温度、燃烧速率最大时温度、燃尽温度和最大燃烧速率等的影响,计算出煤粉燃烧反应的动力学参数活化能Ea.试验结果表明:试样燃烧的的活化能呈现“V”形,Fe2 O3配比为3％(质量分数,下同)时催化作用最明显,超过3％后随着配比的增加催化作用减弱.     

Effect of Mineral on Metallurgical Coke Solution Loss Reaction in Blast Furnace

Thecokesolutionlossreactionisoneofthemostimportanteffectsresultingincokepulverizinginblastfurnace .Thefactorswhichaffectreactionincludecokeporestructure ,micro crystalstructureonporewall ,thecontentandconstituentofminer als ,etc .Amongthesefactors ,theconstituentofmineralsisemphasizedallovertheworldinrecentyears .Buttheemphasisofmoststudieswasputontheeffectofalkalimetals (K ,Na)oncokesolutionlossreactionandtheeffectofotherelementswassel domreported[1-5] .Theeffectofthirteenmineralsoncokesolut…     

Influence of carbon structure and mineral association of coals on their combustion characteristics for pulverized coal injection (PCI) application

The influence of carbon structure and mineral matter of three pulverized coals on their char characteristics including reactivity was studied under a range of combustion conditions in a drop tube furnce (DTF) and thermogravimetric (TGA) furnace for PCI application. Physical and chemical properties of coals and their combustion derivatives were characterized by automated reflectogram, X-ray diffraction, scanning electron microscope, and BET N₂ adsorption. The QEMSCAN technique was used to characterize the heterogeneous nature of minerals of discrete coal particles. The TGA char reactivity was related to the proportion of coal particles displaying strong association of calcium/sulfur phases with carbon matrix to highlight the catalytic influence of minerals on char reactivity at low temperatures. The study suggested that during DTF combustion tests at 1200 °C, char reaction rates might have been catalyzed by coal minerals, particularly due to illite and its association with carbon. Under the same combustion conditions, most of the coal minerals did not transform significantly to slag phases. Coal burnout was found to improve significantly in a combustion temperature range of 1200 °C to 1500 °C. The improvement of coal burnout with temperature appeared to be influenced by coal properties, particularly as a function of the chemical nature of minerals, as well as the degree of associations with other minerals. The study implies that coals with similar mineral compositions might not necessarily reflect similar combustion behavior due to the differences in their associations with other phases. The study highlighted the significance of the characterization of the heterogeneity of coal particles including mineral associations for a comprehensive and reliable assessment of the combustion performance of PCI in an operating blast furnace. QEMSCAN is a trademark of Intellection Pty Ltd., Milton, Queensland, Australia.     

工业废渣对无烟煤燃烧特性的影响

 采用热重法研究了工业废渣钢渣(简称GZ)、瓦斯灰(WSH)和磷渣(LZ)对越南无烟煤燃烧特性的影响。结果表明：工业废渣能很好地改善煤粉的燃烧特性。废渣掺入质量分数为4%时,尽管没有降低煤粉的着火温度,但对煤粉挥发分释放、固定炭燃烧和燃尽温度的降低起到很好的催化作用;GZ,WSH和LZ分别使煤粉燃尽温度降低49,51,66 ℃。研究发现,工业废渣的催化作用,与废渣中CaO和Fe2O3的有关,正是由于废渣中富含CaO和Fe2O3,使得掺入废渣的煤粉燃烧较原煤更加容易。     

CaO对神东烟煤燃烧和熔融性能的影响

为了研究CaO对神东烟煤燃烧和熔融性能的影响,通过试验的方式研究了添加不同含量CaO后神东烟煤燃烧性和熔融性能的变化情况。使用FactSage热力学计算软件研究了添加不同含量的CaO对煤粉熔融性能的影响。结果表明,CaO的添加对两种神东烟煤的燃烧性有非常明显的催化作用。通过观察添加CaO后煤中的矿物变化情况可以发现,随着CaO的添加,CaO与煤灰中原有的矿物发生反应生成新的物相,从而对对煤的熔融性能产生影响。并且随着CaO的添加,煤灰的熔融特性温度显示出了先降低后增加的趋势,煤灰中CaO质量分数为30%~35%时,完全熔化温度达到最低点。     

高炉喷吹混煤燃烧率试验研究

利用等离子燃烧试验炉,对混煤喷吹进行了试验,试验结果表明：混合煤种的燃烧性能取决于单一煤种的燃烧性能的综合效果,燃烧性能较好的煤种混合后仍能保持较高的燃烧率;混合煤种燃烧率高于计算燃烧率,形成了煤种不同的促燃作用;在使用煤种不变时混合煤燃烧率取决于燃烧性能较好的烟煤配入量。     

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The high- temperature pyrolysis of pulverized coal injection in blast furnace was simulated by arc plasma pyrolysis equipment. The pyrolysis solid- phase residue was analyzed by XRD and IR. The effect of MgO on coal pyrolysis rate and its combustion mechanism were investigated. The results show that the addition of MgO in the mixed coal can improve the thermal decomposition of coal. When the addition of MgO content is 8. 01mass%, the pyrolysis rate of pulverized coal reaches 62. 17% which increases by nearly 15% compared with the raw coal pyrolysis rate of 47. 51%. So the addition of MgO has obvious catalytic effect on the thermal decomposition of mixed pulverized coal. With the addition of MgO, the stacking height of aroma flakes and the condensation degree of aromatic carbocycles are improved. MgO can promote the decarburization reaction of pulverized coal to break the network of aromatic hydrocarbons??resulting in small molecular oxygen- containing groups to promote decomposition and combustion.     

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。     

生物质焦与煤混合燃烧特性及动力学分析

利用热重分析天平,采用非等温燃烧的方法对生物质热解产物——生物质焦与两种无烟煤混合试样的燃烧特性及其反应动力学参数进行了实验研究,考察了不同配比的混合试样的着火温度、燃烧速率最大时温度、燃尽温度和最大燃烧速率等燃烧特征参数,求出了反应的动力学参数活化能E_a和指前因子A.结果表明:活化能和指前因子均随混煤中生物质焦比例的增加而降低,存在动力学补偿效应;煤中掺入生物质焦后,试样燃烧的第一阶段和第二阶段的活化能分别呈现出"U形"曲线和"阶梯形"曲线的规律,且对混合燃料热解过程的作用要优于对固定碳燃烧过程的作用;活化能的计算表明生物质焦的存在有助于改善煤的着火性能,对煤的燃烧有催化促进作用.