焦炭中硫元素在高炉内的反应行为及羰基硫生成机理

目前,高炉煤气精脱硫研究主要集中于硫化物的脱除工艺,而对硫化物的生成机理研究较少。利用FactSage热力学软件和实验手段建立C-SO₂反应体系,考察物质的量之比和温度等对羰基硫(COS)生成浓度的影响,揭示焦炭中含硫物质转化为COS的生成机理。热力学计算及试验结果表明:(1)在碳过量条件下,COS在中低温下更易生成,500℃左右生成量达到峰值,高温下COS不能稳定存在;(2)入炉焦炭在高炉中上部会析出少量的含硫物质,其大部分硫元素主要以二硫化碳(CS₂)、一硫化碳(CS)和硫蒸气(S2)形式进入炉腹煤气;(3)在煤气上升降温过程中,穿过软熔带的大部分含硫物质通过复杂反应转化为COS后进入炉顶煤气。     

CODS溶剂脱除高炉煤气中有机硫性能考察

为了研发脱除高炉煤气中有机硫的技术方法,以便优化利用钢铁厂的高炉煤气,降低高炉煤气用户的烟气硫含量,达到国家超低排放建议,以钢厂高炉煤气为原料,考察了高效复合脱硫有机溶剂(CODS)脱除有机硫和硫化氢的性能,对CODS溶剂的吸收工艺条件进行了优化,并分析了高炉煤气中有机硫的脱除机理。试验结果表明,在CODS溶剂浓度为45%、气液比(V_g/V_L)为180、操作温度为45 ℃的优化工艺条件下,净化气中的H₂S和有机硫浓度分别为2.4和15.8 mg/m3,总硫量为21.0 mg/m3,达到国家超低排放建议的同时又兼顾经济性。     

氧气高炉风口前燃烧带数值模拟

根据气膜传质控制理论,在物料平衡和能量平衡的基础上,建立了O2高炉风口前燃烧带数学模型,模拟了不同鼓风速度和O2湿度条件下风口前燃烧带内气体各组分浓度场和温度场分布情况。模拟结果表明：改变鼓风速度可以调节风口前燃烧带气体温度和浓度分布,从而调节O2高炉软熔带形状及煤气流分布;增加鼓风湿度可以降低风口理论燃烧温度,增大还原煤气中H2含量。     

焦炭熔损反应中烟气硫组分及含量的研究

结合安钢自产顶装焦及外购捣固焦,依据两者在气孔率与气孔结构等方面的差异,研究焦炭在不同温度条件下熔损反应析出硫组分及含量变化。在此基础上,模拟焦炭在高炉内的行为变化,探索含铁炉料、白云石对硫组分的溶解吸附效果,同时结合现有烧结、焦化工序的脱硫工艺,试验研究焦炭熔损反应过程中活性炭对烟气中有机形态硫的吸附效果,为实施高炉煤气净化、降低煤气中硫含量提供技术支撑。     

转炉渣吸附CO_2反应研究

采用PCA-2200型化学吸附分析仪,考察了不同温度下转炉渣对纯CO_2和模拟高炉煤气中CO_2的吸附能力。模拟高炉煤气的成分为φ(CO_2)=19.89%、φ(CO)=25.00%以及φ(N_2)=55.11%,没有考虑高炉煤气中其他少量气体的影响。试验结果表明:温度对转炉渣吸附CO_2反应有显著影响,升高温度可以提高转炉渣对CO_2的吸附能力。在400℃时,每千克转炉渣吸附纯CO_2和模拟高炉煤气中CO_2量分别为3.448 g和5.575 g,可以看出,该温度下转炉渣对模拟高炉煤气中CO_2吸附能力更强,随着反应温度升高到500℃和550℃时,转炉渣对纯CO_2的吸附能力强于高炉煤气中CO_2。在550℃时,每千克转炉渣吸附纯CO_2和模拟高炉煤气中CO_2量达到最高,分别为9.339 g和7.062 g。     

高炉煤气精脱硫工艺技术探讨

分析了高炉煤气的应用场合和所含硫化物的组成,提出了对煤气进行脱硫的必要性,并对干法脱硫和水解后湿法脱硫两种工艺进行了详细剖析,分析了其优缺点;结合高炉煤气的特点,指出通过水解把羰基硫(COS)转化为无机硫再用湿法去除的工艺具有脱硫效率高、运行稳定、投资可控等优势,是高炉煤气精脱硫较合理的技术选择.     

高炉煤气精脱硫技术的半工业试验

 高炉煤气中有机硫(主要是COS)含量高,无机硫含量低,硫的脱除难度大。针对以上特点,在山东某金属公司进行了干法精脱硫工艺的半工业试验。具体的工艺方案为,脱硫设备布置在高炉TRT设备之后,高炉煤气通过旁通管从高炉煤气管网上接入脱硫试验装置。水解和脱硫反应器均为填充床形式,采用“一级水解+脱硫”串联“二级水解+脱硫”的两级串联设计方案。在相应的水解和脱硫反应器中分别填充一种改进型的Al₂O₃基低温水解催化剂和氧化铁基脱硫剂。水解催化剂促使煤气中的有机硫(COS)与水蒸气反应生成H₂S,再由脱硫剂与H₂S反应生成Fe₂S₃,从而实现煤气中硫的脱除。在半工业试验中,进入脱硫设备的煤气流量为400 m3/h,煤气温度为80~100 ℃,COS的体积分数约为70%,H₂S的体积分数约为25%,煤气中硫浓度为145 mg/m3。经过300 h的连续试验,结果表明,该脱硫工艺全过程废水零排放;高炉煤气中有机硫(COS)转化为无机硫(H₂S)的转化率约为99%;煤气中硫分的脱除率大于96%;能够保证煤气燃烧后烟气中SO₂浓度小于10 mg/m3。     

煤气中羰基硫脱除研究现状与展望

概述了脱除煤气中羰基硫的方法,总结比较了一些脱除羰基硫较好的加氢或水解催化剂和吸附剂的研究现状及其存在的问题。并对未来发展趋势作了分析预测。指出多元复合金属氧化物吸附剂是今后发展的趋势,它集加氢、水解催化转化和吸附煤气中各种硫化物为一体,可实现工业应用。     

高炉煤气脱氯防腐技术的研究与应用

阐述了高炉煤气管道腐蚀产生的原因及解决方法,通过对高炉煤气喷洒碱液使其吸收高炉煤气中的氯、硫离子,从而达到高炉煤气脱氯、脱硫的效果,降低高炉煤气的酸性,控制冷凝水PH值在中性范围,使高炉煤气管道腐蚀的问题得到有效解决。     

热风炉富氧燃烧技术

以顶燃式热风炉为研究对象,分别以高炉煤气和焦炉煤气为燃料,对在21%～30%氧含量条件下的富氧助燃进行了研究。结果表明:(1)随着氧气浓度的增加,高炉煤气和焦炉煤气的空气需要量都减小,焦炉煤气的下降幅度较大;(2)随着氧气浓度的增加,高炉煤气和焦炉煤气的烟气量都减少,并且焦炉煤气比高炉煤气减少的更快;(3)随着氧气浓度的增加,煤气需要量随之减少,燃料节约效果明显,并且送风温度越高和送风量越大,节约煤气效果越明显。     

高炉煤气全干式精脱硫工艺路线探讨

针对高炉煤气含硫特性及气量大、下游用户多而分散等特点,简要分析了煤气精脱硫技术现状.采用源头控制方式,提出"预处理+水解催化+干法脱硫"精脱硫技术路线,根据实际工况可选择将预处理及水解系统置于余压发电(TRT)之前或之后.工艺路线采用全干式处理单元,可保证煤气热值,同时降低末端治理压力,实现超低排放.其中,预处理单元可...     

基于数据驱动的高炉煤气复合预测模型

对钢铁企业高炉煤气系统科学准确的预测,可以为煤气的合理调度提供依据,对企业提高能源利用效率、减少煤气放散和环境污染有着非常重要的意义。针对钢铁企业高炉煤气系统设备工况复杂、煤气量波动频繁、难以准确预测的问题,依据小波分析方法、BP神经网络、最小二乘支持向量机的性质建立了基于数据驱动的高炉煤气的复合预测模型。该模型综合考虑高炉煤气系统生产计划和检修计划,对高炉煤气系统的产耗用户在不同工况下分别建立训练数据集,利用多组模型参数预测高炉煤气产生量、消耗量和缓冲量。利用某大型钢铁企业实际数据进行测试,该模型能够结合设备的实际生产工况变化,实现煤气的准确预测。结果表明,该模型平均绝对百分比误差小于4.95%,对变工况煤气系统有较好的预测效果。     

鼓风条件及块矿比例对炉料软熔性能的影响

为了研究不同鼓风条件下块矿比例对高炉含铁炉料软熔性能的影响,计算模拟了3种鼓风条件下的温度和气体含量并使用高温熔滴炉研究了块矿比例对含铁炉料软熔性能的影响,进而进行综合炉料结构优化的分析。结果表明,富氧、加湿鼓风条件下,氢气含量增加,能有效降低炉内最大压差,窄化熔融区间,改善炉内透气性;富氧、加湿鼓风条件下,块矿比例的增加虽然会导致炉内最大压差和软熔区间的增大,但是最大压差的绝对值仍远小于基准条件下的最大压差值,软熔带宽度也小于基准条件下的宽度。可以得知,在富氧和加湿鼓风条件下适当增加块矿比例,综合炉料软熔性能仍然优于基准条件,且能降低高炉生产成本,对于炉料结构是一种有效的优化措施。     

熔融热解工艺在钢铁行业固废处理上的应用

介绍了钢铁企业固废的发生及处理情况,针对钢铁企业固废处理存在的问题,提出采用熔融热解工艺进行固废处理。熔融热解炉采用竖式结构,将钢铁企业的渣钢、劣质金属化球团、部分社会劣质废钢、机加工废料及钢铁企业废油桶、废石棉、废布袋等危废及部分危废,在熔融热解炉中进行高温熔融处理及渣铁分离,实现固废的资源化回收,熔融热解炉铁水成本低于高炉,具有很好的经济效益;熔融热解炉同时可协同处理社会固废,实现钢厂及城市协同发展,具有良好的社会效益。     

GB/T 10184对于煤粉与高炉煤气混烧锅炉性能计算的适用性及改进分析

目前,国内钢厂自备电厂主要依据GB/T 10184—2015《电站锅炉性能试验规程》对煤粉与高炉煤气混烧锅炉进行性能测算,然而,该规程中的计算分析模型主要基于常规燃料,并未考虑到高炉煤气的特殊性质,故不宜直接用于煤粉与高炉煤气混烧锅炉。针对煤粉与高炉煤气混烧锅炉不同于常规锅炉的特征,从燃料成分换算、燃烧计算、入炉煤量求解、排烟温度取值、污染物排放浓度折算等方面入手,在GB/T 10184—2015的基础上对煤粉与高炉煤气混烧锅炉性能计算模型中有别于常规锅炉的几个要点进行分析,并提出了相应的改进方案,结果可为混烧锅炉的性能测试提供参考,具有一定的实用意义。     

高炉冷却壁非稳态传热研究

研究了铸钢、球墨铸铁和纯铜3种不同材质高炉冷却壁的非稳态传热过程。考察当高炉煤气温度分别为指数型和周期型变化时,冷却壁壁体温度场的变化情况。并根据不同材质冷却壁在非稳态工作过程中的表现,讨论这3种冷却壁的性能优劣。结果证明,铜质冷却壁是理想的长寿冷却壁,其性能明显优于铸钢和球墨铸铁冷却壁,并且这种优势在非稳态传热过程中表现的更为突出。同时铸钢冷却壁优于球墨铸铁冷却壁。     

中国低碳炼铁技术的发展路径与关键技术问题

“碳达峰”和“碳中和”是中国钢铁工业未来发展的总体规划,降低碳排放是钢铁企业需要共同攻克的技术难题。从源头减碳、过程节碳和末端用碳3个层面分析了中国低碳炼铁技术的发展路径,提出了实现“碳中和”需要解决的关键技术问题。分析表明废钢电炉短流程炼钢将是中国钢铁行业实现“碳中和”的主要途径,氢气竖炉直接还原将是中国钢铁行业实现“碳中和”的重要补充。高炉喷吹富氢气体、氧气高炉和全氧熔融还原炼铁等技术可以减少碳排放,但碳排放的减少量有限,必须要与末端CO₂吸附、储存和利用相结合,才能够实现“碳中和”。为了按期实现钢铁工业的“碳中和”,需要解决的关键技术问题有低成本氢气制备技术、煤气高温加热技术、炉顶煤气CO₂低成本脱除技术和CO₂的储存与利用技术。     

低成本高效益高炉专家系统开发的理念与实践

当前,中国钢铁工业面临的难题是既要多用低价矿,又要维持高炉操作的平稳性和安全性,又要维持甚至降低炼铁的焦比和燃料比。大力开发应用高炉专家系统可以帮助钢铁厂解决这些难题。提出了适合中国国情的低成本高效益高炉专家系统的开发理念,即依靠国内力量,以企业最关注的高炉炉温和顺行状况的准确监测与预报为核心功能,以建议模式运行,主? 捎媚：评砑际踅⑹Ｐ停哂泻侠淼淖匝肮δ埽ü隡ES等网络技术的结合实现系统的长期稳定运行。该理念已成功应用于韶钢3200m38号高炉智能专家系统。两年多来该专家系统一直运行正常,在稳定炉温、减少炉况失常、提高作业率、降低燃料比、扩大喷煤比、提高生铁产量等方面发挥了重要作用。