高炉瓦斯灰燃烧性能研究_曾浩
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１ ）着火点及稳燃指数 评价固体燃料着火性能重要的指标之一是着火温 度，即燃料颗粒在升温的过程中逐渐析出水分和挥发 分，随着炉膛温度的升高，失重突然增加，当温度达到 一定温度时，氧化速度猛增，失重突然加剧，以及放热 突然加快的瞬间温度。着火温度的高低是在外热源加 热条件一致时，燃料被点燃难易程度的一种外在反映， 可以直接用来比较本身的燃烧性能。 采 用 最 常 用 的 TG -DTG 法 来 确 定 燃 料 的 着 火 温 度，即在DTG曲线上，过峰值点A作垂线与TG曲线交于 一点B，过B点作TG曲线的切线，该切线与失重开始时 平行线的交点C所对应的温度定义为着火温度，方法如 图5所示。
中图分类号： Ｔ Ｆ ５３６
文献标志码： Ａ
文章编号： １ ００２-１ ６３９ （２０１ ６） ０３-００１ ７-０３
Study on Combustion Performance of Blast Furnace Dust
Ｚ Ｅ Ｎ Ｇ Ｈ ａｏ １ ，ＪＩ Ｎ Ｓｈｉｐｉｎｇ１ ，Ｗ Ｅ Ｎ Ｗ ｕｑｉ１ ，Ｚ Ｈ Ｕ Ｙ ｕａｎｈａｎ １ ，ＳＩ Ｊｉｎｇｚｈｉ２，Ｔ Ａ Ｎ Ｇ Ｃ ｈｕｘ ｉｏｎｇ２ （１ ． Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｅ ｎｅｒｇｙ Ｒ ｅｓｏｕｒｃｅｓ，Ｈ ｕａｚｈｏｎｇ Ｕ ｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔ ｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ，Ｗ ｕｈａｎ ４３００７４，Ｃ ｈｉｎａ；
图 7 1# 瓦斯灰着火点确定
表 4 富氧气氛下瓦斯灰燃烧特性参数
编号 瓦斯灰
着火温度 (dw/dt)max Ti /℃ /mg·min-1 573.88 0.452 0
Tmax/℃ 727.56
燃尽温度 Cb×10-6
Th/℃ 912.7 1.372 4
G×10-6 1.082 5
由图７和表４所示可知，相较于空气气氛，瓦斯灰在 富氧环境中的着火性能略优，其主要表现如下：
1.1 元素分析 利用元素分析仪，采用燃烧法自动测定固体或液
体有机物中的Fra Baidu bibliotek、氢、氮、硫、氧。测试结果如表１ 所示。
—— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— ———— ——
收稿日期：２０１ ５-１ ２-１ １ ； 修回日期：２０１ ６-０５-１ １ 作者简介：曾 浩 (1991—)，男，在读硕士研究生，研究方向
2 燃烧特性试验原理
两部分，其目的在于揭示瓦斯灰的着火及燃尽特性及 其与不同煤种的差异，以指导后期瓦斯灰喷吹工程应 用，特别是对高炉燃烧环境的影响分析。
瓦斯灰燃烧特性实验采用热重分析仪完成。 热重分析仪主要用来测量物质在不同气氛和温度 下的质量变化过程。通过Ｔ Ｇ 和Ｄ Ｔ Ｇ 曲线后处理，可得
1 热物性测试
为了揭示瓦斯灰的燃烧特性，选取了瓦斯灰、褐煤 和煤焦开展了热重测试，其中瓦斯灰TG-DTG结果如
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２０１ ６年 第 ４５ 卷 第 ３ 期
INDUSTRIAL HEATING
Ｖ ｏｌ ． ４５ Ｎ ｏ ． ３ ２０１ ６
图１ ～图４所示。空气气氛与30％ 富氧气氛中瓦斯灰中 TG-DTG特性曲线如图１ ～图2所示。
— ——— — — — —— — — ——— — — — — — — — —— — — — — — — —— — — — — — — — — — ———
高炉瓦斯灰是高炉冶炼过程中随高速上升的煤气
表 1 瓦斯灰元素分析
流带离高炉的细粒炉料，其作为副产品，一般含Ｆ ｅ ２０％
w(C)
w(H)
％ w(N)
（dw／dt）ｍａｘ 及Tｍａｘ 反映了燃料着火后的后续燃烧情况， （ dw／dt ） ｍａｘ 值 越 大 、Tｍａｘ 值 越 小 ，说明燃料着火后的燃烧 速度越快，燃料的燃烧稳定性越强。
因此，引用可燃性指数Cb及稳燃性判别指数G来判 断燃料的着火特性。其定义分别为
Cb＝（dw／dt）ｍａｘ／T２i
图 3 瓦斯灰空气和富氧环境 TG 曲线
图 4 瓦斯灰空气和富氧环境 DTG 曲线
(1)由空气气氛中，瓦斯灰燃烧试验TG-DTG曲线 可知：① 在 空 气 气 氛 中 ，瓦 斯 灰 着 火 与 燃 尽 区 域 在 570～930 ℃；②在空气气氛中，燃烧结束时，瓦斯灰的 质量分数为燃烧前初始质量的71.3％ ，最大失重率为 0.097 4。
～６０％ 、含Ｃ １ ０％ ～４０％ ，另有部分碱性氧化钙、氧化镁
瓦斯灰
33.53
0.352
0.045
等。目前， 国外有些钢铁企业对其采用填埋方式处理， 国内则基本上采取提取分离或返炉再利用等处理方 式。其中，将其从风口再喷入高炉是利用高炉瓦斯灰的 一项很有发展潜力的技术，但由于之前高炉燃料为焦 炭单一物料，而瓦斯灰物性和燃烧特性与焦炭粉也有 所差异，有必要在高炉瓦斯喷吹应用之前开展燃烧特
度也越高。在热重分析中，最大失重速率反映了燃料的
燃烧速率。放热峰宽越小，燃料从开始燃烧到燃尽所需
的时间越短，燃烧稳定性与燃尽性越好。因此，对燃料的
燃烧特性曲线（Ｄ Ｔ Ｇ 曲线）进行分析，将前段中（dw／dt）／
（dw／dt）ｍａｘ＝１ ／２与（dw／dt）ｍａｘ的温度区间△T１ ／２称为前半峰 宽 ，表 示 燃 料 前 期 燃 烧 的 集 中 程 度 。后 段 （ dw／dt ） ｍａｘ 与 （dw／dt）／（dw／dt）ｍａｘ＝１ ／２所对应的温度区间△T′１ ／２称为后半 峰宽，表示炭燃尽的耗时程度。令△Tq＝△T１ ／２，△Th＝△T′１ ／２， △T＝△Tq＋△Th。△T所对应的DTG曲线下所包围的面积 为燃料可燃质聚集燃烧份额的大小，△T越大，燃料可燃
(1)瓦斯灰的着火温度基本无影响，而燃尽温度均 前移14 ℃左右，二者之间温度跨度缩短；
(2)瓦斯灰的可燃指数和稳燃判别指数均高于空气 气氛环境；
(3)瓦斯灰的最大失重率均有所上升，其对应的最
大失重温度Tｍａｘ向低温区分别移动了45.76 ℃。
2.3 燃尽特性
根据热重曲线，定义固体燃料燃烧掉９８％ 燃料量
G值越大，燃料的燃烧稳定性越好。
２）空气气氛中着火点
表 3 空气气氛下瓦斯灰和其他煤种燃烧特性参数
类别 瓦斯灰
着火温度 Ti /℃ 584.2
(dw/dt)max /mg·min-1
0.304
Tmax/℃ 681.8
燃尽温 度 Th /℃
926.8
Cb×10-6 0.891
G×10-6 0.763
百矿褐煤 388.42 0.475 8 448.32 533.36 3.153 7 2.296 7
(2)由30％ 富氧气氛中，瓦斯灰燃烧试验TG-DTG曲 线可知：①瓦斯灰着火与燃尽区域均在570～920 ℃；
图 5 着火点确定法示意图
根据试验结果可以得出：不同燃料和细度其着火
温度Ti、燃烧峰的最大失重率及最大失重率（dw／dt）ｍａｘ下 对应的温度Tｍａｘ不同，Ti的大小反映了燃料的着火性能 或活化能的高低，其数值越小表明该燃料着火越容易；
ｃｏｍ ｐａｒｉｓｏｎ ｗ ｉｔｈ ｏｔｈｅｒ ｃｏａｌ ｓｐｅｃｉｅｓ． Ｃ ｏ－ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｂｌａｓｔ ｆｌｕｅ ｄｕｓｔ ａｎｄ ｐｕｌｖｅｒｉｚｅｄ ｃｏａｌ ｉｓ ａ ｖｅｒｙ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
Key words: ｂｌａｓｔ ｆｕｒｎａｃｅ ｄｕｓｔ；ｃｏｍ ｂｕｓｔｉｏｎ ｐｅｒｆｏｒｍ ａｎｃｅ；ｏｘ ｙｇｅｎ－ｒｉｃｈ ｃｏｍ ｂｕｓｔｉｏｎ
时所对应的温度为燃尽温度Th，用它来粗略判断燃料 的燃尽特性。为了更准确地评价和反映燃料的燃尽过
程和特性，在充分分析热重Ｔ Ｇ 、Ｄ Ｔ Ｇ 曲线的基础上，利
用几个能反映燃尽特性的特性参数组合成的综合判别
指数Hj来判别燃料燃烧的燃尽特性。 因为燃料在着火后燃烧速率越高，越容易形成较高
的燃烧温度，燃烧越稳定，在一定的停留时间内燃尽程
２． Ｗ ｉｓｄｒｉ Ｅ ｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ＆ Ｒ ｅｓｅａｒｃｈ Ｉ ｎｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ Ｌ ｉｍ ｉｔｅｄ ，Ｗ ｕｈａｎ ４３０２２３，Ｃ ｈｉｎａ）
Abstract: Ｔ ｈｅ ｃｏｍ ｂｕｓｔｉｏｎ ｐｅｒｆｏｒｍ ａｎｃｅ ｏｆ ｂｌａｓｔ ｆｕｒｎａｃｅ ｄｕｓｔ ｉｎ ａｉｒ ａｎｄ ｏｘ ｙｇｅｎ ｅｎｒｉｃｈｅｄ ａｔｍ ｏｓｐｈｅｒｅ ｗ ａｓ ｓｔｕｄｉｅｄ． Ｔ ｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｉｇｎｉｔｉｏｎ ｔｅｍ ｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ｂｕｒｎｏｕｔ ｔｅｍ ｐｅｒａｔｕｒｅ ｈａｖｅ ｄｅｃｒｅａｓｅｄ． Ｆ ｌａｍ ｍ ａｂｉｌｉｔｙ ｉｎｄｅｘ ， ｉｎｃｏｍ ｂｕｓｔｉｂｉｌｉｔｙ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｉｎｄｅｘ ａｎｄ ａ ｃｏｍ ｐｒｅｈｅｎｓｉｖ ｅ ｃｏｍ ｂｕｓｔｉｏｎ ｉｎｄｅｘ ａｌｌ ｈａｖｅ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ． Ｅ ｘ ｐｅｒｉｍ ｅｎｔ ａｌｓｏ ｓｈｏｗ ｓ ｔｈａｔ ｂｌｅｎｄ ｔｈｅ ｂｌａｓｔ ｆｕｒｎａｃｅ ｄｕｓｔ ａｎｄ ｃｏｋ ｅ ｉｓ ｈｅｌｐｆｕｌ ｔｏ ｃｏｍ ｂｕｓｔｉｏｎ ｂｙ
２０１ ６年 第 ４５ 卷 第 ３ 期
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Ｖ ｏｌ ． ４５ Ｎ ｏ ． ３ ２０１ ６
INDUSTRIAL HEATING
DOI: 10.3969/j. issn. 1002-1639.2016.03.005
高炉瓦斯灰燃烧性能研究
曾 浩１ ，靳世平１ ，文午琪１ ，祝远寒１ ，司敬芝２，汤楚雄２
（１ ．华中科技大学 能源与动力工程学院，湖北 武汉 ４３００７４；２．中冶南方工程技术有限公司，湖北 武汉 ４３０２２３）
图 1 空气气氛中瓦斯灰 TG-DTG 曲线
图 2 30％ 富氧气氛中瓦斯灰 TG-DTG 曲线
② 在富氧情况下燃烧，瓦斯灰失重更多，燃烧结束时 其质量分数为燃烧前初始质量的56.16％ ，最大失重率 为0.15。
(3)综合分析。由图1～ 图4可知，其主要表现如下： ①相比于空气气氛，瓦斯灰的燃尽率有所提高，燃烧结 束时质量分数分别 由 71.3％ 下 降 至 56.16％ ；②相比 于空气气氛，瓦斯灰的最大失重率变大，由空气中燃烧 的0.097 4上升至0.15，升幅30.06％ ；③对比在空气气氛 中燃烧，瓦斯灰在富氧气氛中燃烧状况有明显改善。 2.2 着火特性
1.2 工业分析
工业分析仪利用热失重原理分析煤的成分。测试
结果如表 2 所示。
表 2 成分分析
％
编号 Mad Aad Ad Vad Vd Vdaf FCad FCdaf
瓦斯灰 2.27 59.43 60.79 2.39 2.44 3.07 35.80 91.16
性相关实验研究。 瓦斯灰燃烧特性实验包括热物性测试和燃烧实验
为高效燃烧处理技术； 通信作者：靳世平 (1954—) 男，博士，教授，研究方向为高
效低污染燃烧技术．
到瓦斯灰的着火温度、可燃指数、稳燃指数以及瓦斯灰 的燃尽温度、燃尽判别指数等燃烧参数，有利于分析瓦 斯灰等燃料的着火和燃尽性能与其他燃料的差异性。
本文通过热重实验分别研究了瓦斯灰在空气和富 氧两种气氛下燃烧特性，热重升温速率30 ℃/min，实验 结果与分析详见下文。 2.1 TG-DTG 曲线
（１ ）
G＝（dw／dt）ｍａｘ／（Ti×Tｍａｘ）
（２）
由以上公式可得到试验燃料的在两种不同的Cb和
G值，见表３。可燃性指数Cb值主要反映燃料燃烧前期的
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反应能力，该值越大，燃料的可燃性越好。稳燃性指数
摘要： 对高炉瓦斯灰在空气气氛和富氧气氛下的燃烧性能进行了研究，结果表明在富氧气氛中燃烧，着火温度降低，燃尽温度前移，
可燃指数和稳燃判别指数、综合判别指数均提高。通过与其他煤种对比可知，将瓦斯灰与煤粉混合有助于燃烧，将高炉瓦斯灰与煤粉
混合后喷入高炉是利用高炉瓦斯灰的一项可行的技术。
关键词： 高炉瓦斯灰；燃烧性能；富氧燃烧
烟煤
436
1.23 520.36 622.36 2.442 2.19
无烟煤 509
1.28 567.50 652.78 2.090 1.95
褐煤焦 350
2.591 7
405
569
6.68 5.88
图 6 瓦斯灰着火点确定
可得如下结论： (1)瓦斯灰最大失重率与百矿褐煤较为接近，但远 低于其他三种煤种。 (2)同时因为瓦斯灰中基本无挥发分，着火比较困 难，燃烧过程也较慢，其着火温度和燃尽温度，以及二 者之间跨度均高于除褐煤外的其他三种煤种。 3)30％ 富氧气氛中着火点见图７和表４。
中图分类号： Ｔ Ｆ ５３６
文献标志码： Ａ
文章编号： １ ００２-１ ６３９ （２０１ ６） ０３-００１ ７-０３
Study on Combustion Performance of Blast Furnace Dust
Ｚ Ｅ Ｎ Ｇ Ｈ ａｏ １ ，ＪＩ Ｎ Ｓｈｉｐｉｎｇ１ ，Ｗ Ｅ Ｎ Ｗ ｕｑｉ１ ，Ｚ Ｈ Ｕ Ｙ ｕａｎｈａｎ １ ，ＳＩ Ｊｉｎｇｚｈｉ２，Ｔ Ａ Ｎ Ｇ Ｃ ｈｕｘ ｉｏｎｇ２ （１ ． Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｅ ｎｅｒｇｙ Ｒ ｅｓｏｕｒｃｅｓ，Ｈ ｕａｚｈｏｎｇ Ｕ ｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔ ｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ，Ｗ ｕｈａｎ ４３００７４，Ｃ ｈｉｎａ；
图 7 1# 瓦斯灰着火点确定
表 4 富氧气氛下瓦斯灰燃烧特性参数
编号 瓦斯灰
着火温度 (dw/dt)max Ti /℃ /mg·min-1 573.88 0.452 0
Tmax/℃ 727.56
燃尽温度 Cb×10-6
Th/℃ 912.7 1.372 4
G×10-6 1.082 5
由图７和表４所示可知，相较于空气气氛，瓦斯灰在 富氧环境中的着火性能略优，其主要表现如下：
1.1 元素分析 利用元素分析仪，采用燃烧法自动测定固体或液
体有机物中的Fra Baidu bibliotek、氢、氮、硫、氧。测试结果如表１ 所示。
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收稿日期：２０１ ５-１ ２-１ １ ； 修回日期：２０１ ６-０５-１ １ 作者简介：曾 浩 (1991—)，男，在读硕士研究生，研究方向
2 燃烧特性试验原理
两部分，其目的在于揭示瓦斯灰的着火及燃尽特性及 其与不同煤种的差异，以指导后期瓦斯灰喷吹工程应 用，特别是对高炉燃烧环境的影响分析。
瓦斯灰燃烧特性实验采用热重分析仪完成。 热重分析仪主要用来测量物质在不同气氛和温度 下的质量变化过程。通过Ｔ Ｇ 和Ｄ Ｔ Ｇ 曲线后处理，可得
1 热物性测试
为了揭示瓦斯灰的燃烧特性，选取了瓦斯灰、褐煤 和煤焦开展了热重测试，其中瓦斯灰TG-DTG结果如
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２０１ ６年 第 ４５ 卷 第 ３ 期
INDUSTRIAL HEATING
Ｖ ｏｌ ． ４５ Ｎ ｏ ． ３ ２０１ ６
图１ ～图４所示。空气气氛与30％ 富氧气氛中瓦斯灰中 TG-DTG特性曲线如图１ ～图2所示。
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高炉瓦斯灰是高炉冶炼过程中随高速上升的煤气
表 1 瓦斯灰元素分析
流带离高炉的细粒炉料，其作为副产品，一般含Ｆ ｅ ２０％
w(C)
w(H)
％ w(N)
（dw／dt）ｍａｘ 及Tｍａｘ 反映了燃料着火后的后续燃烧情况， （ dw／dt ） ｍａｘ 值 越 大 、Tｍａｘ 值 越 小 ，说明燃料着火后的燃烧 速度越快，燃料的燃烧稳定性越强。
因此，引用可燃性指数Cb及稳燃性判别指数G来判 断燃料的着火特性。其定义分别为
Cb＝（dw／dt）ｍａｘ／T２i
图 3 瓦斯灰空气和富氧环境 TG 曲线
图 4 瓦斯灰空气和富氧环境 DTG 曲线
(1)由空气气氛中，瓦斯灰燃烧试验TG-DTG曲线 可知：① 在 空 气 气 氛 中 ，瓦 斯 灰 着 火 与 燃 尽 区 域 在 570～930 ℃；②在空气气氛中，燃烧结束时，瓦斯灰的 质量分数为燃烧前初始质量的71.3％ ，最大失重率为 0.097 4。
～６０％ 、含Ｃ １ ０％ ～４０％ ，另有部分碱性氧化钙、氧化镁
瓦斯灰
33.53
0.352
0.045
等。目前， 国外有些钢铁企业对其采用填埋方式处理， 国内则基本上采取提取分离或返炉再利用等处理方 式。其中，将其从风口再喷入高炉是利用高炉瓦斯灰的 一项很有发展潜力的技术，但由于之前高炉燃料为焦 炭单一物料，而瓦斯灰物性和燃烧特性与焦炭粉也有 所差异，有必要在高炉瓦斯喷吹应用之前开展燃烧特
度也越高。在热重分析中，最大失重速率反映了燃料的
燃烧速率。放热峰宽越小，燃料从开始燃烧到燃尽所需
的时间越短，燃烧稳定性与燃尽性越好。因此，对燃料的
燃烧特性曲线（Ｄ Ｔ Ｇ 曲线）进行分析，将前段中（dw／dt）／
（dw／dt）ｍａｘ＝１ ／２与（dw／dt）ｍａｘ的温度区间△T１ ／２称为前半峰 宽 ，表 示 燃 料 前 期 燃 烧 的 集 中 程 度 。后 段 （ dw／dt ） ｍａｘ 与 （dw／dt）／（dw／dt）ｍａｘ＝１ ／２所对应的温度区间△T′１ ／２称为后半 峰宽，表示炭燃尽的耗时程度。令△Tq＝△T１ ／２，△Th＝△T′１ ／２， △T＝△Tq＋△Th。△T所对应的DTG曲线下所包围的面积 为燃料可燃质聚集燃烧份额的大小，△T越大，燃料可燃
(1)瓦斯灰的着火温度基本无影响，而燃尽温度均 前移14 ℃左右，二者之间温度跨度缩短；
(2)瓦斯灰的可燃指数和稳燃判别指数均高于空气 气氛环境；
(3)瓦斯灰的最大失重率均有所上升，其对应的最
大失重温度Tｍａｘ向低温区分别移动了45.76 ℃。
2.3 燃尽特性
根据热重曲线，定义固体燃料燃烧掉９８％ 燃料量
G值越大，燃料的燃烧稳定性越好。
２）空气气氛中着火点
表 3 空气气氛下瓦斯灰和其他煤种燃烧特性参数
类别 瓦斯灰
着火温度 Ti /℃ 584.2
(dw/dt)max /mg·min-1
0.304
Tmax/℃ 681.8
燃尽温 度 Th /℃
926.8
Cb×10-6 0.891
G×10-6 0.763
百矿褐煤 388.42 0.475 8 448.32 533.36 3.153 7 2.296 7
(2)由30％ 富氧气氛中，瓦斯灰燃烧试验TG-DTG曲 线可知：①瓦斯灰着火与燃尽区域均在570～920 ℃；
图 5 着火点确定法示意图
根据试验结果可以得出：不同燃料和细度其着火
温度Ti、燃烧峰的最大失重率及最大失重率（dw／dt）ｍａｘ下 对应的温度Tｍａｘ不同，Ti的大小反映了燃料的着火性能 或活化能的高低，其数值越小表明该燃料着火越容易；
ｃｏｍ ｐａｒｉｓｏｎ ｗ ｉｔｈ ｏｔｈｅｒ ｃｏａｌ ｓｐｅｃｉｅｓ． Ｃ ｏ－ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｂｌａｓｔ ｆｌｕｅ ｄｕｓｔ ａｎｄ ｐｕｌｖｅｒｉｚｅｄ ｃｏａｌ ｉｓ ａ ｖｅｒｙ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
Key words: ｂｌａｓｔ ｆｕｒｎａｃｅ ｄｕｓｔ；ｃｏｍ ｂｕｓｔｉｏｎ ｐｅｒｆｏｒｍ ａｎｃｅ；ｏｘ ｙｇｅｎ－ｒｉｃｈ ｃｏｍ ｂｕｓｔｉｏｎ
时所对应的温度为燃尽温度Th，用它来粗略判断燃料 的燃尽特性。为了更准确地评价和反映燃料的燃尽过
程和特性，在充分分析热重Ｔ Ｇ 、Ｄ Ｔ Ｇ 曲线的基础上，利
用几个能反映燃尽特性的特性参数组合成的综合判别
指数Hj来判别燃料燃烧的燃尽特性。 因为燃料在着火后燃烧速率越高，越容易形成较高
的燃烧温度，燃烧越稳定，在一定的停留时间内燃尽程
２． Ｗ ｉｓｄｒｉ Ｅ ｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ＆ Ｒ ｅｓｅａｒｃｈ Ｉ ｎｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ Ｌ ｉｍ ｉｔｅｄ ，Ｗ ｕｈａｎ ４３０２２３，Ｃ ｈｉｎａ）
Abstract: Ｔ ｈｅ ｃｏｍ ｂｕｓｔｉｏｎ ｐｅｒｆｏｒｍ ａｎｃｅ ｏｆ ｂｌａｓｔ ｆｕｒｎａｃｅ ｄｕｓｔ ｉｎ ａｉｒ ａｎｄ ｏｘ ｙｇｅｎ ｅｎｒｉｃｈｅｄ ａｔｍ ｏｓｐｈｅｒｅ ｗ ａｓ ｓｔｕｄｉｅｄ． Ｔ ｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｉｇｎｉｔｉｏｎ ｔｅｍ ｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ｂｕｒｎｏｕｔ ｔｅｍ ｐｅｒａｔｕｒｅ ｈａｖｅ ｄｅｃｒｅａｓｅｄ． Ｆ ｌａｍ ｍ ａｂｉｌｉｔｙ ｉｎｄｅｘ ， ｉｎｃｏｍ ｂｕｓｔｉｂｉｌｉｔｙ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｉｎｄｅｘ ａｎｄ ａ ｃｏｍ ｐｒｅｈｅｎｓｉｖ ｅ ｃｏｍ ｂｕｓｔｉｏｎ ｉｎｄｅｘ ａｌｌ ｈａｖｅ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ． Ｅ ｘ ｐｅｒｉｍ ｅｎｔ ａｌｓｏ ｓｈｏｗ ｓ ｔｈａｔ ｂｌｅｎｄ ｔｈｅ ｂｌａｓｔ ｆｕｒｎａｃｅ ｄｕｓｔ ａｎｄ ｃｏｋ ｅ ｉｓ ｈｅｌｐｆｕｌ ｔｏ ｃｏｍ ｂｕｓｔｉｏｎ ｂｙ
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INDUSTRIAL HEATING
DOI: 10.3969/j. issn. 1002-1639.2016.03.005
高炉瓦斯灰燃烧性能研究
曾 浩１ ，靳世平１ ，文午琪１ ，祝远寒１ ，司敬芝２，汤楚雄２
（１ ．华中科技大学 能源与动力工程学院，湖北 武汉 ４３００７４；２．中冶南方工程技术有限公司，湖北 武汉 ４３０２２３）
图 1 空气气氛中瓦斯灰 TG-DTG 曲线
图 2 30％ 富氧气氛中瓦斯灰 TG-DTG 曲线
② 在富氧情况下燃烧，瓦斯灰失重更多，燃烧结束时 其质量分数为燃烧前初始质量的56.16％ ，最大失重率 为0.15。
(3)综合分析。由图1～ 图4可知，其主要表现如下： ①相比于空气气氛，瓦斯灰的燃尽率有所提高，燃烧结 束时质量分数分别 由 71.3％ 下 降 至 56.16％ ；②相比 于空气气氛，瓦斯灰的最大失重率变大，由空气中燃烧 的0.097 4上升至0.15，升幅30.06％ ；③对比在空气气氛 中燃烧，瓦斯灰在富氧气氛中燃烧状况有明显改善。 2.2 着火特性
1.2 工业分析
工业分析仪利用热失重原理分析煤的成分。测试
结果如表 2 所示。
表 2 成分分析
％
编号 Mad Aad Ad Vad Vd Vdaf FCad FCdaf
瓦斯灰 2.27 59.43 60.79 2.39 2.44 3.07 35.80 91.16
性相关实验研究。 瓦斯灰燃烧特性实验包括热物性测试和燃烧实验
为高效燃烧处理技术； 通信作者：靳世平 (1954—) 男，博士，教授，研究方向为高
效低污染燃烧技术．
到瓦斯灰的着火温度、可燃指数、稳燃指数以及瓦斯灰 的燃尽温度、燃尽判别指数等燃烧参数，有利于分析瓦 斯灰等燃料的着火和燃尽性能与其他燃料的差异性。
本文通过热重实验分别研究了瓦斯灰在空气和富 氧两种气氛下燃烧特性，热重升温速率30 ℃/min，实验 结果与分析详见下文。 2.1 TG-DTG 曲线
（１ ）
G＝（dw／dt）ｍａｘ／（Ti×Tｍａｘ）
（２）
由以上公式可得到试验燃料的在两种不同的Cb和
G值，见表３。可燃性指数Cb值主要反映燃料燃烧前期的
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INDUSTRIAL HEATING
反应能力，该值越大，燃料的可燃性越好。稳燃性指数
摘要： 对高炉瓦斯灰在空气气氛和富氧气氛下的燃烧性能进行了研究，结果表明在富氧气氛中燃烧，着火温度降低，燃尽温度前移，
可燃指数和稳燃判别指数、综合判别指数均提高。通过与其他煤种对比可知，将瓦斯灰与煤粉混合有助于燃烧，将高炉瓦斯灰与煤粉
混合后喷入高炉是利用高炉瓦斯灰的一项可行的技术。
关键词： 高炉瓦斯灰；燃烧性能；富氧燃烧
烟煤
436
1.23 520.36 622.36 2.442 2.19
无烟煤 509
1.28 567.50 652.78 2.090 1.95
褐煤焦 350
2.591 7
405
569
6.68 5.88
图 6 瓦斯灰着火点确定
可得如下结论： (1)瓦斯灰最大失重率与百矿褐煤较为接近，但远 低于其他三种煤种。 (2)同时因为瓦斯灰中基本无挥发分，着火比较困 难，燃烧过程也较慢，其着火温度和燃尽温度，以及二 者之间跨度均高于除褐煤外的其他三种煤种。 3)30％ 富氧气氛中着火点见图７和表４。