高炉炉缸死焦堆对渣滞留率的影响

采用三维动量守恒方程、标准k-ε双方程模型、VOF多相流模型以及多孔介质模型模拟计算了不同死焦堆状态下炉缸内的渣滞留量.结果表明:炉渣滞留主要集中在死焦堆中,死焦堆外围焦炭分布是决定渣滞留率的关键;最低渣-铁界面以下区域的状态对总渣滞留率影响很小.由于铁口附近渣铁水流速远大于死料柱中流速,形成了向铁口倾斜的气-渣界面,当铁口来风时需停止出铁,导致部分炉渣来不及排出炉缸,因此改善死料柱透液性是减少渣滞留量的有效手段.     

高炉渣对钢渣改性的物理化学基础研究

钢渣用作建筑材料时,由于其中含有大量游离氧化钙(f-CaO),稳定性较差,通常需要改性钢渣以提高其稳定性、胶凝性.在对钢渣、高炉渣进行化学成分和矿物组成分析的基础上,对高炉渣改性钢渣的可能性进行了热力学计算,结果表明高炉渣中的SiO2与钢渣中f-CaO反应,生成胶凝相,同时降低了钢渣中的f-CaO含量.本文通过研究热态高炉渣改性钢渣,结合X射线衍射、拉曼光谱、扫描电镜及能谱分析等研究方法,对改性钢渣的矿物成分、f-CaO含量、黏度变化等进行了分析.研究发现随着热态高炉渣配比量的增加,改性渣黏度缓慢增加,改性钢渣中f-CaO、RO相含量降低,改性渣的胶凝性能提高.在1550℃下,钢渣中添加10%高炉渣时,改性渣中2CaO·SiO2(C2S)、3CaO·SiO2(C3S)含量显著提高,f-CaO质量分数降至1.64%,稳定性大大提高,符合建材化使用要求.此外,进一步使用焦炭还原改性渣中的铁,轻松实现了渣铁分离,提高改性渣的易磨性.     

控制硅还原的实验研究

高炉内硅还原反应未达到平衡。研究表明,温度、焦炭中 SiO_2 量、炉渣碱度及其 MgO 含量、还原时间、接触面积是影响硅还原的重要因素。为获得低硅生铁,要控制炉内温度,缩小硅还原区,减少焦炭带入 SiO_2 量,适当提高炉渣碱度和 MgO含量。     

承钢高炉炉缸沉积物的形成机理

在热力学分析的基础上,研究了承钢高炉炉缸沉积物的形成机理。结果表明:承钢高炉炉缸沉积物中的高熔点物质主要为TiC及少量的Ti(N,C)、Ti(C,N)。炉渣中的TiO2与焦炭发生直接还原反应生成TiC,随着铁液的形成,渣中的TiC被铁滴吸附,包裹在铁滴周围。TiC包裹着铁液沉降到炉底形成炉缸沉积物;在渣-铁界面和铁水-炉底耐火材料界面,由于浓度梯度和温度梯度的存在析出Ti(N,C)、Ti(C,N),铁水和炉渣团聚在炉缸中形成炉缸沉积物。     

承钢高炉炉缸沉积物的形成机理

在热力学分析的基础上,研究了承钢高炉炉缸沉积物的形成机理。结果表明：承钢高炉炉缸沉积物中的高熔点物质主要为TiC及少量的Ti（N,C）、Ti（C,N）。炉渣中的TiO2与焦炭发生直接还原反应生成TiC,随着铁液的形成,渣中的TiC被铁滴吸附,包裹在铁滴周围。TiC包裹着铁液沉降到炉底形成炉缸沉积物;在渣-铁界面和铁水-炉底耐火材料界面,由于浓度梯度和温度梯度的存在析出Ti（N,C）、Ti（C,N）,铁水和炉渣团聚在炉缸中形成炉缸沉积物。     

高炉滴落带初渣流动的实验研究

根据相似原理,对高炉滴落带初渣流动进行了区域模拟的实验研究。结果表明:在现代高炉操作条件下,初渣偏流现象是不可避免的;初渣在滴落带横截面上呈二次项分布。在正常操作条件下,铁液的滴落几乎不受横向气流的作用,因而,生铁一经生成便与初渣分离而垂直下滴,而初渣则主要集中在软熔带内边缘附近区域流动。初渣偏流影响到焦窗的透气性。提高焦炭强度,保证滴落带焦炭柱中大于20mm 的大顺粒组成高于80%,或对小颗粒焦炭进行分级整粒入炉,将减轻滴落带初渣偏流,改善高炉下部的透气性和透液性。     

煤灰渣流动性的试验研究

以神木煤灰成分为基础配渣,对煤灰成分渣的粘度和熔化性温度进行了试验研究。试验表明:煤灰炉渣一般碱度较低,为典型的长渣。二炉碱度为0.8左右时,炉渣熔化性温度最低。渣中Al2O3过多,渣量少,是炉渣流动性差的主要原因。可以通过配煤或者配加其他助熔物,降低Al2O3含量。增加Na2O和MgO含量可以明显降低炉渣熔化性温度,改善流动性。增加MgO效果更为明显。     

煤灰渣流动性的试验研究

以神木煤灰成分为基础配渣,对煤灰成分渣的粘度和熔化性温度进行了试验研究。试验表明：煤灰炉渣一般碱度较低,为典型的长渣。二炉碱度为0．8左右时,炉渣熔化性温度最低。渣中Al2O3过多,渣量少,是炉渣流动性差的主要原因。可以通过配煤或者配加其他助熔物,降低Al2O3含量。增加Na2OMgO含量可以明显降低炉渣熔化性温度,改善流动性。增加MgO效果更为明显。     

一种熄焦自动控制系统的改造

由于焦化厂熄焦过程中熄焦水流量、熄焦时间完全不可控,直接影响到焦炭的质量,本文通过对神华蒙西焦化厂原有熄焦系统进行改造,根据现场实际生产状况设定熄焦水量、熄焦时间,以达到节水和节能的作用,减少焦粉焦渣的产生从而更好的控制焦炭的含水量。     

延迟焦化加热炉炉管焦组成与成因分析

采用机械清焦方法,获取某焦化炉在2个不同清焦周期的炉管焦样品,对炉管焦的元素组成、灰分及其金属质量分数进行分析。结果表明:与石油焦相比,炉管焦具有更高的缩合深度,所采集的炉管焦氢碳原子比为0.29～0.32,同装置石油焦氢碳比为0.51;炉管焦硫质量分数达12.3%～13.0%,焦化炉减渣原料通过热反应制备的甲苯不溶物硫质量分数为7.2%,约为减渣硫质量分数的2倍,减渣中的含硫组分具有更高的结焦倾向或促进结焦的作用;炉管焦样品灰分质量分数高达20%,缩合焦炭占炉管焦总重的80%～90%,剩余10%～20%主要为硫化铁及其他金属化合物,灰分中的主要金属元素为铁和钼。     

Dripping and evolution behavior of primary slag bearing TiO<Subscript>2</Subscript> through the coke packed bed in a blast-furnace hearth

To investigate the flow of primary slag bearing TiO₂ in the cohesive zone of blast furnaces,experiments were carried out based on the laboratory-scale packed bed systems.It is concluded that the initial temperature of slag dripping increases with decreasing FeO content and increasing TiO₂ content.The slag holdup decreases when the FeO content is in the range of 5wt%-10wt%,whereas it increases when the FeO content exceeds 10wt%.Meanwhile,the slag holdup decreases when the TiO₂ content increases from 5wt% to 10wt% but increases when the TiO₂ content exceeds 10wt%.Moreover,slag/coke interface analysis shows that the reaction between FeO and TiO₂ occurs between the slag and the coke.The slag/coke interface is divided into three layers:slag layer,iron-rich layer,and coke layer.TiO₂ in the slag is reduced by carbon,and the generated Ti diffuses into iron.     

高炉熔渣中煤-CO2气化反应性的实验研究

利用STA409PC综合热分析仪以等温热重法对高炉熔渣中煤焦-CO2气化反应性进行了研究,主要考察了渣煤比、气化反应温度和煤种对气化反应的影响,并用反应速率方程法对其动力学参数进行求算.实验结果表明:煤焦的碳转化率、气化反应速率与渣煤比正相关;在煤焦的气化反应中,高炉熔渣具有一定的促进作用;在1673K以下,煤焦的碳转化率、气化反应速率峰值随温度的升高而上升,而当温度高于1673K后,煤焦的碳转化率、气化反应速率峰值随温度的上升呈现下降的趋势;不同煤种,其气化反应性有很大的差异,大同煤的气化反应性要好于阜新煤和焦炭;不同条件下,煤焦的气化反应动力学参数具有很大的差异,焦炭的表观活化能和指前因子随渣煤比的增大而升高,阜新煤的表观活化能和指前因子随渣煤比的增加先降低、后升高.     

电渣重熔过程电磁场和温度场数值模拟

建立了考虑电流集肤效应的三维电渣重熔电磁场和温度场数学模型,并采用电磁场和金属熔池形貌测量方法分别验证了数学模型的准确性,分析了电流频率和渣池厚度对电渣重熔过程电流密度、磁感应强度、电磁力、焦耳热、温度、熔池深度的影响规律.结果表明:随着电流频率增加,电极和钢锭表面电流集肤效应明显,渣池内部电流分布基本不变;电渣重熔系统内最大焦耳热位于平底电极与渣池接触角部,然而高温区位于渣池内部电极下方靠近渣金界面处.当渣池厚度从015m增加到021m,渣池中心轴线上最高温度从1826℃降低到1721℃,金属熔池深度从022m降低到016m.     

连续重整径向再生器烧炭区的数值模拟

对连续重整径向再生器烧炭区的化学反应过程及传递过程进行了详细的理论分析 ,建立了烧焦反应的本征动力学方程、催化剂内外扩散模型、床层中传质、传热模型以及气固两相的流动模型 ,并在此基础上建立了错流移动床烧焦数学模型。运用该模型计算了连续重整再生器烧炭区床层内的温度、氧浓度和炭浓度的分布。研究结果表明 ,在床层上部内筛网处出现恒定的高温区 ,通过控制再生循环气中氧气的浓度可以控制床层的最高温度 ,并且两段烧焦有利于减少烧焦所需要的床层长度。模拟计算得到的再生器烧炭区床层温度分布与工业现场测量值基本吻合 ,该模型可用于分析和预测连续重整再生器烧炭区床层的温度、氧浓度和炭浓度分布 ,对设计和生产具有一定的指导意义     

煤粉-菱镁石混合喷吹对安钢高炉操作的影响

对安钢7号高炉的造渣制度进行了分析,提出从风口添加含MgO物料是改善炉渣性能的有效途径.在安钢7号高炉进行了添加轻烧菱镁石的煤粉喷吹工业试验.结果表明:风口喷煤中添加轻烧菱镁石可以有效地解决w(Al2O3)升高对炉渣冶金性能和高炉冶炼的影响,有利于优化高炉生产指标.对安钢7号高炉,煤粉中添加轻烧菱镁石的适宜比例为3%;炉渣中w(MgO)/w(Al2O3)为0.60～0.65时,高炉铁水物理热明显改善、硫的分配系数有所提高.在实施混合喷吹措施时,应适当调整高炉的热制度、造渣制度、焦炭负荷,控制适宜的高炉"炉缸煤气热量的平衡点"等参数.     

焦炭强度在高炉内的变化规律

使用一台连续性高炉块状带热模型对焦炭在高炉中上部的失碳率与温度的对应关系进行了模拟研究。使用一台可调气氛高温抗压试验机研究了焦炭强度与温度和失碳率的关系。讨论了实际条件下焦炭失碳率及其强度在高炉内的变化规律。     

宝钢4号高炉炉衬温度场数学模型及分析

以宝钢新建4号高炉炉衬结构为原型,以多类边界条件处理边界传热问题,建立了炉衬结构三维温度场数学模型.基于该模型,分析了炉衬温度场分布,讨论了炉内渣皮形成与脱落的温度条件和冷却热负荷对炉衬温度场的影响.结果表明,在炉身中下部和炉腹、炉腰部位炉衬内表面到冷却板前端的100mm范围内是炉衬耐材易损区和渣皮形成区;在1300~1450℃炉气温度范围内易于形成稳定的渣皮层,而1450℃以上区域渣皮的形成与稳定取决于该部位的冷却负荷;保证铜冷却板长期使用的最低水流量需不小于6t/h.     

MgO和矿焦混装对烧结矿熔滴性能的影响

以不同质量分数的MgO烧结矿为原料,考察了MgO质量分数以及矿焦混装对熔化温度、熔化区间以及最大压差的影响,并对熔化温度的变化进行了理论分析.研究表明:当烧结矿中MgO质量分数由1.3%增加至2.0%时,熔化开始温度基本不变,熔化终了温度升高,熔化区间(t_○D-t_○S)由156℃增加到207℃,最大压差Δp_○max由10kPa增加到11kPa;当w(MgO)=2.0%,且烧结矿与矿焦混装时,熔化开始温度由1312℃增加到1324℃,熔化终了温度由1519℃降低到1480℃,熔化区间t_○D-t_○S由207℃降低到156℃,最大压差Δp_○max由11kPa降低到7kPa,故使用矿焦混装可改善高炉熔滴性能.