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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