承钢高炉喷吹用煤的等离子高温热解性能

利用电弧等离子体高温热解装置、多功能气相色谱仪和扫描电镜(SEM)对承钢高炉喷吹煤种进行高温热解实验,研究了配煤和添加助燃剂后煤粉的热解率、热解气体产率、热解气体组成的变化规律。结果表明,配煤和添加助燃剂都能提高煤粉的热解率和气相产物的产率,当烟煤配比在60%(质量分数)时,配煤方案的热解率最高为55.17%,添加助燃剂能够继续强化配煤的热解性能。热解气体中CO和H_2的含量随烟煤配比和助燃剂增加而增加,小分子烃类物质的产量减少,残渣颗粒表面出现大量不规则形状的突起,并伴有较多的裂纹、空隙和大量的孔状结构,进而提高煤粉在高炉风口区域的高温热解性能。     

高炉喷吹用煤的等离子高温热解性能

正东北大学的学者利用电弧等离子体高温热解装置、多功能气相色谱仪和扫描电镜(SEM)对承钢高炉喷吹煤种进行高温热解实验,研究了配煤和添加助燃剂后煤粉的热解率、热解气体产率、热解气体组成的变化规律。结果表明,配煤和添加助燃剂都能提高煤粉的热解率和气相产物的产率,当烟煤配比在60%(质量分数)时,配煤方案的热解率最高为55.17%,添加助燃剂能够继续强     

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％。     

高炉喷吹用煤添加氧化镁混合喷吹的试验研究

针对安钢高炉喷吹用煤现状,通过对煤粉添加氧化镁混合喷吹进行了试验。在试验条件下,氧化镁的添加量对混和煤的流动性影响不大;当氧化镁和煤粉混喷时,对煤粉具有助燃作用,但当氧化镁的添加量超过5%时混和煤最高燃烧温度下降。     

含钛炉渣稀释剂对喷吹煤粉燃烧性能的影响

 根据承钢高炉冶炼条件,以其高炉喷吹煤粉作为试验原料,利用煤粉燃烧炉模拟现场高炉风口区域煤粉的燃烧过程,探讨加入含钛炉渣稀释剂CaF2和MgO后,对煤粉燃烧性能的影响,并结合扫描电镜（SEM）观察未燃煤粉颗粒表面结构的变化。试验结果表明,煤粉中添加CaF2后燃烧率有所提高,但提高幅度不大,SEM图未燃煤粉的颗粒减小,这说明CaF2对高炉内煤粉的燃烧有一定的促进作用;添加MgO后煤粉燃烧率明显提高,当添加MgO质量分数为1.20%时,煤粉燃烧率提高了12.41%,此时未燃煤粉SEM图平均粒径为4.30 μm,比未加入稀释剂未燃煤粉的粒径小5.48 μm,并且组织颗粒的大小及分布比较均匀,综合考虑炉渣稀释剂MgO对承钢含钛炉渣的稀释作用和对高炉内煤粉燃烧的影响,含钛炉渣稀释剂MgO的最佳添加质量分数为1.20%。     

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。     

CeO2和La2O3对高炉喷吹煤粉燃烧过程的影响

在模拟高炉喷吹的条件下,对添加CeO2 和La2O3的混合煤粉进行了燃烧试验,考察了稀土氧化物对高炉喷吹煤粉燃烧过程的影响,并探讨了其助燃作用机理.     

高炉喷煤添加MgO物料对煤粉输送性能的影响

阐述了高炉煤粉中添加MgO对煤粉输送性能的影响,在实验室条件下考察了添加MgO物料对煤粉流动性的影响。结果表明,当MgO物料配比小于3%时,对煤粉流动性影响较小,MgO物料适宜的配比为2%～3%。     

邯钢高炉喷吹煤粉的快速热解机制

为了提高邯钢高炉喷吹煤比,模拟煤粉在高炉内的热解。以邯钢喷吹用长治煤(以下简称CL)和大湾煤(以下简称DW)为原料,采用等离子体进行快速热解,计算反应后煤粉的分解率,利用气相色谱仪对气体产物进行分析以及用扫描电镜(SEM)观察反应产物的形貌特征。试验结果表明,CL和DW的分解率分别为43.10%和52.04%,气相产物主要为CO、H2、CH4、C2H2及少量C2H4等气体,热解产物的粒径减小,形貌发生明显变化。在CL煤的基础上配加不同比例的DW后,煤粉颗粒出现了孔状结构,因此可以提高炉内风口回旋区固定碳颗粒的燃烧率,为提高煤粉燃烧率提供理论依据。     

MnO2对煤粉燃烧的助燃作用及机理

研究考察了添加ＭｎＯ２对不同种煤粉燃烧率的影响，并对ＭｎＯ２提高煤粉燃烧率的机理进行了理论分析和试验探讨。得出（１）煤粉燃烧率随ＭｎＯ２添加量的增加而显著上升：添加５％ＭｎＯ２可使无烟煤（挥发分８％）燃烧率提高１８％，使烟煤（挥发分３３％）提高８％；（２）ＭｎＯ２提高煤粉燃烧率的机理在于ＭｎＯ２受热分解释放出活性氧，加快了煤粉着火初期的火焰传播速度；（３）ＭｎＯ２与富氧技术并用可以进一步提高煤粉燃     

承钢2500m~3高炉喷煤配加干熄焦除尘灰实践

承钢2500m~3高炉在喷吹煤粉中添加5%的干熄焦除尘灰,烟煤比例为45%。对混合煤粉的灰分、挥发分、固定碳进行了实验室分析,并重点对混合煤粉的燃烧率进行了试验测定,结果表明,当烟煤配比提高到45%、干熄焦除尘灰添加比例控制在5%~8%时,混合煤粉的燃烧率与不添加干熄焦除尘灰时的燃烧率基本持平。生产实践表明,2500m~3高炉在煤比为130~150kg/t的操作水平下,配加适当比例的干熄焦除尘灰是可行的,燃料比较为稳定,并没有升高的趋势。     

不同升温速率下CeO_2催化煤粉燃烧研究

通过热分析技术,研究了在5℃/min、10℃/min、15℃/min、20℃/min四种升温速率下分别添加0.5%、1%、2%CeO2对煤粉的燃烧影响,使用扫描电镜对反应后物质进行了微观分析。研究表明,CeO2对煤粉燃烧具有催化作用,适宜作为高炉喷吹煤粉的助燃添加剂;升温速率影响煤粉初始燃烧温度,升温速率越大,煤粉初始燃烧温度越高;升温速率不同时,CeO2对煤粉燃烧的催化作用也不同,升温速率越大,CeO2对煤粉燃烧的催化作用越显著;在一定范围增加CeO2的添加量有利于促进煤粉燃烧;升温速率较大时,增加CeO2的添加量对煤粉燃烧的催化作用不明显。     

高炉喷煤助燃剂的应用研究

为改善煤粉的燃烧效果、提高喷煤置换比,分析了高炉喷煤催化助燃剂的催化助燃机理及开发应用情况,采用TG-DTG-DSC方法考察了不含碱金属元素的助燃剂对煤粉燃烧效果的影响,并在此基础上进行了工业试验。研究表明:助燃剂对煤粉的助燃效果存在一最佳比例,济钢条件下,高炉添加0.4%的喷煤助燃剂后喷煤比、焦比指标明显改善。     

高炉混合喷吹时煤粉燃烧率的研究

试验研究了混合喷吹条件下诸地煤粉燃烧率的影响。试验及回归得出混合喷吹时不同因素 粉燃烧率影响的定量关系，试验表明，简单采用干粉混合的方法添加不可燃粉料恶化了煤粉的燃烧条件，随添加量增加影响加剧，添加粉料中，白云石粉对煤粉燃烧率影响最大。在添加粉料不在于１０％时，喷吹烟分仍可达到较好的燃烧率。     

添加助燃剂对煤粉燃烧性能的影响

为改善煤粉的燃烧效果、提高喷煤置换比,分析了高炉喷煤催化助燃剂的催化助燃机理及开发应用情况。采用TG-DTG-DSC方法考察了不含碱金属元素的助燃剂对煤粉燃烧效果的影响,并在此基础上进行了工业试验。研究表明:助燃剂对煤粉的助燃效果存在一最佳比例,在龙钢条件下,高炉喷煤添加1.7%的助燃剂后喷煤比、焦比指标得到明显改善。     

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。     

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。     

邯钢喷吹用煤的TG-FTIR热解研究

采用TG-FTIR联用技术研究了邯钢喷吹用煤的热解失重过程。结果表明:长治煤、大湾煤、70%长治煤+30%大湾煤的失重过程均大致分三个阶段,450~800℃之间,TG曲线急剧下降,挥发分大量逸出。DTA曲线在590~700℃时出现峰值,煤的热解反应剧烈。分析显示长治煤添加30%比例大湾煤后失重开始温度比原煤下降13.5℃,1000℃时的失重率比长治煤的失重率增加了4.05%,说明无烟煤配加烟煤可以促进煤粉热解过程中产物的转化,有利于改善喷吹煤粉的燃烧状况。FTIR结果显示:添加30%大湾煤对煤粉在热解过程中CO的生成影响不大,CO2则出现减少的趋势。甲烷气体的释放被集中到一定时间段内完成,且释放量有所增加。另外,配煤还促进了其他烃类气体逸出,增加了参加均相燃烧的挥发分气体比例。     

高炉旋风灰作为喷吹煤粉添加剂的可行性研究

 高炉采用3级除尘后,其第2级的旋风灰中含有大量的含铁氧化物和碳,将其作为喷吹煤粉的添加剂从高炉风口喷入,可促进煤粉燃烧,达到高效利用旋风灰的目的。对首秦高炉除尘灰进行粒度和化学成分分析,发现旋风灰可以作为添加剂与煤粉进行混合喷吹。通过实验室测定不同含量旋风灰对煤粉燃烧性的影响,确定在富氧率为3%,添加旋风灰比例为6%时,可达到最佳的煤粉燃烧效果。首秦高炉的试验结果表明,喷煤时添加3%以下的旋风灰代替相应的煤粉,生产平稳,喷吹系统运转正常。高炉自产的旋风灰作为煤粉添加剂是可行的,可以带来较好的经济效益和社会效益。