集束射流火焰燃烧特性热态实验

通过实验室建立的小型实验炉,进行集束射流加热金属冷料的热态模拟实验,分析了集束射流火焰在不同冶炼阶段的成分变化.实验研究表明:集束射流火焰形态呈现多样性特点,燃烧产物成分不断变化.在金属冷料的存在作用下,少量CO2气体产生,O2增加,CO下降;熔化期中,O2逐渐升高,CO逐渐降低,CO2体积分数一直保持在1%～2%;脱碳期与熔化期相比,O2下降,而CO上升,CO2稍有增加;脱碳期中,钢水中C含量逐渐降低,CO2和O2有所增加,而CO含量剧烈降低.集束射流火焰燃烧产物中,各成分之间关系密切,CO的含量随着O2含量的升高而降低.在熔化期中,CO气体含量随着CO2气体含量的增加而增加;在脱碳期,CO气体含量随着CO2气体含量的增加而降低.     

基于烟气成分分析的电弧炉炼钢脱碳模型

为了连续地预测电弧炉熔池中碳含量,实现对冶炼终点碳含量的控制,以红外烟气分析技术和物质质量守恒计算为基础,结合入炉总碳量和供氧量等生产数据,建立了电弧炉炼钢脱碳数学模型.对莱芜钢铁股份有限公司特殊钢厂50tUHP电弧炉实际冶炼数据的模拟计算表明,该模型能实现对熔池碳含量的连续预测和终点控制.模拟计算结果还表明,电弧炉冶炼过程中,脱碳速度主要受供氧流量的影响,最大可达0.12%～0.16%min-1.该模型用于电弧炉供氧优化后,氧气消耗明显降低.     

不同气氛下聚乙烯低温热解气化特性分析

气化熔融焚烧技术是高效率低污染的新型城市生活垃圾处理技术,该技术的关键环节是垃圾低温(600～650 ℃)气化.以垃圾中主要可燃组分聚乙烯为试验物料,采用管式炉,分别在N2,CO2,N2 H2O,N2 O2,N2 O2 CO2 H2O气氛下,进行了低温(600 ℃)热解气化特性的试验研究.试验结果表明:反应气氛中含O2能显著提高气体产物中CO2的含量,从而提高了碳转化率,但能量转化效率和气体低位热值均较低;CO2气氛下CO的产生量明显增高,从而使气体低位热值和碳转化率显著增大;H2O气氛有利于H2的生成和产气量、气体低位热值、能量转化效率的提高,其中能量转化效率可达80%,但对大分子烃族类二次裂解具有一定的抑制作用;气体低位热值在N2 O2 CO2 H2O混合气氛下最大,达到12.8 MJ/m3.     

二氧化碳—氧气混合喷吹炼钢实验研究

通过采用冶金反应的热力学分析、热平衡计算及热态实验,研究了CO2与O2混合喷吹炼钢工艺.对喷吹过程中金属熔体内的脱碳过程,铁液、炉渣及炉气成分及温度的变化进行了测试及分析.初步分析了CO2与O2混合喷吹炼钢工艺的可行性.根据热平衡计算可以得出,在炼钢过程中喷入一定浓度CO2气体后,同样可脱除钢中的碳,达到冶炼目的.实验证实,在真空电感应炉炼钢过程中,由于电能热量的补充,使得能满足炼钢过程的热量要求,喷入CO2与O2混合气体可以脱除钢中的碳.     

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.     

采用烟气分析法对转炉吹炼过程临界碳含量的研究

采用烟气分析方法连续获得转炉炉内脱碳反应信息,通过倒推计算法研究了转炉吹炼过程中钢水脱碳速度转折点的临界碳含量.结果表明:熔池搅拌能对反应后期脱碳速度转变的临界碳含量影响比较大,随着底吹供气强度增加,搅拌强度增强,临界碳含量[C]d降低,当熔池搅拌能大于一定值时熔池搅拌能变化对临界碳含量[C]d影响不大.对于顶吹转炉,供氧强度对临界碳含量[C]d影响很大,随着供氧强度提高,临界碳含量[C]d显著降低.     

O2/CO2气氛下燃煤过程中NOx排放特性实验研究

利用沉降炉在O2/CO2和O2/N2气氛下对煤粉燃烧过程中NOx排放特性进行实验,研究了不同停留时间、燃料/氧化学当量比、温度等因素对燃煤过程中NOx的排放特性的影响,并对2种燃烧方式下NOx的排放特性进行对比.结果表明:在O2/CO2气氛下NOx的生成量远远低于空气气氛下NOx的生成量,其主要原因是在O2/CO2气氛中高CO2质量浓度导致气氛中生成较高含量的CO,从而在未燃烧碳表面发生NO/CO/Char的反应,促进了NO还原为N2;O2/CO2气氛中没有N2,避免了热力型NOx和快速型NOx的生成;约80%的再循环烟气致使NOx的停留时间大为增加,即延长了NOx的还原反应时间,从而降低了NOx的排放.     

不同料层高度烧结过程尾气排放规律

研究了不同料层高度下烧结过程中尾气成分(O2、CO2、SO2和NO)的变化规律.结果表明:随着烧结历程的推进,尾气中O2含量降低而CO2含量升高,这主要是因为固体燃料燃烧量逐渐增多;尾气中SO2、NO的含量亦呈升高趋势,但幅度很小,这主要是因为烧结料层对SO2有吸收作用,而燃烧带的CO气体则可以还原使部分NO分解;在临近烧结终点时,因料层对SO2的吸收作用消失而使析出作用强化,导致尾气中SO2含量急剧升高.另外,随着料层高度的增加,因固体燃料配比相应减小,尾气中CO2、SO2和NO的含量降低,而O2含量增加.因此,控制高温区宽度的厚料层烧结技术是我国开展减少烧结尾气中气体污染物(CO2、SO2和NO)的有效措施.     

高炉喷吹焦炉煤气风口回旋区的数学模拟

基于质量平衡和热量平衡理论,建立了高炉喷吹焦炉煤气风口回旋区数学模型,系统研究了焦炉煤气喷吹量对回旋区焦炭质量流量、理论燃烧温度、炉腹煤气量、炉腹煤气组成和回旋区形状的影响.研究表明:在维持高炉现有的基准操作不变的条件下,随着焦炉煤气喷吹量的增加,理论燃烧温度呈降低的趋势,而炉腹煤气量呈增加的趋势;为了维持理论燃烧温度和炉腹煤气量与基准操作一致,可通过降低风量和提高富氧率进行热补偿.热补偿后,随着焦炉煤气喷吹量的增加,焦炭质量流量呈上升趋势,炉腹煤气中还原气体积呈增加趋势,回旋区体积呈缩小趋势.每增加1 m3/s的焦炉煤气喷吹量,焦炭质量流量上升1.74%,炉腹煤气中还原气体积增加2.04%,...     

CH4/O2/CO2层流预混火焰传播速度实验研究

采用本生灯法,测量了CH4/O2/CO2混合气在不同工况下的层流预混火焰传播速度.采用基于火焰图像的全面积法计算本生灯火焰的传播速度.主要研究了化学当量比(08~12)、氧气体积分数(25%~35%)和稀释剂种类(N2,CO2)对火焰传播速度的影响规律.结果表明:当化学当量比为1时火焰传播的速度达到最大值,在其两侧火焰传播速度逐渐下降;火焰传播速度随着氧气体积分数的增加而增加,且火焰传播速度与氧气体积分数呈二次函数关系;与N2相比,高浓度CO2降低了火焰传播速度,CH4在O2/CO2气氛下的火焰传播速度约为O2/N2气氛下的五分之一.