武鋼常用煙煤、無(wú)煙煤混合燃燒特性研究

武鋼常用煙煤、無(wú)煙煤混合燃燒特性研究

在混合不同的碳粉后，燃燒特性會(huì)發(fā)生變化。為了充分發(fā)揮董事的作用，將煤炭浪費(fèi)代替焦洗液，提高碳粉的燃燒性能。中國(guó)的許多制造商進(jìn)行了大量研究。如利用自制的燃燒試驗(yàn)裝置研究了高爐噴吹煤粉成分和粒度對(duì)燃燒性能的影響,結(jié)果表明,煤粉的成分對(duì)燃燒性具有較大影響,灰分升高,燃盡性變差,揮發(fā)分升高,燃盡性變好。文獻(xiàn)中對(duì)其所用無(wú)煙煤以及煙煤的工業(yè)分析、爆炸性、著火點(diǎn)、灰熔點(diǎn)以及配煤燃燒率進(jìn)行了系統(tǒng)研究,找出了適合用作高爐噴吹的煤種及煙煤使用比例。文獻(xiàn)中通過對(duì)太鋼高爐噴吹煤粉反應(yīng)性和燃燒性的研究,提出太鋼目前燃料條件下合理的配煤方案,為高爐提高煤比、降低焦比、降低生鐵成本提供理論依據(jù)。武鋼地處內(nèi)陸地區(qū),本身沒有煤礦,高爐噴吹用煤粉需要全部外購(gòu),受價(jià)格及煤質(zhì)變化的影響,高爐噴吹用煤復(fù)雜多變。盡管武鋼高爐噴吹系統(tǒng)進(jìn)行過改造,但各種煤粉如何進(jìn)行搭配使用仍然困擾著煉鐵工作者。本文將根據(jù)不同煤粉的混合燃燒特性,確定不同煤種進(jìn)行混合使用的最佳配比,從而給高爐煤粉噴吹提供參考。1試驗(yàn)使用煤炭進(jìn)行煤粉燃燒性能試驗(yàn)的煤樣成分及發(fā)熱量測(cè)定結(jié)果如表1所示。2高架上采用煤粉燃燒測(cè)定圍繞如何提高煤粉燃燒率,眾多科技工作者開展了大量研究,極大地促進(jìn)了噴煤技術(shù)的發(fā)展,本研究將對(duì)武鋼的煤粉試樣進(jìn)行測(cè)試。2.1微商熱重分析測(cè)試采用TG-DTG-DSC熱分析方法。TG法(Thermo_gravi_metricAnalysis:熱重分析方法)是在程序溫度控制下測(cè)量試樣的重量隨溫度變化的一種技術(shù),以一定的升溫速度加熱天平坩堝中的試樣,記錄試樣重量隨溫度的變化;將試樣重量對(duì)時(shí)間求導(dǎo),則得出導(dǎo)數(shù)熱重分析DTG曲線,稱為微商熱重曲線。掃描量熱法DSC(differentialscanningcalorimetry)測(cè)定的是使樣品與參比物溫差為零時(shí)輸入的能量與溫度的關(guān)系。通過熱重分析方法來研究混合煤粉的燃燒變化,從而判斷各種混合煤粉的燃燒特性變化,根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果確定合適的煙煤無(wú)煙煤混合比例。燃燒熱重試驗(yàn)條件:升溫速率為20℃/min;氣氛為空氣;終溫為1000℃。2.2測(cè)量?jī)x器和方法實(shí)驗(yàn)裝置主要采用熱重分析儀和自制的著火點(diǎn)測(cè)量專用儀器。其中熱重分析儀實(shí)驗(yàn)精準(zhǔn),但是時(shí)間較長(zhǎng),做1次實(shí)驗(yàn)需要3.5h(包括冷卻),自制的著火點(diǎn)測(cè)量專用儀器測(cè)量速度較快,但是不是很精確。實(shí)驗(yàn)采用德國(guó)NETZSCH公司生產(chǎn)的STA409熱重分析儀,該設(shè)備具有以下優(yōu)點(diǎn):1)它所采用的同步熱分析(STA)技術(shù)可對(duì)1個(gè)試樣同時(shí)做出TG和DSC/DTG(熱重微分曲線)分析,TG和DSC/DTG的結(jié)果可同時(shí)獲得,并互相比照,以確定物質(zhì)的性質(zhì);2)STA技術(shù)避免了當(dāng)TG和DSC/DTG分開做時(shí),試樣的各向異性和幾何形狀對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響以及實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的樣品氣氛不一致對(duì)反應(yīng)平衡的影響。2.3不同煤種的燃燒特性針對(duì)武鋼常用單煤種(7號(hào)BF煤粉樣、8號(hào)BF煤粉樣、8號(hào)BF煤庫(kù)無(wú)煙煤樣、新疆不粘煤(1)、彬縣不粘煤、韓城高揮發(fā)分煙煤、焦作北無(wú)煙煤、新疆不粘煤(2)、潞安貧瘦煤、永城無(wú)煙煤)進(jìn)行了化學(xué)成分的分析,在化學(xué)分析的基礎(chǔ)上,進(jìn)行單煤種及混合煤種試驗(yàn),以研究不同煤種的單煤種及搭配使用的燃燒特性。2.4煤種及配比的確定為了搞清楚各種煤粉混合時(shí)的燃燒特性,對(duì)武鋼目前所使用的主要煙煤及無(wú)煙煤的混合燃燒特性進(jìn)行了研究,從而確定高爐噴煤時(shí)所使用的合適煤種及配比。2.4.1試驗(yàn)結(jié)果分析針對(duì)不同組分的韓城高揮發(fā)分煙煤和永城無(wú)煙煤進(jìn)行混合燃燒試驗(yàn),試驗(yàn)方案如表2。TG及DTG曲線的相關(guān)試驗(yàn)結(jié)果見圖1,圖中數(shù)據(jù)表示煙煤的比例。通過不同比例韓城高揮發(fā)分煙煤(揮發(fā)分34.967%)和永城無(wú)煙煤(揮發(fā)分11.305%)混合煤樣在熱重上進(jìn)行燃燒試驗(yàn),可以發(fā)現(xiàn)當(dāng)煙煤和無(wú)煙煤比例為3∶7,即煙煤比例占30%時(shí)混合煤樣揮發(fā)分為17%~18%。此時(shí)最大失重速率在610℃。2.4.2家庭不粘煤、焦化北無(wú)煙煤的燃燒試驗(yàn)結(jié)果針對(duì)表1的其他煤種,進(jìn)行了99組混煤樣熱重實(shí)驗(yàn),共獲得198條數(shù)據(jù)曲線,這些曲線基本囊括了武鋼常用的所有煙煤及無(wú)煙煤。說明:圖2~圖5為煙煤、無(wú)煙煤混合燃燒的TG、DTG曲線圖。百分?jǐn)?shù)代表了煙煤所占混合煤樣的百分比。1)新疆不粘煤(1)、焦作北無(wú)煙煤。新疆不粘煤和焦作北無(wú)煙煤燃燒試驗(yàn)結(jié)果如圖2所示,新疆不粘煤(煙煤)揮發(fā)分為30.741%,焦作北無(wú)煙煤揮發(fā)分為10.939%,通過不同比例煙煤和無(wú)煙煤混合煤樣在熱重上進(jìn)行燃燒試驗(yàn),可以發(fā)現(xiàn)當(dāng)新疆不粘煤(煙煤)和焦作北無(wú)煙煤比例為2∶8左右,即煙煤比例占20%混合煤樣揮發(fā)分為14%~16%。此時(shí)最大失重速率在600℃。2)新疆不粘煤(1)、潞安貧瘦煤。新疆不粘煤(1)、潞安貧瘦煤的燃燒試驗(yàn)結(jié)果如圖3所示,新疆不粘煤(煙煤)揮發(fā)分為30.741%,潞安貧瘦煤(無(wú)煙煤)揮發(fā)分為14.017%,通過不同比例煙煤和無(wú)煙煤混合煤樣在熱重上進(jìn)行燃燒試驗(yàn),可以發(fā)現(xiàn)當(dāng)新疆不粘煤和潞安貧瘦煤比例為3∶7,即煙煤比例占30%時(shí)混合煤樣揮發(fā)分為19%~21%。此時(shí)最大失重速率在550℃。3)彬縣不粘煤、焦作北無(wú)煙煤。彬縣不粘煤、焦作北無(wú)煙煤的燃燒試驗(yàn)結(jié)果如圖4所示,彬縣不粘煤(煙煤)揮發(fā)分為26.523%,焦作北無(wú)煙煤揮發(fā)分為10.939%,通過不同比例煙煤和無(wú)煙煤混合煤樣在熱重上進(jìn)行燃燒試驗(yàn),可以發(fā)現(xiàn)當(dāng)彬縣不粘煤(煙煤)和焦作北無(wú)煙煤比例為9∶1,即煙煤比例占90%時(shí)混合煤樣揮發(fā)分為24%~26%。此時(shí)最大失重速率在520℃。4)彬縣不粘煤、潞安貧瘦煤。彬縣不粘煤、潞安貧瘦煤的燃燒試驗(yàn)結(jié)果如圖5所示,彬縣不粘煤(煙煤)揮發(fā)分為26.523%,潞安貧瘦煤(無(wú)煙煤)揮發(fā)分為14.017%,通過不同比例煙煤和無(wú)煙煤混合煤樣在熱重上進(jìn)行燃燒試驗(yàn),可以發(fā)現(xiàn)當(dāng)彬縣不粘煤(煙煤)和潞安貧瘦煤(無(wú)煙煤)比例為2∶8,即煙煤比例占20%時(shí),混合煤樣揮發(fā)分為16%~17%。此時(shí)最大失重速率在550℃。5)其他煤種的混合燃燒試驗(yàn)。限于篇幅,這里對(duì)于韓城高揮發(fā)分煙煤與焦作北無(wú)煙煤的混合燃燒試驗(yàn)、韓城高揮發(fā)分煙煤和潞安貧瘦煤的混合燃燒試驗(yàn)、新疆不粘煤(2)和焦作北無(wú)煙煤的混合燃燒試驗(yàn)、新疆不粘煤(2)和潞安貧瘦煤的混合燃燒試驗(yàn)、新疆不粘煤(1)和永城無(wú)煙煤的混合燃燒試驗(yàn)、彬縣不粘煤和永城無(wú)煙煤的混合燃燒試驗(yàn)、新疆不粘煤(2)和永城無(wú)煙煤的混合燃燒試驗(yàn)只列出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。韓城高揮發(fā)分煙煤揮發(fā)分為34.967%,焦作北無(wú)煙煤揮發(fā)分為10.939%,通過不同比例煙煤和無(wú)煙煤混合煤樣在熱重上進(jìn)行燃燒試驗(yàn),可以發(fā)現(xiàn)當(dāng)韓城高揮發(fā)分煙煤和焦作北無(wú)煙煤比例為9∶1,即煙煤比例占90%時(shí),混合煤樣揮發(fā)分為31%~32%。此時(shí)最大失重速率在490℃。韓城高揮發(fā)分煙煤揮發(fā)分為34.967%,潞安貧瘦煤揮發(fā)分為14.017%,通過不同比例煙煤和無(wú)煙煤混合煤樣在熱重上進(jìn)行燃燒試驗(yàn),可以發(fā)現(xiàn)當(dāng)韓城高揮發(fā)分煙煤和潞安貧瘦煤比例為1∶9,即煙煤比例占10%時(shí),混合煤樣揮發(fā)分為16%~17%。此時(shí)最大失重速率在550℃。新疆不粘煤(2)揮發(fā)分為26.571%,焦作北無(wú)煙煤揮發(fā)分為10.939%,通過不同比例煙煤和無(wú)煙煤混合煤樣在熱重上進(jìn)行燃燒試驗(yàn),可以發(fā)現(xiàn)當(dāng)新疆不粘煤(2)和焦作北無(wú)煙煤比例為9∶1,即煙煤比例占90%時(shí),混合煤樣揮發(fā)分為24%~25%。此時(shí)最大失重速率在510℃。新疆不粘煤(2)揮發(fā)分為26.571%,潞安貧瘦煤揮發(fā)分為14.017%,通過不同比例煙煤和無(wú)煙煤混合煤樣在熱重上進(jìn)行燃燒試驗(yàn),可以發(fā)現(xiàn)當(dāng)新疆不粘煤(2)和潞安貧瘦煤比例為3∶7,即煙煤比例占30%時(shí),混合煤樣揮發(fā)分為18%~19%。此時(shí)最大失重速率在490℃。新疆不粘煤(1)揮發(fā)分為30.741%,永城無(wú)煙煤揮發(fā)分為11.305%,通過不同比例煙煤和無(wú)煙煤混合煤樣在熱重上進(jìn)行燃燒試驗(yàn),可以發(fā)現(xiàn)當(dāng)新疆不粘煤(1)和永城無(wú)煙煤比例為1∶9,即煙煤比例占10%時(shí)混合煤樣揮發(fā)分為14%~15%。此時(shí)最大失重速率在570℃。彬縣不粘煤揮發(fā)分為26.523%,永城無(wú)煙煤揮發(fā)分為11.305%,通過不同比例煙煤和無(wú)煙煤混合煤樣在熱重上進(jìn)行燃燒試驗(yàn),可以發(fā)現(xiàn)當(dāng)煙煤和無(wú)煙煤比例為2∶8,即彬縣不粘煤比例占20%時(shí)混合煤樣揮發(fā)分為15%~16%。此時(shí)最大失重速率在600℃。新疆不粘煤(2)揮發(fā)分為26.571%,永城無(wú)煙煤揮發(fā)分為11.305%,通過不同比例煙煤和無(wú)煙煤混合煤樣在熱重上進(jìn)行燃燒試驗(yàn),可以發(fā)現(xiàn)當(dāng)新疆不粘煤(2)和永城無(wú)煙煤比例為2∶8,即新疆不粘煤(2)比例占20%時(shí)混合煤樣揮發(fā)分為15%~16%。此時(shí)最大失重速率在580℃。3噴煤方案的提出根據(jù)混合煤粉的一系列燃燒性能試驗(yàn)所確定的武鋼所用煙煤及無(wú)煙煤的最佳配比如表3。目前,武鋼煉鐵廠根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,結(jié)合5號(hào)高爐實(shí)際,提出了7套經(jīng)濟(jì)性噴煤工藝方案,并將某些煙煤、無(wú)煙煤混合噴吹時(shí)揮發(fā)分逐漸由1