甲烷掺混对正庚烷扩散火焰中碳烟结构及氧化活性的影响

基于正庚烷层流扩散火焰系统以及热泳取样和探针取样系统,结合透射电子显微镜和热重分析技术,研究了甲烷掺混对碳烟颗粒的微观形貌、纳观结构和氧化活性的影响.研究结果表明,随着甲烷添加比例增大,碳烟的分形维数和平均基本粒子直径减小,表明碳烟颗粒的团聚程度下降,且生长受到抑制.此外,随甲烷添加比例增大,碳烟颗粒的微晶片层尺寸减小,曲率和层间距增大,表明碳烟颗粒的纳观结构有序度降低.另一方面,随着甲烷掺混比例从0增加到30%,碳烟样品的表观活化能减少了19.5 kJ/mol,氧化反应特征温度下降了20℃左右,表明氧化反应活性提高.氧化活性的升高与碳烟颗粒纳观结构有序度的下降和分形维数减小有关.

我国焦炉煤气直接还原技术发展前景探讨

钢铁行业碳排放占全国工业领域碳排放的15%~20%,为了企业的生存和发展,必须采取降碳措施。我国是焦炭生产大国,焦炉煤气资源丰富。钢铁企业利用焦炉煤气生产直接还原铁,配合CCUS技术,吨钢碳排放可以大幅降低,应用前景大为可观。

低比例甲醇掺混下氨/甲醇燃烧的化学机制和N_(2)O生成分析

为探究氨燃料减少温室气体(GHG)排放的效益,克服氨点火能量较高、层流火焰速度较慢的缺点,使用Chemkin构建化学反应器网格(CRN)仿真模型对低比例甲醇(0~10%)与氨掺混燃烧进行组分演化、产物生成速率和敏感性分析,利用化学反应动力学,分析N_(2)O生成和还原机理。结果表明:纯氨燃烧在当量比为1.1~1.2时,可同时降低NO、未燃NH_(3)和N_(2)O的排放,较纯甲醇燃烧可减少70%以上的温室气体排放;当量比超过0.9时,氨燃烧的GHG排放始终低于纯甲醇燃烧。加入甲醇能有效控制N_(2)O生成,进一步降低GHG排放。在富燃条件下,甲醇的添加促进了H的生成,使N_(2)O消耗增加;在贫燃条件下,甲醇的增强抑制了NH的生产,使N_(2)O生成降低。另外,提高压力和温度也能有效降低温室气体排放。

Mg在CO_(2)/Ar混合气体中的双反应区燃烧模型研究

Mg粉/CO_(2)是实现火星探测原位资源利用的理想推进剂。针对Mg颗粒在含CO_(2)混合大气中燃烧,基于火焰层假设,建立了Mg在CO_(2)/Ar混合气体中的双反应区燃烧模型,分析了Mg在CO_(2)/Ar燃烧过程中各组分质量分数、各组分流量、颗粒和火焰层的温度分布,研究了环境压强、CO_(2)质量分数、环境温度和颗粒粒径对燃烧特性的影响。结果表明:环境压强增大,颗粒温度增大、火焰层温度变化不大。在环境压强低于20 kPa时,火焰层半径随环境压强升高快速增大,颗粒燃烧时间随环境压强升高快速变短,随后都基本保持不变;CO_(2)质量分数增大,颗粒温度与火焰层温度升高、火焰层半径减小、颗粒燃烧时间缩短;环境温度增大,颗粒温度变化不大、火焰层温度升高、火焰层半径减小、颗粒燃烧时间延长;颗粒粒径增大,颗粒温度与火焰层半径变化不大、火焰层温度降低、颗粒燃烧时间延长。

煤矿低浓度瓦斯热氧化中蜂窝陶瓷燃烧流场数值计算

为研究煤矿低浓度瓦斯在蜂窝陶瓷燃烧流场内流动、燃烧、传热反应,借助数值模拟手段,建立了包含周期性条件、甲烷燃烧机理、湍流-层流流动特性的矩形微通道模型,通过对其变参数分析,解析预混气体流速、甲烷体积分数和预混气预热温度变化对蜂窝陶瓷燃烧流场的影响。结果表明:预混气体流速主要影响燃烧流场内的火焰面传播速度和最高火焰温度,速度越大,火焰面前沿的温度梯度越大;甲烷体积分数的降低导致火焰面位置明显后移,火焰面处峰值与化学反应速率明显下降,流场内的温度下降;预混气进气温度提高时,火焰的峰值温度上升,化学反应速率增大。

生物质燃料用于铁矿烧结的研究进展

生物质燃料由于来源广泛、储量巨大且具有高发热值、高纯度、低成本的优势而具有良好的应用前景,其应用于烧结生产也是钢铁行业低碳绿色高质量发展的重要途径之一。本文从原料制粒、烧结过程、烟气减排三个方面对生物质燃料在铁矿烧结工艺中的应用进行系统性的归纳与分析。在原料制粒方面,生物质燃料相较于焦粉和无烟煤,在烧结生产时需要配入更大的水分,根据生物质燃料的种类该水分配比可能需要增加1%~5%。在烧结过程方面,受限于燃烧特性,生物质燃料替代焦粉的比例不宜过高,一般为10%~40%,进一步提高该配比则会出现烧结矿成品率和转鼓指数、烧结机利用系数的显著降低。在烟气减排方面,生物质燃料在降低烧结烟气中CO、NO_(x)、SO_(x)、粉尘和二噁英等有害污染物排放量方面作用显著。对于大规模工业化应用,仍需继续加深理论与试验探索,进一步提高生物质燃料的可获得性,统筹生物质燃料回收加工处理的配套产业,并加大包括投资鼓励等政策支持。

降低新钢烧结机固体燃耗消耗生产实践

烧结工序占钢铁联合区企业工序能源总消耗的10%~15%,降低烧结燃料消耗对新钢降本增效起着至关重要的作用。通过优化铁料配矿结构、优化工艺参数以及减少上料系统缓料频次,达到了提高烧结工艺产量、降低耗能的目的,烧结矿固体燃料吨耗下降了6.09 kg,取得了良好的经济效果。

兰炭替代焦粉应用于铁矿烧结的试验研究

为了开发清洁价廉的燃料用于铁矿烧结以缓解钢铁行业控煤、减煤政策实施,同时围绕“碳中和、碳达峰”的国家战略需求,本文采用兰炭替代部分焦粉作为烧结燃料,通过优化配料和粒度优化的方法,重点研究兰炭不同替代比及粒度对烧结矿质量性能指标的影响。研究结果表明:当兰炭替代焦粉占比为60%,且控制兰炭≤0.5 mm粒级占比为10%时,烧结矿的性能指标最佳;此时烟气中CO_(2)、SO_(2)的排放量分别降低了0.98%、3.706×10-3%,但NO_(x)的排放量增加了9.49×10-4%。矿物显微结构分析表明,控制兰炭≤0.5 mm粒级占比有助于烧结矿质量的提升。

氢气对掺氢正庚烷扩散火焰中碳烟特性的影响

基于正庚烷层流扩散火焰实验系统,结合热电偶测温技术、比色法测温技术、探针采样技术、发动机排气颗粒物粒径谱仪以及热重分析系统,研究了氢气添加量对碳烟体积分数分布、碳烟颗粒数密度、粒径分布以及氧化活性的影响规律.研究结果表明,由于添加量较低,氢气添加量对火焰温度的影响不明显;正庚烷扩散火焰中碳烟体积分数分布呈现中心高边缘低的规律,氢气的加入没有改变碳烟体积分数的分布特性,但降低了碳烟体积分数峰值,同时还降低了碳烟颗粒数密度峰值,并显著减小了碳烟颗粒粒径,表明氢气的加入可以抑制正庚烷扩散火焰中的碳烟生成;氢气的加入强化了火焰中碳烟的氧化,因此提高了被取样碳烟进一步氧化反应的活化能,降低了被取样碳烟的氧化活性.

高炉煤气产生量与消耗量动态预测模型及应用

针对钢铁企业高炉煤气产生量和消耗量波动频繁,难以有效预测的问题,应用小波分析方法将高炉煤气产生量和消耗量历史数据经剔除"噪声"后分为趋势数据和波动数据,并结合高炉实际运行工况,建立一种具有时序更新和自我修正功能的最小二乘支持向量机(Lssvm)高炉煤气动态预测模型.以一座容积为3 200 m3高炉的煤气产生量和相应的热风炉煤气消耗量作为样本数据,对8 h内的煤气产生量与消耗量进行了动态预测.结果表明:采用小波分析后的Lssvm预测模型绝对平均误差降低到2.77%,Update_Lssvm模型预测高炉煤气产量精度达到1.55%,热风炉高炉煤气消耗量精度达到4.23%,解决了变工况下高炉煤气产生量和消耗量预测随机性问题.与其他预测模型相比,Update_Lssvm模型预测精度明显提升.该模型不仅具有泛化能力,也为高炉煤气优化调度提供了理论依据.

高温低氧空气燃烧(HTAC)技术在我国冶金工业中应用的现状分析

简述了我国冶金工业开发应用高温低氧燃烧 (HTAC)技术的基本情况。从预热方式的选择、蓄热体的选用、蓄热室的布置以及燃烧过程的控制等方面 ,分析了该技术在冶金工业中的应用特点。指出了该技术在冶金工业应用中需在炉型设计、开发经济实用的低 NOx 排放工程技术。

微波场中无烟煤和烟煤电磁性能研究

对无烟煤和烟煤在2-18 GHz微波频段间的电磁性质及其变化规律进行了系统分析和研究。结果表明,无烟煤和烟煤均属于电阻型吸波材料,电磁能主要衰减在材料电阻上。无烟煤的电磁性能优于烟煤,在微波冶金常用的2.45 GHz处,更适宜用无烟煤作还原剂,达到快速升温进而还原的目的。本结论对微波冶金研究工作有一定的指导意义。

沥青浆体燃料及其燃烧试验

介绍了两种最新研究开发的沥青浆体燃料：硬沥青—水浆和沥青乳化燃料；并报道了这两种新型燃料的实验室规模燃烧试验和性能试验结果。试验表明，它们的燃烧特性十分接近于重油，完全可以在冶金工业炉窑上代油应用。

平展流燃烧湍流场的数值模拟

将旋转离心力的作用引入k -ε湍流双方程模型中 ,在平展流内的强旋有回流区采用轴对称的圆柱坐标 ,其他区域采用直角坐标的组合坐标系统 ,有效地解决了对平展流燃烧流场的数值模拟。数值模拟结果得出 ,旋流数愈大愈有利于稳定平展流的形成 ,而消耗的动力愈大 ;喇叭口曲率半径的增大亦有利于稳定平展流的形成 ,但燃烧器烧嘴砖厚度亦增大。提出在设计平展流燃烧器时 ,旋流强度取1.2～ 2 .0 ,扩散喷口曲率半径取 (0 .8～ 1.5)D0

炼铁除尘灰再利用方法研究

阐述了当前炼铁除尘灰各种再利用方式的特点,分析了各种利用方式的科学性。分析认为,除尘灰与粉煤一同喷入高炉的利用法优于重返烧结、球团工艺参与配料造块方法,该喷吹方法对鞍钢现行的高炉综合喷吹技术是最佳选择。

高温低氧空气燃烧火焰观察实验研究

介绍了一台用于研究火焰特性的热态实验装置。观察了丙烷在不同预热空气温度及不同含氧浓度气氛中的火焰特征。实验中 ,采用电加热法预热助燃剂 ,预热温度变化范围为 380～10 0 0℃ ;采用掺氮气的方法调节助燃剂中氧的体积浓度 ,其变化范围为 2 1%～ 2 %。实验表明助燃剂温度及其含氧量对火焰特性有非常显著的影响 ;高温低氧条件下的火焰特性与传统燃烧火焰特性迥然不同。最后对工业炉窑采用高温低氧空气燃烧方式将产生的效益进行了讨论。

平面铁基Al_2O_3陶瓷涂层的SHS/PHIP法制备

利用燃烧合成结合准热等静压(简称SHS/PHIP)技术在钢板表面制备金属陶瓷复合涂层。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)、硬度仪及抗热震性测试仪等测试手段对合成的涂层进行了研究。结果表明:涂层主要是由α-Al2O3相、FeAl2O4(FeO.Al2O3)相组成的金属陶瓷复合体系,其显微组织均匀致密,涂层与基体间为冶金结合,硬度是基体的2.5倍,抗热震试验显示涂层具有良好的结合力。

基于标识解析应用体系的全流程煤气精细化管理实践

针对传统煤气管控系统计量点标识不统一、煤气管网波动大管控难、缺乏自主可控的PLC的自动化控制系统等问题,提出基于标识解析应用体系的煤气精细化管理方法,并经过构建工业互联网标识解析应用体系、单炉窑燃烧优化、炉窑群煤气消费系统优化及煤气管网精细化管理、煤气储柜PLC自主可控4个阶段,实现降低煤气消耗、减少煤气排放的目标。

热值仪测量值波动分析及解决办法

本文对焦炉煤气热值分析系统进行了介绍,并对热值仪测量值异常波动进行了分析,找出了热值测量值异常波动规律,分析异常波动的原因,并提出用最小成本解决异常波动技术方案。

平展流燃烧过程的传输特性研究

分析了平展流内的温度分布、组分浓度分布及温度分布规律 。