热重法高炉喷吹煤粉燃烧性的研究

第30卷第1期
2010年3月
黑龙江冶金
H eilong jiang M etall u rgy
V o.l 30 N o .1M arch
2010
收稿日期:2009-10-27
作者简介:张田伟,毕业于鞍山科技大学,冶金工程专业。

热重法高炉喷吹煤粉燃烧性的研究
张田伟
(吉林钢铁有限公司,吉林134000)
摘 要:采用热重法对高炉喷吹煤粉的燃烧性进行了研究,通过对单煤、混煤燃烧时的热力学分析,发现混煤的燃烧率大于组成该混煤的纯煤燃烧率的加权平均值。

结果表明,混煤喷吹有利于提高煤粉的燃烧率,扩大高炉喷吹量和降低喷煤成本。

关键词:热重法;燃烧性;混煤
R esearch On Co m busti on Property w ith PCI
Zhang T ianw ei
(Tonghua Iron and Steel Group ,Jili n 134000)
Abst ract :Thr ough ther m og rav i m etr y research and analysis on the co mbusti b ility o f PC I .Ther m a lA nalysis and ther m odyna m ics for different m ine po w er and m ixture when burn i n g respectively ,
it is
found that the burning rate of b lended coa l is greater than w eight average va l u e o f its pure coal co m po nents by research i n g t h e burning rate of si n g le coal and the b lended coa.l The test resu lt sho w t h at m ixed coa l injection benefit to raisi n g co mbusti b ility ,increased quantity and decreased cos.t K ey W ords :Ther mogravi m etry ;Co m busti b ility ;Plended coal 影响高炉稳定顺行的因素有很多,喷吹煤粉后会给高炉的稳定顺行带来一定的困难,其中煤粉的燃烧率就是一个重要因素。

为了保证高炉稳定顺行,煤粉在燃烧带的气化率达到80%~85%时,就不会给高炉的冶炼过程带来负面影响
[1]。

煤粉燃烧性的好坏,预示着喷入高炉的煤粉在风口区是否能燃烧完全,它直接影响煤粉的置换比。

目前,混煤燃烧已被高炉喷吹广泛使用,混煤燃烧可改善煤粉燃烧性能、扩大煤源。

如何确定混煤中烟煤与无烟煤的最佳混合比例需要进一步研究
[2~4]。

1 热重法实验方法
热重法是研究煤粉燃烧的常用方法,是指在程序控制温度下借助热天平获得试样质量与温度关系的一种技术。

热重法得到的是程序控制温度下试样质量与温度关系的曲线,即热重曲线(TG 曲线),横坐标为温度或时间,纵坐标为试样质量,
由实验得到的TG 曲线记录煤粉燃烧的全部过程。

利用热重法测定煤粉燃烧率的实验方法为:精确称量试样重量,将所称量的一定量煤粉,加入试样坩埚中,置于差热天平上,通入一定量的空气流(60m l/m in),依照一定的升温速率(20 /m i n )加热。

煤粉加热至完全燃烧后,从TG 线计算出煤粉燃烧至500 、600 、700 失去重量百分比,分别除以全部可燃值(即煤粉完全燃烧后的所有失重百分比)即是燃烧率。

2 喷吹煤燃烧率的研究
2.1 煤粉的工业分析
煤粉的工业分析结果见表1。

由表1可知,1
#
~7#煤粉试样中,1#(双龙)、2#(神池)、3#
(金泰)、4#
(华意欣)和6#
(利达)煤的灰分较低,5#
煤(福源顺)和7#
(潞安)煤灰分较高。

7种原煤试样灰分都低于12%。

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第1期
张田伟:热重法高炉喷吹煤粉燃烧性的研究
表1 煤粉工业分析
/%
试样编号
试样名称灰分挥发分固定碳1双龙烟煤6.0333.9661.012神池11.9911.4479.573金泰9.2711.3679.374华意欣9.5013.3077.205福源顺10.7311.3779.906利达9.6010.8979.517
潞安
10.19
13.01
76.80
2.2 原煤试样的燃烧率
1#
~7#
原煤试样在500 、600 、700 燃烧率如图1所示。

1#
~7#
原煤试样中,1#
双龙烟煤的燃烧性最好,明显高于其它原煤。

其它6种煤,燃烧性相差不大。

2#
(神池)煤、5#
(福源顺)煤的燃烧性最差;3#
(金泰)煤、4#
(华意欣)煤、6#
(利达)煤和7#
(潞安)煤燃烧性较好。

从原煤的工业分析上看,灰分的阻燃作用差别较为明显,在相同温度条件下,煤粉的灰分越高燃烧率越低,图2是温度为700 时不同灰分煤粉的燃烧率结果,煤粉灰分由6%变化到9%时,煤粉燃烧率变化较小,但煤粉灰分大于9%时,随着灰分的增加煤粉燃烧率降低趋势较为明显。

试验结果表明,煤粉的燃烧率取决于挥发分和灰分的含量,即含碳量较高、挥发分偏低的无烟煤的燃烧率低于烟煤,烟煤的灰分低于无烟煤。

因此灰分
是影响煤粉燃烧性的重要原因。

图1 燃烧至500 、600 、700
时的燃烧率
图2 煤粉灰分和煤粉燃烧率的关系
2.3 混煤的燃烧率
混煤试样均由两种原煤试样混合组成,混煤实验方案如表2所示。

表2 混煤试验方案
试样编号
1#2#3
#
4#5#6#挥发分83070
18.2093070
18.15103070
19.50113070
18.15123070
17.88134060
20.46144060
20.41154060
21.57164060
20.4117
40
60
20.13
根据混煤燃烧率测试结果分别做燃烧至500 、600 、700 燃烧率的柱状图,见图3~图5。

图3 混煤试样500 燃烧率实测值
与加权值平均比较
图4 混煤试样600 燃烧率实测值
与加权值平均比较
由图3~图5可知,混煤的燃烧率多数大于其加权平均值。

说明使用混煤可以充分发挥无烟煤燃烧性好和烟煤热值高的优点,相互促进煤粉的燃烧,且安全系数提高,在工业生产中,往往使用
混煤喷吹工艺来提高高炉煤比。

随着混煤中烟煤比例的增加,煤粉燃烧率也相应的增加。

通过试
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黑 龙 江 冶 金第30卷
验可以看出,13#
(40%双龙煤+60%2#神池煤)和15#
(40%双龙煤+60%4#华意欣煤)试样燃烧率明显高于其加权平均值,燃烧率也较高,燃烧效果较好,
可以作为混煤喷吹的依据。

图5 混煤试样700 燃烧率实测值与加权平均值比较
混合煤种燃烧率高于计算燃烧率,即高于各煤种单独燃烧率的比例加权值。

这一现象说明,几种变质程度相差较大的煤种混合燃烧时,各自的燃烧速度因受到其他煤种影响而发生了变化,不再是单独煤种燃烧速度,此时烟煤的快速逸出挥发分的燃烧引导了无烟煤的提前燃烧,形成了煤种不同的促燃作用。

3 结 语
(1)对于单种煤,双龙烟煤具有最好的燃烧性能,灰分和S 的质量分数很低,双龙烟煤是一种很适合高炉喷吹的烟煤。

本次所测试的6种贫瘦煤,燃烧率相差不大,灰分都低于12%。

(2)混煤燃烧率均大于加权平均值,说明使用混煤可以促进煤粉的燃烧,发挥无烟煤和烟煤各自的优点。

当双龙烟煤配加比例为40%时,燃烧率实测值明显高于其加权平均值,燃烧效果最佳。

(3)通过混煤热重分析可以得出,生产实践中,选择适合的高挥发分煤与低挥发分煤进行搭配,有利于提高煤粉的燃烧率,扩大高炉喷吹量和
降低喷煤成本。

参考文献
[1]朱子宗,张丙怀,徐楚韶.高炉富氧条件下喷煤极限研究[J].重庆大学学报.1999,22(1):82-87.
[2]鲁芳臣,魏忠.高炉喷煤技术的探讨[J].河北冶金,
2000,(2):8-9.
[3]刁日升,胡宾生.攀钢高炉未燃煤粉对炉渣流动性的影响[J].钢铁,2004,39(9):14-16.
[4]高斌,顾飞,宋忠平等.高炉喷吹煤粉助燃机理研究
[J].钢铁,1999,34(10):229-231.
(上接第13页)
速现象而造成尾圈过大;轧制大规格(盘螺)则实行尾部升速夹送,以推动线材顺利出吐丝机而成圈。

在采用尾部夹送时要注意两点:其一是夹送辊速度和夹送动作时间必须准确,确保尾部出精轧机才能夹送。

起动时间早,钢尾还没出精轧机,将会造成夹送辊与精轧机之间产生堆拉,起动时间迟,部分钢没有夹到,将会造成尾部有大圈产生;其二是夹送辊辊缝必须调整要适当,调的过紧影响钢材表面质量(有压痕),调的过松起不到夹送作用。

1.4 其它因素
(1)严格控制吐丝温度,温度控制范围在850~950 之间,来确保吐丝效果,温度过低吐丝不稳,温度过高变软,软线在落卷,平铺辊道时易发生变形。

线材在穿水过程要控制头尾12m 不冷却,目的是避免头尾黑头造成规圈不整,以免因黑头造成钢头插辊道或刮边板而产生乱卷乱线影响
后部收卷。

(2)根据产品规格和吐丝机速度及时调整第一段辊道承接线圈的角度,同时也调整最后一段辊道与芯轴对正。

(3)散卷运输辊道的各段速度是根据轧制规格和精轧机出口速度来设定,通常线圈的圈距保持5c m 左右,为了保证线材风冷均匀,各段速度采取递增形式来改变线圈挂接点的变化,但速度变化不宜过大,以免造成圈径拉长或堆积变形。

2 结 语
由于各家设备的差异和生产形式的不同,影响线材打包质量的原因各不相同。

我公司自线材投产以来,经过生产实验、探索、分析和总结,归纳出以上几方面的因素,并采取相应解决措施,打包质量达到国家标准。

16。