武钢7.63 m焦炉上升管荒煤气温度变化规律研究

为研究武钢7.63 m焦炉上升管余热利用工程实施的可行性,对2#炭化室上升管根部和桥管处荒煤气温度进行连续在线检测。分析发现:上升管根部荒煤气温度在整个结焦过程呈现类似Z字型周期变化规律,最高温度发生在推焦前烧石墨阶段,达1300℃~1400℃,整个结焦周期的平均温度约为771℃;桥管处荒煤气温度仍保持较完整的周期性规律;7.63 m焦炉单孔炭化室荒煤气产量为1156.42 m^(3)/h,一个结焦周期内单孔炭化室荒煤气可利用理论热量约13.76 GJ,工程理论吨焦产汽量(1.6 MPa低压饱和蒸汽)为108 kg。

两段加热式双联火道内燃烧特性的数值模拟

【目的】分段加热耦合废气循环在大型焦炉中应用较广,但对空气过量系数和配风比的优化研究不足。【方法】利用CFD方法研究了不同过量空气系数和配风比下焦炉煤气在两段加热式双联火道中的燃烧特性。【结果】结果表明,配风比为65∶35时,各可燃组分的消耗速率最低,最高温度沿高向的衰减最少,温度均匀性最好。且在过量空气系数α≤1.35的范围内,高向温度呈现相似的分布。其中,α=1.25时火焰温度最低。NO_(x)浓度随配风比的增加而提高,随α增加而降低。综合分析,α=1.25与配风比65∶35组合形成的空气供给方式最好。焦炉煤气中的不同可燃组分的消耗速率不同,氢气最快,CO最慢。如将氢气分离用于发展氢能产业,剩余可燃组分形成的火焰会更长,有利于改善高度方向温度分布均匀性。

黑龙江省典型炼焦煤的煤质特征与成焦特性研究

虽中国煤炭资源丰富但优质炼焦煤资源有限,科学合理配煤不仅是保证焦炭质量和满足焦炉生产要求的基本措施,也是合理利用煤炭资源、节约优质炼焦煤的有效途径,因而选取黑龙江典型炼焦煤开展煤质特征与成焦特性研究,以期为炼焦配煤提供基础技术支撑。结合典型炼焦煤的煤质特征与成焦特性的指标评价并配合小焦炉实验,从镜质体反射率分布、焦炭显微组分对焦炭强度的影响以及流动度指标与其他特性指标的相关性等方面研究煤化程度、煤岩组成等性质对焦炭质量的影响。研究表明:所采集的炼焦煤均为混煤,其黏结性较好但流动性较差,且流动度与黏结指数、胶质层最大厚度和镜质体反射率等的相关性较差;对于混煤而言,不能单纯地分析吉氏流动度或煤岩指标对焦炭冷热强度的影响;通过对焦炭显微光学组织的分析,发现出炉焦炭的各向同性组织与细粒镶嵌状组织之和占比超过75%,导致焦炭强度偏低、质量较差;炼焦煤的黏结指数较高,表明煤样中塑性体黏结惰性物质的能力较好,但煤样的吉氏流动度较低,说明黑龙江省内炼焦煤塑性体的流动性不佳,在成焦过程中不利于塑性体与煤粒间或与惰性物质之间的相互融合,可能与煤样中混入较多的低变质煤有关,建议配入具有宽塑性区间、高流动度、较高惰质组含量的煤样对配合煤的结构进行优化以提高配合煤塑性体的黏结性。

钙基干法脱硫在干熄焦的应用实践

介绍了干熄焦排放烟气的来源及特点,针对某干熄焦装置钙基干法脱硫过程中出现的脱硫剂Ca(OH)_(2)消耗量大、Ca(OH)_(2)输送管道堵塞及喷钙卸料阀下料量偏小或不下料等问题,进行了原因分析,并采取了相应的解决措施,实现了节约Ca(OH)_(2)用量和稳定生产操作的目的。

高温下制焦温度对煤焦气化活性的影响

研究了高温下扎莱诺尔、后布连、东胜、西山和沈阳五种煤焦的碳转化率和气化速率与制焦温度的关系 ,并考察了气化温度对不同制焦温度下所制得扎莱诺尔煤焦气化活性的影响。实验表明 :制焦温度对煤的气化活性的影响不尽相同 ,在较低的制焦温度 10 0 0℃下 ,五种煤焦表现出很大的气化速率和碳转化率的差距 ,但随制焦温度的提高煤焦的气化活性下降 ,制焦温度在 12 0 0℃时 ,四种煤焦的气化速率逐步接近 ,当制焦温度达到 140 0℃时 ,除沈阳煤外 ,四种煤焦的气化反应速率与碳转化率分别趋于相同。从五种煤以及不同制焦温度下所制得相应焦的SEM分析发现 ,当制焦温度超过相应煤灰分的软化温度时 ,制焦温度将直接影响焦中矿物质的分散程度及聚集状态。随着温度的提高 ,矿物质颗粒也开始从初始的随机分散分布发展到团聚 ,温度越高 ,聚集态的矿物质颗粒尺寸越大 ,其催化作用也越弱。在高温下灰份的熔融是制焦温度影响煤焦气化速率的最重要原因之一。

炼焦煤显微结构在热转化过程中的变化规律研究

深入研究炼焦煤显微组分在热转化过程中的变化规律,对揭示焦炭光学组织的形成过程和优化配煤结构具有重要意义。利用煤岩学研究方法系统研究3种典型焦煤的煤质与岩相特征、焦炭光学组织特性、镜质体反射率分布对光学组织的影响以及焦炭光学组织在热转化过程中的演变规律。结果表明:焦炭的反应后强度与其粗粒镶嵌、纤维状和片状组织的含量呈正相关关系。3种焦煤的镜质体反射率区间0.95%~1.35%含量大小为JM-3>JM-2>JM-1,>1.35%区间的含量关系是JM-1>JM-2>JM-3,仅从煤的镜质体反射率区间分布情况还不能准确预测焦炭的质量。在胶质体软化熔融阶段以各向同性组织和丝质及破片为主。随着热解温度的升高,煤中的各向同性组织含量大幅降低,镜质组等活性组分逐渐发生反应、熔融等形成镶嵌类、纤维状和片状组织。焦炭中的镶嵌类和纤维状光学组织主要形成于高温下的焦炭缩聚反应阶段,在该反应过程中丝质及破片类组织中的部分活性组分继续发生转化形成镶嵌类组织。

干熄焦低料位运行的降阻增效工艺改进

介绍了某焦化厂解决热回收焦炉140 t/h干熄焦生产能力不足问题。在干熄焦生产过程中存在风量小、阻力大、排焦温度高、容易浮焦等问题。主要是从工艺角度出发,通过浮焦产生原因分析,提出低料位运行模式,从根本上解决浮焦问题。并通过1年多的运行实践,不断摸索完善低料位工艺管理制度,尽量消除不良影响因素,保证干熄焦安全高效运行。

宝钢焦炭质量预测模型 Ⅱ.焦炭质量预测模型的建立和应用

在总结国内外焦炭质量预测模型的基础上 ,采用改进的GMDH方法 ,以大量SCO(SimulatedCokeOven)炉炼焦试验数据为基础 ,建立了适用于宝钢的SCO炉焦炭质量预测模型 ,再校正到生产焦炉。实践表明 ,该模型能很好地预测大生产焦炭质量 ,指导宝钢炼焦配煤生产。预测平均偏差DI1 501 5为 0 1 6 % ,CRI 0 65 % ,CSR 0 82 %。

宝钢焦炭质量预测模型 Ⅰ.影响焦炭热性质的因素

根据 19种单种煤和 6 4个配煤方案在模拟焦炉 (SCO炉 )上的试验 ,研究了原料煤性质对焦炭热性质的影响。结果表明 ,煤中的无机组分对焦炭的热性质影响也较大 ,矿物质催化指数MCI与焦炭的热性质存在较好的线性关系。配合煤的煤质指标中 Vd、Ad、Std 具有较好的加和性 ,G、lgMF在一定范围内具有加和性 ,Y值、奥亚膨胀度(全膨胀a+b) 的实测值高于其加和值。

无烟粉煤成型块炭化行为及热解气体生成规律

采用自制炭化装置研究了含有球化剂和黏结剂的无烟粉煤成型块在炭化过程中的收缩特性,用显微热台考察了煤微粒热解时微粒面积随温度变化的关系,用GC考察了型煤炭化过程中热解气生成规律。研究结果表明:无烟粉煤成型块在炭化过程中分别在150℃和600℃左右有明显的收缩峰,其炭化分为不同于烟煤的5个阶段,即干燥-预热-软化阶段(<480℃)、热分解开始阶段(480～550℃)、热解-黏结阶段(550～600℃)、固-胶体固化阶段(600～630℃)和固化型煤收缩阶段(600～900℃)。其中第2阶段热解气中的CO2、C2H4、C2H6、CO和CH4含量达到45.62%;第5阶段析出的气体开始以CH4和H2为主,后期主要是H2。

炼焦机理和焦炭质量预测的研究进展

综述了煤的热塑性、炼焦机理和焦炭质量预测的研究进展。煤的化学结构如煤中镜质组的烷基侧链和移动氢的含量决定了煤的热塑性,核磁共振、质子磁共振热分析、拉曼光谱和电子顺磁共振谱等从分子水平解释煤的热塑性、配合煤的相互作用和炼焦机理。塑性成焦机理认为,良好的氢传递和分子重排是炼焦中获得优质焦炭的重要条件,塑性成分在焦炭光学组织形成中非常关键,改变加热速率可使煤的光学组织形成机理改变。碱度指数(modified basicity index,MBI)、复合焦势(composite coking potential,CCP)和组合煤指数(combined coal index,CCI)等参数可精确地预测焦炭反应后强度和焦炭反应性。矿物质对焦炭强度的影响是研究热点,控制焦炭的裂纹和尺寸是未来焦炭质量的要求。

不黏煤改性及配煤炼焦优化

利用自主研发的煤粉改性剂对非炼焦煤进行改性后配煤炼焦,可以达到有效利用非炼焦煤的目的。通过40 kg焦炉试验研究表明:直接加入4%的无烟煤和6%的长焰煤后,焦炭质量变差,然而,加入煤粉改性剂对其改性后炼焦,焦炭质量改善;当煤粉改性剂量低于或高于配合煤质量的0.08%时,焦炭质量改善幅度较小;当煤粉改性剂量达到0.08%时,焦炭质量改善明显,其M40提高5.94%,M10降低7.12%,CRI降低4.61%,CSR提高11.42%,接近原配合煤的炼焦指标,符合生产要求。

图像在线测量法研究煤热解过程中的膨胀与收缩特性

采用实时在线图像采集及计算机图像处理技术研究了不同条件下的型煤在热解过程中的膨胀与收缩特性.结果表明,400 ℃左右时型煤开始发生收缩,400 ℃～550 ℃和650 ℃～800 ℃是型煤发生收缩的两个高峰阶段,1 000 ℃体积收缩率达32%～44%.型煤的体积收缩大小主要与挥发分和灰分质量分数有关,型煤体积收缩率随着挥发分的增加而线性增大,随着灰分的增加而线性减小.横向、体积收缩率随着型煤密度的增大而减小;最大膨胀率和收缩率与密度成线性关系,随着密度的增大,最大膨胀率增大而收缩率减小.

煤中混入氧化锌高温焦炉煤气脱硫行为的研究

在热力学模拟结果的基础上 ,利用在炼焦煤中添加氧化锌进行焦炉煤气均相脱硫的行为的研究。实验结果表明 :在炼焦前期 ,煤中添加氧化锌可以有效抑制煤中硫的释放 ,实验所用煤样中的最佳的氧化锌添加量是理论计算所需量的 1 4倍。在炼焦后期 ,由于焦炉煤气中氢气的作用 ,半焦中硫化锌和氧化锌开始分解 ,气态锌和H2 S随焦炉煤气的温度降低又生成硫化锌 ,从而实现了焦炉煤气的脱硫 ,而且对焦炭质量的影响很小 。

流化床半焦等温热重CO_2气化动力学研究

采用等温热重法对４００～９００℃温度下流化床制得的神木煤半焦进行了ＣＯ２气化动力学研究。结果显示，排除反应初始阶段脱挥发分的影响后，不同制焦温度下的半焦的气化反应活性基本相同，这是由于所用热重实验条件下半焦脱挥发分后得到的焦具有相近的孔结构及活性点浓度造成的。实验得到了流化床半焦在９５０～１０５０℃范围内的气化动力学参数。

配焦粉炼焦的焦炭冷、热态性能研究

配加焦粉炼焦的焦粉细度、配量对焦炭质量,尤其焦炭的热态性能的影响,进行了试验分析,明确了焦粉细度和配量的变化对焦炭质量的影响趋势,更好的指导配焦粉炼焦的生产。

焦炭反应性及反应后强度预测模型研究与分析

以研究炼焦煤性质与焦炭反应性、反应后强度之间的数学关系为目的,通过胶质体和中间相形成动力学解析导出模型的主要影响因子,以煤的变质程度、煤岩组成、粘结性、灰分及K2O和CaO含量等因素为自变量,由25种工业用煤的炼焦试验,建立出预测模型,并得出壳质组使反应性增大及反应后强度降低;K2O催化作用强于CaO,且两者的催化作用均随煤的变质程度不同而不同等重要结论.

铁焦初始反应温度影响因素分析

通过在炼焦配煤中分别添加加拿大BLC、澳大利亚FMC和中国鄂西铁矿粉炼制铁焦,研究添加铁矿粉的种类及配比、入炉煤的性质和堆积密度等对铁焦初始反应温度的影响。结果表明,在配煤中添加10%铁矿粉所制铁焦的初始反应温度显著降低,其中添加鄂西铁矿粉所制铁焦的初始反应温度最低,比添加加拿大BLC铁矿粉所制铁焦的初始反应温度低54℃;铁焦的初始反应温度随铁矿粉中SiO2含量的增加而降低;随着炼焦配煤中添加铁矿粉比例的增加,铁焦的初始反应温度呈线性降低,当添加20%加拿大BLC铁矿粉时,铁焦的初始反应温度较未添加时低255℃;入炉煤的性质和堆积密度对铁焦初始反应温度的影响较小。

炼焦新技术的研究进展

综述了快速加热和煤调湿,添加塑料、生物质炼焦和焦化厂废物炼焦的煤料预处理技术,型煤、无灰煤技术、微波炼焦和炼焦工艺等新技术的研究进展,焦化厂节能与废物的再利用。

焦粉配煤炼焦的研究

在20kg实验焦炉进行焦粉配煤炼焦实验,结果表明,焦粉配煤炼焦是可行的,并可提高焦炭的块度和抗碎强度,同时优化了焦粉的最佳配量及最佳粒度。在此基础上,验证了在生产设备上添加3%～5%焦粉炼焦的可行性。