SIMULATION OF GAS AND LIQUID TWO-PHASE FLOW THROUGH THE BLAST FURNACE DROPPING ZONE

A three-dimensional mathematical model,based on differential balances of mass and momentum,hasbeen developed to describe the two-phase flow of gas and liquid through the dropping zone of the blast fur-nace.Agreement between observed and calculated values verifies the validity of this model.On the basis of this model,various parameters for the surrounding of the dry zone of Blast FurnaceNo.I-BF of the Beijing Iron and Steel Company have been computed,from which a diagram for demar-cation of fluidization of coke and flooding of slag has been proposed.

光热站辅助生物质燃气炉燃烧与升负荷优化大涡模拟

生物质燃气炉设计对于提高低碳能源整合利用具有重要价值,采用LES(大涡模拟)方法,分析热管区温度分布及升负荷时出口参数变化,提出敏感温度T_(a),并分析燃料增加比b对其影响,以焓降分析底部燃烧口角度及位置的影响,得出结论:增加底部入口后,烟气流动更加顺畅,热管进、出口管温度不均情况缓解明显。在升负荷时,烟气分布更加均匀,换热均匀性提升。b=3时,流量差异较小。当底部入口角度为60°,距离热管区域距离为0.135 m时,效果最佳。整体上,增加底部燃烧口在提升设备的运行效率的同时,能够显著改善运行安全性,具有较高的应用价值。

煤粉掺氨空气分级燃烧排放特性及炉内过程烟气特性试验

以往针对氨煤掺烧研究多集中在数值模拟及小型试验炉,大型试验炉上多为技术可行性的点工况试验。在一台50 kW自持燃烧下行试验炉中在不同工况下针对燃煤掺氨燃烧产物的排放和过程分布特性展开研究,重点分析了不同掺氨比例、燃尽风率及运行氧量的影响。为充分了解氨与煤燃烧过程中对NO生成的贡献,针对纯氨燃烧进行一系列试验。试验结果表明,空气分级燃烧可大幅降低燃煤掺氨燃烧NO的排放,掺氨比例为10%~90%时NO排放质量浓度在170~215 mg/m^(3),同纯煤燃烧NO排放质量浓度处于同一水平;最佳燃尽风比率维持在38%附近,继续增大燃尽风比率不会进一步降低NO排放,反而会导致燃烧不充分等负面影响。纯氨燃烧利用空气分级技术可以很好地控制出口NO浓度,但纯氨燃烧稳定性远不及氨煤掺混燃烧,运行氧浓度较低时易出现氨逃逸现象。燃煤掺混氨燃烧既可解决氨燃烧困难、出口NO排放浓度过高的问题,又可减少燃煤CO_(2)排放,是一项极具潜力的技术路线。

500 kA铝电解槽阴极方钢电渣焊工艺的研究及应用

分析了影响电渣焊焊缝质量的因素:焊接电压、电流密度、渣池深度、焊丝送进速度、熔嘴与阴极钢棒两侧之间的距离等,优化了相应的工艺参数,焊接实践表明:启动6个月炉底压降平均值降低15.4 mV、平均工作电压降低0.09 mV,外观质量有较大改观。

氨-煤在沉降炉中掺烧试验及氨的氧化动力学

发展先进的碳减排技术、实现双碳目标已成为能源领域最迫切的攻关难题。我国燃煤电厂碳排放占比很大。氨作为零碳燃料,在热值、合成、运输等方面具有显著优势。氨在燃煤锅炉中混烧是实现大规模利用的重要途径,然而大规模掺烧过程中NO_(x)排放控制将是未来面临的主要挑战之一。在沉降炉试验平台对氨煤开展混燃试验,研究温度(1000~1300℃)、空燃比(0.8~1.5)、掺烧比例(0~30%)等对NO_(x)排放的影响。结果表明,控制较低燃烧温度和空燃比是抑制氨向NO_(x)转化的关键。在空燃比1.5、掺烧20%氨工况下,1200和1300℃下NO_(x)排放量可达780×10^(-6)和1870×10^(-6)。随氨掺烧比例增加,NO_(x)排放水平线性增长,但整体燃料氮向NO的转化显著下降。借助详细化学反应机理(Glarborg 2018、Mendiara 2009、Konnov)计算结果表明,Konnov机理预测结果更接近试验结果。进一步采用Konnov机理讨论了燃烧温度、空燃比等变量对纯氨燃烧NO_(x)排放的影响,发现温度与NO_(x)排放浓度呈指数型增长,而空燃比由1.0提高至1.1时NO_(x)排放总量发生突变。引入混合因子讨论氧化剂与氨的混合水平对NO_(x)排放的影响,发现延长氨与氧化剂的混合距离能显著降低NO_(x)排放强度。

滴管炉中煤颗粒气化过程破碎特性研究

基于可视化成像技术,结合图像处理方法,研究滴管炉内不同粒径下福化印尼煤气化过程中破碎概率和破碎个数等破碎特性,并进行统计分析。结果表明,煤颗粒在滴管炉内下落过程中发生不同现象的破碎,其中中心破碎占主导作用,外围破碎发生较少,二者最显著的区别在于持续时间长短和是否改变原本颗粒的行为路径;按煤颗粒破碎时的破碎个数将其分成高破碎模式和低破碎模式,小粒径煤更易发生高破碎模式,即破碎个数更多,煤颗粒发生破碎的概率受最大拉伸应力与煤颗粒结构共同影响。

基于煤颗粒热态研究的滴管炉应用现状与开发方向

目前滴管炉系统以其体积较小、操作便利以及模拟性能较好等优点被广泛应用于煤的热解、气化与燃烧等热模试验研究,以深入了解煤样品的相关特性及反应动力学机理,并为实际工业生产过程的优化提供试验基础和理论指导。综述了近年来国内外将滴管炉应用于煤粉热模试验的研究进展,目前应用的滴管炉主要可分为3类:气化炉型常压滴管炉、加压滴管炉及两段式滴管炉,各类型滴管炉以其结构、功能的不同而被应用于不同试验研究。基于对3类滴管炉应用现状的分析和炉内颗粒沉降仿真模拟,进一步剖析目前滴管炉存在的主要问题,并提出了3点改进开发方向:扩展可模拟条件、加强全面温度监控、维持颗粒沉降稳定,以期使滴管炉系统能在未来相关研究中发挥更大作用。

红钢3号高炉安全快速停炉实践

介绍了红钢3号高炉在无预休风、未充分洗炉情况下,使用炉顶洒水枪降料面停炉的操作实践。通过“停炉前控制改善用料和精准负荷调控,加盖面焦时采用边缘布焦矩阵并控料线下料,以及降料面过程分阶段调控和合理出铁管理”等技术手段,高炉克服了洒水不均、顶温偏差大、频繁爆震等困难,历时11 h20 min安全降料面至风口区域,实现安全快速降料面停炉。

基于离子液体的单滴微萃取与石墨炉原子吸收光谱仪联用测定水中锑含量的研究

本文主要探究了单滴微萃取技术与石墨炉原子吸收光谱仪联合测定水中锑含量的方法。使用半水酒石酸锑钾配制锑(Ⅲ)标准溶液,使用直接浸入式单滴微萃取装置进行萃取,实现锑(Ⅲ)的富集。将萃取后得到的水样放于石墨炉原子吸收光谱仪中,测定其中锑(Ⅲ)的含量。文章通过实验对单滴微萃取条件和光谱条件进行了优化,结果表明:选用BPHA螯合剂,并将其浓度设定为8×10^(-5) mol/L,以600 rpm的速率进行磁力搅拌,可以达到最理想的萃取效果;将原子化温度设定为2000℃,原子吸收光谱效果最优。检出限为0.01μg/L,回收率范围在97.9%~104%,精密度良好。

回转式阳极炉液面下出铜方式的开发与应用

回转式阳极炉在阳极铜浇铸作业过程中存在铜水落差高、飞溅大、铜水温降大、浇铸结束后残余废铜多的问题。为了解决这些问题,贵溪冶炼厂设计了一种滑板出铜装置。实现了阳极炉底部出铜,大幅降低了出铜过程铜水落差、减少了废铜产出量,减少了铜二次冶炼成本。减少了燃料单耗,杜绝了铜水带渣可能,阳极板产品质量得到提升。

敞开式焙烧炉新型排烟架技术开发和应用

为解决敞开式焙烧炉传统排烟架压损大,压力分布不均的问题,通过开发新型排烟架,对排烟架的结构进行优化,保证排烟架内流场的均匀性,保证边火道的负压水平,从而降低排烟架压损。通过对新型排烟架的结构强度进行核验并对排烟架设备进行轻量化优化设计,做到了降低排烟架重量。生产实践采用新的排烟架技术,总管压力由-1200 Pa左右降低至-800 Pa左右,实现了节能降耗、提质增效目的。

箱式工业电阻炉加热的多流制牵引供电系统稳压方法

为提升箱式工业电阻炉加热的多流制牵引供电系统供电性能、减少电炉电压波动和负荷电压最大跌落值,提出箱式工业电阻炉加热的多流制牵引供电系统稳压方法。将大量直流电压并联运行,将其导向牵引负荷供电,在此基础上保持直流电压的稳定性,通过下垂实现电流环路的抑制,将电压补偿引入传统下垂控制中,防止电阻炉电压跌落;使用模块化多电平矩阵变换器FFTS专有“储能”特点,建立FFTS直流回路模型,通过直流电压波动抑制原理抑制直流电压波动,实现多流制牵引供电系统稳压运行。经实验验证,该方法能有效减少工业电炉燃烧电压不稳状态,提升供电系统供电性能;减小系统电压波动以及负荷电压的最大跌落值。

配煤燃烧过程中煤灰熔融性研究

采用灰熔点较低的神华煤和较高的准格尔煤以及这两种煤组成的混煤在沉降炉内进行实验,模拟实际电站锅炉内结渣的形成过程。采用SEM、XRD技术对煤粉和灰渣的微观形貌和晶相成分进行分析。结果表明,准格尔煤粉中包含的大量高岭石和勃姆石为莫来石的大量生成提供了条件,神华煤中不含勃姆石,高岭石的含量也不多,莫来石的生成量很少。莫来石在高温下遇到石灰石的分解产物CaO,要与之反应生成钙长石,这是神华煤灰渣中没有检测到莫来石衍射峰的主要原因。莫来石是一种高熔点矿物(1 850℃),能显著改善煤灰的熔融温度,神华煤灰渣中不含莫来石,灰渣中缺少大量能在其熔融过程中发挥"骨架"作用的成分,这是导致神华煤灰熔融温度较低的一个重要原因。

不同灰成分的低熔点煤灰熔融性调控机理研究

通过灰熔点较低且接近的两种煤与灰熔点较高的天池煤混配,结果表明,在含铁类矿物质较低的小屯煤与天池煤的混煤中,混煤灰熔点随天池煤混入比例的增加而提高,含铁类矿物质较高的宁鲁原煤与天池煤的混煤灰熔点随天池煤混入比例的增加没有明显变化。通过XRD分析配煤中矿物质的转变过程,结果表明,宁鲁原煤灰中含有的钙铁类矿物质(如赤铁矿、硬石膏)抑制了莫来石的生成,缺少作为骨架支撑作用的高熔点莫来石,煤灰的熔点得不到显著提高。最后将配煤在沉降炉中进行实验模拟电站锅炉的结渣过程,并使用SEM分析灰渣的微观形貌,发现与宁鲁原煤相比,小屯与天池煤的混煤更能显著改善结渣特性。

低阶煤低温热解半焦在模拟高炉喷吹条件下的燃烧性能

采用自制固定床热解装置在隔绝空气的条件下制备神木长焰煤热解终温分别为400℃、450℃、500℃及550℃的热解半焦,利用管式沉降炉模拟高炉喷吹条件研究神木长焰煤低温热解半焦的燃烧性能,并考察了热解终温、半焦喷吹粒径以及燃烧反应温度对半焦燃烧性能的影响。研究表明：低温热解半焦的燃烧性能优于实验所选用无烟煤的燃烧性能,半焦的燃烧性能与其燃料比之间存在负相关关系,即燃料比越高,燃烧性能越差;降低热解终温、减小半焦喷吹粒径以及提高燃烧反应温度均能改善半焦的燃烧性能,当热解终温为400℃、喷吹粒径100～200目、燃烧反应温度为1100℃时半焦的燃尽度最佳为96%。本实验半焦制备及燃烧条件与现有低温热解和高炉喷吹工艺相符,且热解半焦各项性能均符合喷吹用煤指标。

球团竖炉内气流运动规律的实验研究

根据相似原理建立'导风墙-烘干床'式球团竖炉冷态模型实验台,根据实验数据绘制流网图,从而判断竖炉内气流分布状况,得到竖炉操作参数对炉内气流运动的影响规律:竖炉结构参数一定,流入风量比k决定着气流分布:当流入风量比等于临界风量比时,焙烧风和冷却风分别全部流入焙烧带和导风墙内,此时,竖炉处于临界工况;由临界工况开始增加焙烧风或减小冷却风,则开始有焙烧风下行进入导风墙,且k愈大,下行的焙烧风量愈大;由临界工况开始减小焙烧风或增加冷却风,则开始有冷却风上行进入焙烧带,且k愈小,上行的冷却风量愈大;上行冷却风和下行焙烧风中只有一种情况发生或均不发生·

煤快速热解焦的微观结构对其气化活性的影响

在滴管炉内对中国三种不同煤阶的典型煤种在800～1 400℃进行快速热解实验,利用XRD和氮气气体吸附法对所得煤焦进行微晶结构和孔隙特征分析,在热重分析仪上进行CO2气化反应活性的测定,研究不同热解温度煤焦结构特性与气化活性之间的关系。结果表明,随着热解温度的升高,内蒙古褐煤焦和神府烟煤焦的比表面积在1 200℃达到极大值,但气化活性却相对较低;遵义无烟煤焦在800～1 200℃气化活性逐渐提高,但比表面积在900℃达到极大值,表明煤焦比表面积与气化活性不存在严格关联。煤焦碳微晶结构变化所反映出煤焦石墨化进程与煤焦气化活性随热解温度的变化具有一致的变化趋势,表明快速热解煤焦的碳微晶结构变化对煤焦气化活性的影响更大。

混煤燃烧过程中的交互作用:掺混方式对混煤燃烧特性的影响

在沉降炉上开展了高、低挥发分煤不同配比(贫煤掺混烟煤比例0,25%,50%,75%,100%)下混煤燃烧特性实验,研究了"炉外"和"炉内"两种掺烧方式对混煤燃尽与NO_x排放特性的影响。结果表明,混煤燃烧过程中烟煤对贫煤存在促进和抑制两种作用,两者的竞争共同决定了混煤的燃尽特性。"炉外"掺烧方式下,掺烧烟煤比例较小时,促进大于抑制作用,有利于混煤燃尽;进一步提高烟煤掺烧的比例,抑制作用增加并大于促进作用,不利于混煤的燃尽;NO_x排放量随烟煤掺烧比例增加基本呈线性增加规律。掺烧烟煤比例控制在25%以内有利于提高混煤燃尽率;掺烧烟煤比例为75%时,混煤燃尽率显著降低。"炉内"掺烧方式下,混煤燃烧中的促进与抑制作用会同时减弱;掺烧大比例烟煤时,烟煤与贫煤混合越晚越有利于混煤燃尽;NO_x排放量随着烟煤延迟混合而逐渐降低。"炉内"掺烧烟煤且烟煤延迟送入炉内有利于混煤燃尽率,且NO_x的排放降低明显;而贫煤延迟送入炉内则会导致混煤燃尽率进一步降低,但NO_x排放降低程度低于前者。

气化参数对气流床粉煤气化影响实验研究

为评价和优化中国高、低灰熔点煤气化运行参数对气流床气化特性的影响,在1600℃的一维常压沉降式气流床气化实验系统上,着重研究了中国典型高、低灰熔点煤在1200～1600℃温度范围内、O/C摩尔比在0.9～1.2范围内的干煤粉气化特性。结果表明:随着温度的升高,产气中CO、H_2含量逐渐增多,CO_2、CH_4含量逐渐减少,碳转化率有很大提高;随着O/C的增加,CO、H_2含量不断减少,CO_2逐渐增加;煤的灰熔融性也是影响煤气组分一个重要因素,当气化反应温度接近煤灰熔点温度时,煤气组分(CO+H_2+CH_4)达到一个最大值。

快速热处理石油焦与煤的微观结构变化及气化活性分析

为了研究在接近工业气化条件下石油焦和煤的结构和气化活性变化规律的差异,在滴管炉装置内,800～1 400℃对两种石油焦和一种烟煤进行快速热处理。用比表面积孔隙分析仪、XRD分析仪考察快速热处理对石油焦和煤的孔隙结构、碳微晶结构的影响,用热重分析仪考察不同温度快速热处理后石油焦和煤的CO2气化活性。结果表明,石油焦与煤相比,孔隙结构主要由微孔组成,随快速热处理温度的升高,石油焦和煤微孔比表面积和孔容均先增大后逐渐减小;快速热处理降低了石油焦和煤的石墨化程度,石油焦碳微晶结构变化主要表现在堆垛高度的变化,而煤的碳微晶结构变化在衍射峰对应的2θ002值、晶面间距和堆垛高度上均有体现;石油焦和煤的气化活性随快速热处理温度升高的变化趋势不同,但均与碳微晶结构参数(石墨化程度)的变化紧密相关。