煤气改质过程能量利用分析

通过对熔融还原煤气改质过程模型计算分析，得到不同改质条件下进、出改质炉煤气成分、温度的相互关系，以及过程的能量利用状况．研究表明，煤气改质过程可以节约二步法熔融还原的能量消耗，在自平衡条件下，可以达到最佳效果．     

熔融还原高温煤气余热改质的数值分析

针对熔融还原反应器产生的高温煤气不能直接进入预还原反应器,提出在两步法熔融还原工艺中耦合煤气改质反应器,建立能量平衡和动力学模型,对待改质气的温度和成分与改质后还原势及富氢程度的关系进行计算,定量给出改质炉设计的2个关键参数碳基填充床高度和碳颗粒粒度对改质过程的影响.研究结果表明:在满足预还原要求温度条件下,COREX终还原炉煤气经改质氧化度可由0.100降至0.065,HiSMELT熔融还原炉炉顶煤气氧化度可由0.625降至0.223.煤气改质使熔融还原产生的高温煤气自身废热物理能转变为还原势化学能,使煤气的能量利用更加高效、合理.     

COREX熔融气化炉填充床内气固相间还原形式的影响因素研究

为提升COREX熔融气化炉内冶炼效率,根据COREX熔融气化炉填充床含铁炉料的还原特征,采用"历程"分割法,进行实验室高温还原模拟试验。对还原过程中含铁炉料还原及直接还原比例进行考察,在此基础上,单一改变还原气体流量、还原气体成分以及预还原炉料金属化率,考察其对含铁炉料还原及直接还原比例的影响。研究结果表明增大熔融气化炉内低温段区间、提高还原煤气流量、提升还原煤气中氢的含量等措施可降低直接还原比例。     

直接合金化过程中锰氧化物与钢液的作用

本文研究了锰矿直接合金化过程中锰氧化物与钢液间的作用。碱度和钢中含硅量是影响还原反应的主要热力学因素,无论是FeSi还是SiC作还原剂,锰的还原速度均处于10~(-5)mol Mn/s·cm~2数量级。但SiC的溶入速度对还原过程有影响,反应5～15min基本趋于稳定,SiC作还原剂时,还原反应的表观反应级数开始为1,而后有所升高。     

“唯一性”方法配平氧化—还原反应方程式

“唯一性”方法配平氧化——还原反应方程式其思路是:一、根据化合价升降总数相等的原则,在计算化合价升降总数时,先确定两种物质的系数作为基础。再用观察法配上其它物质的系数,在选择哪两种物质作基础来开始配系数时,用“唯一性”方法,即:当化合价有变化的某元素在反应方程式中以多种物质出现时,应选择“唯一升高”或“唯一降低”的物质开始来计算化合价升降总数,如果一物质虽是氧化剂或是还原剂,但其组分中的某元素并未全部被氧化或全部被还原,就不应选择配平的基础,     

还原剂对铁矿含碳球团还原熔分行为的影响

针对转底炉珠铁工艺用还原剂的选择,本文以兰炭、烟煤、无烟煤、木炭、焦粉作为还原剂制备铁矿含碳球团,从反应性和灰熔融性两方面入手,研究在不同还原、熔分温度下,还原剂种类及其粒度对含碳球团还原熔分行为的影响。结果表明,当还原温度较低(1000、1100℃)时,球团金属化率随还原剂反应性的提升而增加;1200℃下还原时,不同种类还原剂球团的金属化率差别不大,均在92%左右。当还原剂粒度从48～180μm降至-48μm,对于反应性较高的兰炭和无烟煤,球团表面裂纹增多,体积明显膨胀,终点金属化率降低,熔分后金属收得率降低;而对于反应性较低的焦粉,球团体积变化不明显,球团终点金属化率升高,熔分后金属收得率升高。综合能耗、熔分效果和经济效益等方面,该工艺适宜的还原剂为兰炭,粒度为48～180μm,适宜的加热制度为:预还原1200℃×15min→熔分1350℃×7min,此条件下球团的金属收得率为96.05%。     

高炉热储备区温度对煤气利用率的影响

研究了高炉热储备区内温度与煤气利用率的关系.结合热力学和实际情况,热储备区内只发生氧化亚铁的还原.因此需要利用吉布斯自由能计算和单界面未反应核模型对热储备区内还原反应进行热力学和动力学分析.结果表明:只有在H₂+H₂O体积分数小于0.3时降低热储备区温度才能提高煤气利用率.从1273K降温到1223K,氢气还原速率降低得比CO还原速率降低得多,说明温度对氢气还原的影响更大.对一般高炉来说,炉料在热储备区中还原所需的时间比其停留时间长或接近,说明热储备区内的还原反应没有达到平衡,降低温度不利于提高煤气利用率.     

全氧高炉炼铁工艺模拟分析

建立了全氧高炉工艺的系统模拟模型。该模型能够计算不同原燃料、不同操作参数下的原料消耗、熔剂消耗、渣量及其成分、各种煤气量及其成分等。模型计算结果表明：在炉身矿石金属化率为90％时,若在炉身底部吹入较多的循环煤气,热量的需求决定了完成炉身内矿石还原所需的煤气量;若在炉缸吹入较多的循环煤气,还原性气体的需求决定了完成炉身内还原所需的煤气量。在焦比固定和正常操作条件下,煤耗的计算值基本随系统输出煤气量的增加而线性增加。在焦比取为200 kg时,经计算获得的系统最低煤比为200 kg左右。     

含碳铬矿球团的还原性能

本文讨论了温度、还原剂、铬矿粒度以及与还原剂结合形式等因素,对铬铁矿直接还原性能的影响,并进行了多种添加剂对铬矿还原反应影响的实验。通过气体中间物的固-固反应理论,描述了还原过程。实验结果为开发合碳铬矿球团在竖炉型的熔融还原提供了配料造球的理论依据。     

圆形隧洞周边位移和地层压力预报的简便公式

应用本文所提出的公式可计算地层的初始应力和由开挖引起的洞周位移。预报公式所需要的计算数据是一组相邻测点之间的量测位移,这可通过隧洞的施工监控量测而得到。在推导这些预报公式时,著者先应用一系列的有限元和无限元等数值计算方法来模拟洞室的开挖,从而得到大量的“观测数据”。然后综合应用自动回归和解析方法,建立了实用的计算公式。这些公式使用简便且具有良好的精度。     

基于投入产出模型的武钢炼铁系统能耗与节能潜力分析

针对武钢炼铁系统建立多级能源投入产出模型,采集并分析武钢炼铁系统2010~2013年生产及能源数据,通过该模型计算焦炭、烧结矿及铁水的能值与能耗,运用吨钢能耗e-p分析法计算工序节能量,采用指数平滑法预测未来一年的能源需求量。结果表明,降低焦化、烧结、高炉工序能耗,加大回收余热、余能等二次能源的力度,增加喷煤量以提高煤焦置换比以及优化生产结构等措施均有助于该炼铁系统的能耗降低。     

煤层瓦斯含量及煤与瓦斯突出机理探讨

本文以实验为基础,研究了气体的吸附性和瓦斯含量间的关系,煤质和瓦斯含量间的关系,煤的孔隙率和瓦斯含量间的关系,以及突出煤层和非突出煤层瓦斯含量间的差别,并在此基础上探讨了煤和瓦斯突出机理.     

煤气化直接还原新工艺的研究

介绍了几种煤气化直接还原竖炉新工艺的工艺流程及其特点，通过分析对比论证，说明在我国采用富氧或全氧煤气化直接还原竖炉新工艺生产直接还原铁的必要性和可行性。     

低渗透油藏复合热载体吞吐效果分析

低渗透油藏的纯烟道气吞吐效果不好,而烟道气和水蒸气组成的复合热载体对开采低渗透油藏具有较好的效果,但复合热载体在吞吐过程中注入能力却低于烟道气。为确定影响复合热载体注入能力的因素,在模拟低渗透油藏条件下,利用填充管岩心模型进行室内试验研究。实验结果表明:复合热载体在人造岩心和天然岩心的采收率高于烟道气,平均每周期分别高出0.39%、0.43%;由于水锁现象,复合热载体在人造岩心吞吐过程中的注入能力与烟道气相比降低了14.59%;复合热载体在天然岩心吞吐中,由于水敏原因,注入能力降低10.22%。     

煤层瓦斯动力学的基本模型

煤层瓦斯动力学是防治矿井瓦斯灾害技术的理论基础。本文应用量纲分析理论,以达西定律和连续性方程为基础,对煤层瓦斯功力学中存在的几个重要问题进行分析和探讨,从而修正了煤层瓦斯流场的功力学模型;研究了三种典型的煤层瓦斯动力学模型解及其应用;论证了基本模型之正确性。     

激发矿井瓦斯突出的力学机理的探讨

综合分析了激发煤与瓦斯突出的力学机理,认为煤体所受约束应力的突然解除以及煤层中的瓦斯压力梯度是激发突出的主要原因。通过对煤层瓦斯渗流的数学分析,说明了工作面的推进速率、煤层瓦斯压力、煤的物理力学性质以及地质条件等因素对激发突出所产生的影响。     

炉顶煤气循环氧气高炉一维气固换热与反应动力学模型

结合风口回旋区燃烧和炉外煤气预热、脱除和循环的平衡关系,建立了氧气高炉一维气固换热与反应动力学模型,并采用传统高炉的运行和解剖数据对模型进行了验证分析.通过模型研究了氧气含量和上部循环煤气流量对氧气高炉炉内过程变量的影响规律.结果表明：氧气含量偏低和上部循环煤气流量不足时,会降低铁矿石还原效果,炉渣内出现大量未还原铁氧化物;氧气含量和上部循环煤气流量的提高可以有效提高炉内CO含量和铁矿石还原速度,但提高上部循环煤气流量会大幅提升炉顶煤气温度,增大热量损失.与传统高炉相比,氧气高炉内CO含量提高1.0~1.5倍,炉内气体还原性更强;铁矿石还原完成位置提高1.49 m,全炉还原反应速度更快;直接还原度降低55.2%~79.2%,炉内直接还原反应消耗的碳量更少.     

余热锅炉在韶钢130吨转炉的运用

韶钢新一钢两座130吨转炉配备有两套余热锅炉汽化冷却系统,可以在转炉运行过程中吸收高温烟气中的余热产生蒸汽,一方面降低了烟气温度,便于转炉煤气的回收;另一方面冷却产生的蒸汽可用于发电,有助于冶炼行业的节能降耗.通过分析余热锅炉组成结构和工作原理,针对余热锅炉运行过程中出现的问题采取一定的优化措施,使余热锅炉在转炉炼钢过程中运行更加稳定和节能.     

燃气热泵系统生命周期评价

采用生命周期评价的方法，分析了家用燃气热泵系统对人类健康、生态品质和资源消耗三大类环境方面的影响．结果表明：燃气热泵系统在资源消耗方面的影响评价指标为5．18kPt，是人类健康评价指标的5倍，是生态品质评价指标的50倍．天然气使用的影响评价指标为6．08kPt，因此降低燃气热泵系统在整个生命周期中对环境的冲击，应重点放在天然气使用环节．得到了燃气热泵系统生命周期评价中系统生产组装、天然气使用、废弃物回收处理3个环节对11项环境分类的影响比重．电力驱动与燃气驱动的热泵系统比较表明，电力消耗在人类健康、生态品质和资源消耗3个方面的影响均高于燃气消耗，电力消耗所产生的环境影响是燃气消耗的3倍．