高喷煤比时高炉炉尘灰中含碳物质研究

测定了高喷煤比的高炉炉尘(重力灰和瓦斯灰)中矿物组成,给出了在不同煤比条件下未消耗焦炭和煤粉面积比.分析了高喷煤比对高炉炉尘中碳质量分数和未消耗煤粉比例的影响.确定了宝钢高炉在高喷煤比时高炉炉尘中未消耗煤粉量、焦炭颗粒量和煤粉在高炉内的利用率.通过试验发现,随着喷煤比增加,炉尘量增加,但在高喷煤比后,炉尘量波动较大.高炉炉尘中未消耗碳量和煤粉量随着喷煤比的增加逐渐增加,而未消耗焦炭量不受喷煤比变化的影响,基本上保持在3 kg.t-1的水平,表明宝钢高炉焦炭品质很高.     

高炉炉尘中含碳物质来源

宝钢1#高炉二次灰粒径主要以小于149μm为主,约为80%,粒度分布是2个正态分布曲线的组合.重力灰粒径主要以74～297μm为主,约为65%,粒度分布是3个正态分布曲线的组合.通过岩相显微分析确定了高炉炉尘中未消耗煤粉和焦炭存在的不同结构形态.根据炉尘中煤粉和焦炭中碳的消耗程度,由显微分析结果进行计算,给出了在常村煤工业试验炉尘中未消耗煤粉碳所占比例的公式.     

喷吹煤粉在高炉内有效放热的计算

在当前我国钢铁行业举步维艰的不利形势下,控制钢铁生产过程中消耗的燃料成本已迫在眉睫。本文选取了12种高炉生产过程中实际使用的喷吹煤样,通过分析煤中不同化学组分对煤粉燃烧释放热量的消耗,综合计算了煤粉在高炉内燃烧可释放有效热量,提出了高炉喷吹煤种更为科学合理的评价方式。     

高炉风口回旋区断面温度场数值化研究与应用

对风口回旋区内煤粉燃烧火焰断面温度场分布进行数值化研究,有助于诊断高炉风口回旋区煤粉的燃烧状态和了解炉缸的工作状况,同时可以指导改进氧煤燃烧器,改善氧煤燃烧工艺和高炉喷煤操作.采用非接触辐射测温理论和技术,建立了高炉风口回旋区断面图像的二基色(RG)信息与温度间的关系模型,进行了二维平面投影火焰温度场测量,并绘制了回旋区断面温度场等高线.试验结果表明:这种测温技术可行,与抽气式热电偶测量结果相比,准确度达98.09%.     

攀钢高炉喷吹煤粉燃烧过程

通过两段卧式燃烧炉模拟攀钢高炉风口燃烧条件,进行了煤粉燃烧过程的研究,考察了煤粉的配比、富氧率、热风温、喷煤量以及煤的粒度等因素对煤粉燃烧过程的影响.     

高炉富氧条件下喷煤极限研究

通过对攀钢４号高炉富氧条件下煤粉在风口回旋区内的燃烧率的数学模拟研究可知：在攀钢４号高炉入炉焦比５８０ｋｇ／ｔ,风温１０５０℃等生产条件下,当喷煤量超过１５５ｋｇ／ｔ,风中富氧率高于２％,才能使高炉顺行。如果风中富氧低于４％,吨铁最大喷煤量为１７５ｋｇ／ｔ。当喷煤量超过２１０ｋｇ／ｔ,风中富氧率即使达到１０％,也不能满足高炉最佳热状态,将造成未燃煤粉量过高,导致高炉不顺。     

新型高炉喷煤模拟燃烧实验装置设计

设计了一种适合模拟高炉喷煤燃烧的实验装置,满足热风既高温又高速的煤粉喷吹条件,可以模拟氧气高炉条件下的煤粉喷吹.喷吹瞬间流场的数值模拟结果表明,当喷吹气体速度达到最大值时,直吹管气体平均速度为162.35 m.s-1.利用该装置研究了氧气高炉条件下煤粉的燃烧规律.结果表明:煤粉的燃烧率随O/C原子比的增加而增加;在低O/C原子比条件下,煤粉的燃烧率较低,但其增幅比较明显;无烟煤的燃烧率低于烟煤.     

高炉喷吹配煤催化燃烧特性的研究

为进一步提高高炉喷吹配煤的燃烧效率,通过在配煤中干法混合不同比率的催化助燃剂轻烧白云石、冷轧酸洗氧化铁粉和锰矿粉,采用热重分析和半工业化沉降炉试验方法,探讨催化助燃剂种类及其添加量对煤粉着火点和燃尽率的影响,以确定匹配的催化助燃剂种类和最佳添加量。结果表明,轻烧白云石、氧化铁粉、锰矿粉及三者的复合催化助燃剂都对煤粉的燃烧反应具有较好的助燃作用;最适宜的催化助燃剂为冷轧酸洗氧化铁粉和复合催化剂,其最佳添加量分别为3.0%和4.5%。     

攀钢高炉喷吹煤粉燃烧过程

通过两段卧式燃烧炉模拟攀钢高炉风口燃烧条件,进行了煤粉燃烧过程的研究,考察了煤粉的配比、富氧率、热风温、喷煤量以及煤的粒度等因素对煤粉燃烧过程的影响。     

高炉喷吹煤粉的粉体流动性与煤质相关性

利用Carr粉体流动指数法评价高炉喷吹煤粉的流动特性及喷流特性,研究了煤岩显微组分、变质程度等煤质特性对高炉喷吹煤粉流动性的影响.研究发现,流动特性与喷流特性几乎呈负相关.煤变质程度对煤粉流动特性及喷流特性都有显著影响.变质程度低的烟煤,流动特性差,喷流特性好;变质程度高的无烟煤,流动特性好,喷流特性差.镜质组体积分数为60%～70%时,流动特性指数较差;体积分数在83%～95%,由于影响因素较多,流动特性与镜质组没有相关性.丝质组与喷流特性正相关,与流动特性负相关.矿物质与煤粉流动性无相关性.     

煤粉浓度测量在线监测系统的研究及开发

基于悬浮式气、固两相流理论 ,考虑了风 -煤合流过程中的压力损失及悬浮颗粒提升压损的影响 ,运用能量法提出了一种测量一次风管中风 -粉混合后煤粉浓度的新方法 ,对水平、垂直段测试的精度进行比较 ,并介绍了一次风管中煤粉浓度在线监测系统的开发过程和方法 .为低浓度煤粉输送的在线监测提供了良好的基础 .图 5 ,表 2 ,参 7     

煤层气排采产气通道适度携煤粉理论

考虑在煤储层中实际地层液混合流体中煤粉含量和煤粉颗粒群的悬浮分级,建立煤粉颗粒在产气通道内悬浮运移模型,给出煤粉悬浮排出的条件;打破以往以防煤粉为主的思想,基于液流携带建立煤层气排采产气通道内的适度携煤粉方法,基于液固两相流理论建立液流携带煤粉运移模型,并分析地层液参数和煤粉颗粒参数对适度携煤粉的影响。结果表明:煤粉颗粒粒径越小,地层液流速越大、黏度越大,煤粉在产气通道截面上分布越均匀,其悬浮排出能力越强,煤粉较易被地层液携带排出;煤层气井排采各个阶段(单相水流阶段、气水两相流阶段和单相气体流动阶段)地层液中气液固三相混合的比例不同导致地层液的黏度不同,造成排采过程中地层液携带煤粉的能力随着产气量的变化而变化。合理控制地层液的参数有利于煤粉适度排出,疏通产气通道增加其渗流能力,提高煤层气井产气量。     

喷吹煤混煤哈氏可磨性指数非线性计算方法

通过实验验证和理论分析,证明了混煤哈氏可磨性指数与配比是非线性相关的,并利用微磨球效应理论进行了解释.通过实验测定了五组混煤的可磨性指数,由于各组数据变化区间不完全一致,无法直接比较,利用相对可磨率的定义对实验数据进行归一化处理,实现了在统一区间内比较各组实验数据.结果表明:可磨性指数不同的任意煤种混合,混煤的相对可磨率随配比的变化是一致的.利用分段式最小二乘多项式拟合得到混煤相对可磨率的计算公式,结合其定义式,提出了基于非线性假设的混煤可磨性指数计算方法.实际应用表明,该方法比线性假设公式精确性明显提高.     

喷吹罐内煤粉流动的模拟研究

该文对喷吹罐内的煤粉流动进行了模拟,探究了罐内的流场分布和煤粉颗粒的速度矢量,模拟结果与工程实际相吻合,对喷吹罐的设计和研发具有指导意义。     

煤粉预热燃烧特性及动力学分析

实验利用热重天平,采用非等温燃烧方法研究了国内某炼铁厂高炉喷吹的典型煤粉预热后燃烧特性及反应动力学参数。考察了煤粉在423,473,523,573,623,673,723,773K温度等级下,煤粉试样的燃点、燃烧峰值温度、结束温度、综合燃烧特性指数(G)、燃烧峰值速率等动力学特征参数,计算了煤粉燃烧过程的活化能(E)和指前因子(A)。分析结果表明,北区煤粉在423~773K不同温度等级燃烧过程中,着火点温度最多下降了240K,失重峰温度最多提前了263K,最大燃烧速率最大幅度提升了1.29倍,燃烧特性指数最大为29.8倍;从动力学角度分析出两段热解活化能和指前因子之间均存在良好的线性拟合关系,煤粉燃烧为一级反应;煤粉有明显预热效果温度应不低于673K。     

煤粉燃烧两相流的数值模拟

由于煤粉燃烧受热面区域的气固两相流场测量难度大,为预测煤粉燃烧炉内部流场与两相流浓度场分布规律,以FLUENT为平台,建立了煤粉燃烧炉模型,用PDF来定义燃料成分,气相湍流流动采用标准的k-ε方程模型,气相为无滑移边界条件。颗粒相采用随机轨道模型。利用有限差分法来离散微分方程,对控制方程的求解采用SIMPLE算法。得到了燃烧炉内部温度场,煤液化率的分布规律及煤粉的颗粒轨迹。揭示了挥发分释放与燃烧的过程,剖析了焦炭的燃烧机理,为煤粉在分解炉内的优化燃烧提供了重要的理论参考依据。模拟结果有助于煤粉炉改造和节能。     

高压浓相粉煤气力输送

在高达700kg/m3的高压气力输送试验台上,用氮气进行煤粉高压浓相粉煤气力输送试验研究.分别在不同的总输送差压、煤粉含水率、风量和压力等条件下进行了输送试验,考察操作参数对煤粉质量流量、固气比和单位管道长度的压损等气力输送特征参数的影响.结果表明:随着总差压和流化风流量的增加,煤粉的质量流量增大;当流化风流量较小时,煤粉质量流量受流化风的影响较大,随着流化风流量增大,流化风对煤粉质量流量的影响变缓.固气比随着注入速度的增大先增大后减小,随着总差压的增加而增大;其他输送参数相同的条件下,输送压力越高,煤粉的质量流量和固气比就越大;随着含水率的增加,煤粉的质量流量逐渐减小;在输送相图中,相同煤粉湿度下,输送压损随表观速度的增加先减小后略有升高;相同表观速度下,煤粉含水率越低,压力损失越大.     

高炉喷吹煤粉合理配煤的实验研究

实验室研究结果表明，烟煤和无烟煤的混合煤燃烧效果优于喷吹单一烟煤或无烟煤。混合煤煤粉的燃烧率并不是所配单独煤燃烧率的算术迭加，在一定条件下要优于所配单种燃烧率的算术迭加值。