强化煤粉燃烧的添加剂研究

1、.：.；强化煤粉熄灭的添加剂研讨周明石欧阳德刚张奇光肖坤伟(武汉钢铁(集团)公司)陆晓华李如松刘汉珍(华中理工大学)摘要在武钢高炉喷吹的无烟煤粉中掺入相当于煤粉量2 %的由几种资料组成的添加剂以改善煤粉熄灭性能。经差热分析仪的静态实验和滴管熄灭炉、卧式熄灭炉的动态实验，优选出强化煤粉熄灭的添加剂。经反复实验证明：优选的添加剂在实验室条件下，使煤粉着火温度降低2030 ，熄灭速度提高近一倍，熄灭效率提高6 %，充分改善了煤粉的熄灭性能。关键词熄灭性能强化熄灭添加剂A NEW ADDITIVES TO ENHANCE COAL POWDER COMBUSTIONZHOU MingshiOUYANG

2、 DegangZHANG QiguangXIAO Kunwei(Wuhan Iron & Steel(Group) Co.)LU XiaohuaLI Rusong LIU Hanzhen(Huazhong University of Science and Technology)ABSTRACTAbout 2 % additives composed of several materials is added in the anthracite powder to improve the combustion properties of coal powder in BFs operation

3、 at WISCO.The composition of additives is optimized through the static experiment on heat balance and dynamic experiment on dropper combustion furnace and horizontal combustion furnace.Under the experiment conditions the following results have been obtained; the ignition temperature decreased by 203

4、0 ，the combustion rate increased nearly by 100 %,the combustion efficiency increased by 6 % and the combustion properties improved obviously.KEY WORDScombustion property,intensified combustion enhanced，additives1前言随着焦炭供应的日趋紧张和炼铁燃料本钱的不断提高，高炉喷吹煤粉的效果越来越引起冶金任务者的注重。影响煤粉喷吹量和置换比的要素很多，如高炉入炉风温、原料条件、设备情况、操作程度

5、及煤粉本身性能、质量等。笔者以为，煤粉的熄灭性能参数，即煤粉的着火点、熄灭速度及熄灭效率等对煤粉喷吹的数量和质量影响甚大。就煤粉的熄灭而言，喷入高炉内的煤粉应在较短的时间内完成熄灭。假设煤粉在一定的时间内不能完全熄灭，那么未完全熄灭的碳粒同灰分熔渣混在一同，将能够附集在风口熄灭区的焦炭上。这样，一方面减少了空气与焦炭的接触面积，影响焦炭的熄灭速度；另一方面混有碳粒的灰分熔渣的粘度大，流动性差，堵塞焦炭的能够性增大，而影响焦炭的透气性，导致高炉消费过程的压差升高，最终又影响喷煤量的提高和喷煤效果。降低煤粉的着火点、提高熄灭速度及熄灭效率都有利于煤粉在短时间内完全熄灭。为了提高煤粉本身熄灭性能，在

6、煤粉中掺入适量的添加剂，以降低煤粉入炉的着火温度，提高熄灭速度和熄灭效率。2实验研讨的机理分析煤粉中掺入改善其熄灭性能的添加剂，提高煤粉熄灭效率从实际上分析是可行的。进一步分析掺入添加剂改善熄灭效率的机理，从而寻求强化煤粉熄灭的添加剂的配方。根据目前所采用的煤粉熄灭技术以为：煤粉的熄灭是其在受压空气作用下，流经煤粉管道，再经过煤粉熄灭器，然后喷入熄灭室进展的。在进展中有三个根本过程，即煤粉的加热、着火和熄灭。经过改善这三个根本过程来改善煤粉的熄灭特性。煤种及其微观组成对煤粉熄灭的影响研讨阐明，活性体粒子具有较强的热变种性，活性体粒子的破泡和膨胀，根本依赖于塑性开展速率和挥发分气体释放速率的平衡

7、。在活性体粒子的熄灭过程中，熄灭不仅发生在固体外表，并且由于其孔性而发生在颗粒内部，从而有效地提高了其熄灭特性。由灰分对煤粉熄灭的影响研讨可知，灰分中各种矿物对煤熄灭的潜在影响包括以下几个方面：热力影响；辐射特性影响；颗粒破裂特性影响；催化熄灭；妨碍熄灭。从煤粉熄灭飞灰的构成过程看，熄灭前，原煤粉的挥发分、碳和灰本身已有一定裂纹，加热后挥发分逸出，碳开场熄灭而被耗费，灰分开场熔融。裂纹进一步扩展和加深。继续熄灭，那么灰分出现凝聚景象，热熔化的灰分杂质熔在一同，在燃尽的末期，随着裂纹的进一步加深，变弱的碳构造发生破裂，碎片将完全熄灭而留下灰分，生成碎片的数目取决于每个原始煤粒所能构成的飞灰颗粒的

8、数目。对于灰分的催化作用，许多研讨结果阐明，一些碱性物质曾经表现出可添加焦炭的反响性，特别是在低温时，这种作用更加明显。根据上述熄灭机理，改善煤粉熄灭特性，提高活性粒子浓度和煤粉破裂性能，前人的阅历是参与碱性物质，有利于原始煤粉裂纹的扩展加深，提高飞灰熔体凝聚性能，有望提高煤粉破裂的性能。另外从活性粒子的熄灭来看，低温时，熔体的构成有利于煤粒的变形和煤粒的外表熄灭，到达提高活性粒子的数目。为此根据有关资料的性能，按照上述催化熄灭的机理，选定了10余种资料作为添加剂配方实验的原资料。3实验过程及结果分析实验过程分为静态和动态两步。静态实验在差热分析仪上进展，以确定添加剂的根本配方。动态实验在滴管

9、熄灭炉和卧式熄灭炉上进展，以验证添加剂对改善煤粉熄灭性能的作用及效果。3.1静态实验3.1.1添加剂选用资料的催化性能实验根据原资料的化学性能，先将多种不同的对高炉消费无不利影响的单组分资料分为两批，经过正交设计，用差热分析仪实验。做资料的催化性能实验时，添加剂所用资料的量在煤粉量的0.5 %6.0 %范围内选择。在差热分析仪上，将掺有添加剂的煤粉与原煤粉在同等条件下进展对比实验，测定煤粉的着火温度和熄灭速度。从首批试样的结果分析，选用的资料组成的添加剂大部分能改善煤粉熄灭性能，着火温度由399 降低到365 ，熄灭速度由1.01 mg/min提高到2.42 mg/min。但是有的资料组合成的

10、添加剂没有催化熄灭的效果，反而有妨碍熄灭的负作用。定性实验阐明，适宜的资料种类和数量的组合是添加剂能否改善煤粉熄灭性能的关键。在上述实验的根底上，为了扩展添加剂选材的范围和寻求更佳更稳定的催化效果，除了添加新的实验资料外，还调整了添加剂资料的用量，使资料的用量控制在煤粉量的0.01 %3.0 %的范围。淘汰了有负作用的资料和配方，保管催化效果明显的组分。再次实验的结果阐明，调整后的添加剂使煤粉的熄灭性能普遍改善，其中着火温度最高可降低34 ，熄灭速度最高可提高100 %以上。分析阐明：E资料不论是对煤粉着火温度的影响，还是对熄灭速度的提高都是最明显的，因此E资料是煤粉添加剂的首选资料。3.1.

11、2添加剂配方的选定经过催化性能实验及正交设计计算分析，E资料的催化熄灭的效果十清楚显。配合H、J两种资料共同运用，添加剂对煤粉催化熄灭的效果更佳。将三种资料组合的添加剂催化实验结果列于表1。表 1为差热分析仪反复实验的平均结果，其数听阐明，1号、2号添加剂由E、H、J三种资料组成，占煤粉量2.1 %，充分改善了煤粉熄灭性能。其中着火温度降低2129 ，熄灭速度提高近一倍。3.2滴管熄灭炉实验滴管熄灭炉是实验室进展动态实验的主要设备之一(图 1)。表 1添加剂不同配方的催化效果Table 1Catalylic effect of different additive composition序号添

12、加剂资料代号及用量(占煤粉量)/%着火温度/熄灭速度/mg*min-1EHJK10.052.00.054252.6120.052.00.034332.3530.050.054280.7740.050.034671.0550.050.050.054371.9060.050.054401.79原煤4541.24图 1滴管熄灭炉流程表示图Fig.1Schematic diagram of dropper combustion furnace滴管熄灭炉的煤粉熄灭实验是在炉内温度，一次、二次风量，给煤速度等条件一样的情况下，掺有添加剂的煤粉同原煤进展对比实验。添加剂运用表1中的1号、2号配方，另外两个试

13、样的添加剂资料作了适量调整，对比实验的结果列于表2。表 2滴管熄灭炉实验结果Table 2Experimental results in dropper combustion furnace配方编号原煤1234熄灭效率/%27.4561.0936.9041.2343.19CO/%0.040.0140.0350.0250.03CO2/%1.55.03.04.01.5滴管熄灭炉的熄灭效率实验是在900 的温度下进展的，从实验的结果看，在一样的熄灭条件下，掺有添加剂的煤粉与原煤相比，熄灭率有明显提高，烟气中的CO含量普遍降低，CO2含量升高。同时在实验过程中发现，原煤在熄灭过程中仅有火星闪烁，而掺有

14、添加剂的煤粉在熄灭时有较亮堂的火焰。3.3卧式熄灭炉实验经过滴管炉熄灭实验后将添加剂配方挑选调整，在卧式熄灭炉上进一步进展熄灭效率实验。卧式炉的总长度为4 m，横截面为0.35 m0.5 m，熄灭室设计热负荷为3 344 kJ/h，截面热负荷为1.91 GJ/(m2*h)。熄灭室两侧墙沿程开有测孔，可进展温度丈量，并可察看炉内熄灭火焰。灰渣样那么采用等速取样系统在尾部察看孔获得。卧式熄灭炉流程图见图2。图 2卧式熄灭炉流程表示图Fig.2Schematic diagram of horizontal combustion furnace1鼓风机；2空气加热器；3风管；4二次风分配器；5煤粉仓；

15、6给粉机；7一次风调理阀；8直流电机；9二次风调理阀；10察看孔；11熄灭室本体；12丈量孔；13旋风分配器卧式熄灭炉的实验参数在对比实验期间根本坚持不变。卧式熄灭炉的实验结果列于表3。实验结果阐明，掺有添加剂的1号、2号煤粉样的熄灭效率不论在何种形状下均高于原煤。两种不同的添加剂掺入煤粉中，在稳定熄灭的情况下其熄灭效率是接近的。而2号煤粉样更易到达稳定情况，且熄灭温度高。表 3卧式熄灭炉实验结果Table 3Experimental results in horizontal combustion furnace煤样编号稳定情况时熄灭效率/%停油15 min燃烧效率/%原煤84.0280.8189.982.8290.789.43.4添加剂对不同煤粉粒度的影响由差热分析仪的静态实验及滴管炉、卧式炉的熄灭实验阐明，1号添加剂的配方对改善煤粉熄灭性能的综合效果最为明显。为了明确添加剂对不同粒度煤粉的影响，以表1的1号添加剂配方为根底，对不同粒度组成的煤粉进展对比实验。添加剂对煤粉熄灭性能的影响示于图3。在现场消费所要求的粒度下，添加剂对煤粉熄灭性能的改善效果更为明显。 4结语(1) 经过差热分析仪实验，运用研制的煤粉添加剂，使武钢现场用无烟煤粉在实验室条件下，着火温度降低2030 ，熄灭速度提高近一倍。(2