高炉用煤粉混合添加剂的实验研究

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1、第31卷第5期武汉科技大学学报Vo1．31。No．52008年10月JournalofWuhanUniversityofScienceandTechnologyoct．2008高炉用煤粉混合添加剂的实验研究彭其春，周飞，陈永金，郭宜彬(1．武汉科技大学钢铁冶金及资源利用省部共建教育部重点实验室，湖北武汉，430081；2．湖南华菱集团湘潭钢铁公司炼铁厂，湖南湘潭，411101)摘要：通过TG／DSC分析和正交实验研究了不同配比下的添加物质对煤粉燃烧性能的影响。TG／DSC分析表明，可选用CaCO。，MnOz和CeO作为混合添加物质的主要组

2、分。正交实验结果表明，不同配比下煤粉的燃烧速率和燃烧率有很大提高．前5rain的燃烧速率提高0．45～O．91mg／min，燃烧率平均提高2O左右；最优化条件是mc。：、1n【：D1n【J^一0．6：1：1，其中，CaCO。水平的变动对实验结果有显著影响；最优化条件下估算煤粉的燃烧率为53．15。关键词：煤粉；燃烧速率；燃烧率；正交实验中图分类号：TF538．6—3文献标志码：A文章编号：1674—3644(2008)05—0496—05喷入高炉内的煤粉燃烧效果直接影响整个冶添加物质。炼过程，而在煤粉中添加某些物质来改善其燃烧稀土氧化物是

3、近几年来研究较多的物质，作性能是一种非常有效的手段。用于实验研究的物为催化剂加入可抑制脱氢缩合反应]，促进脱碳质比较多uJ，如卤化物(NaCI，MgC11，FeC1。和反应，从而有效改善煤粉的燃烧，反应结束后最终CaFz)、碳酸盐(CaCO。，MgC()。)、氢氧化物以原形式残留于试样中，不影响高炉的正常生产。(NaOH，KOH等)、氧化物(MnO)及稀土氧化物碱金属具有较强的促进煤粉燃烧的特性，但(La2O，CeO2)、硝酸盐(NAN()。，KNO。)等，这些碱金属是高炉较忌讳的元素之一，其在高炉内循基于单种物质的研究结果表明，加入的物

4、质在一环富集]，很难排出，富集过剩则会严重影响高定程度上改善了煤粉的燃烧性能，促进了煤粉的炉的正常生产，因此实验中不考虑添加此类物质。燃烧，但是，有些物质却是高炉所忌讳的，如含综合上述分析，本实验拟选取CaCO。、易分碱金属一类。·解氧化物(MnO。)和稀土氧化物(LaO。，CeO)作本研究结合高炉生产实际，在实验室条件下，为混合添加物质。分析了煤粉中添加不同化学性质的物质对煤粉燃2实验方案烧性能的影响以及混合添加物质的最佳配比。2．1实验原料1添加物质的选取所用煤粉样品由3种原煤混合而成。实验碳酸盐类物质在高温条件下(902C)能发生中

5、，先将原煤磨制成粉，粒度在200目左右，再根分解反应释放出CO，同时CO能与煤粉中的C据喷吹要求配制成灰分含量小于10．3的实验进一步发生化学反应生成CO，从而有利于煤粉用煤粉，并添加不同比例的混合物质用于燃烧实的燃烧。验。实验煤粉工业指标分析如表1所示。MnO有如下的分解反应过程]：MnO一表1实验用煤粉的工业指标Mn2O3，Mn2O3__+Mn3Oi，Mn3OdMnO在Table1Industrialindexesofpulverizedcoalforexperiment常压下的分解温度分别为440。875，1608。C，在分解过程中

6、释放出活性氧，高温条件下其与C发生化学反应，有利于煤粉的燃烧，此外．第一分解在实验用煤中添加的CaCO。，MnO，CeO和温度也与煤粉的着火点温度度比较接近。因此，I．a0。均为化学试剂，其含量(叫)分别为99．09／6，从温度条件和分解过程来看，可选取Mn()作为85，99．0和99．99。收稿日期：2008—06—20作者简介：彭其春(1964)，男，武汉科技大副教授，博士．Emai2008年第5期彭其春。等：高炉用煤粉混合添加剂的实验研究2．2实验方法和实验装置不同加入物质对着火点、放热峰值和燃尽时先采用差热一热重(TG／DSC)分

7、析法分析添间的影响如图2～图4所示。加物质对煤粉燃烧性能的影响，并确定添加物质芝。的组成；随后在恒温(950。C)条件下进行煤粉正508交燃烧实验，并以燃烧率作为参考指标考察不同要506配比下煤粉的燃烧状况，以确定混合物的最佳配504502比。由于高炉风口前的温度高于950oC，通过对500l_lllll上述添加物质的分析可知，在实验室条件下，正交燃烧实验温度选择950℃即可。TG／DSC分析采用的是NETZSCHSTA449CWCT一2综合热分析仪，升温速率为10℃／min，空气气氛下燃烧。煤粉燃烧装置如图1所示，实验过程中的相关数据可

8、由电脑直接记录并存盘待分析，其中，电子天平的精度为0．0001g。蓁图4不I司加入物质对燃尽时间的影响Fig．4Effectofdifferentadditivesonburn~outtime