【摘要】：目前,高爐煉鐵面臨著焦煤資源短缺、環(huán)境污染等大問題,實現(xiàn)高爐的進一步節(jié)能減排迫在眉睫。因此,增加噴煤量實現(xiàn)以煤代焦是高爐煉鐵的發(fā)展方向。要大量噴吹煤粉,首先要解決的問題是煤粉在回旋內(nèi)的充分燃燒。實踐表明,富氧鼓風(fēng)是實現(xiàn)煤粉大量噴吹的有效手段之一,高富氧以及氧氣高爐是未來高爐發(fā)展的趨勢。為了進一步揭示高富氧及全氧冶煉對煤粉噴吹的影響,本文采用數(shù)值模擬方法,圍繞高爐高富氧及全氧鼓風(fēng)條件下煤粉在回旋區(qū)內(nèi)的燃燒展開了以下研究。傳統(tǒng)熱風(fēng)富氧方式,煤粉顆粒周圍的氧濃度增加不十分明顯,這導(dǎo)致煤粉燃盡率提高較小。將常溫氧氣加入到風(fēng)口和直吹管之間的局部富氧方式,可大大提高煤粉顆粒周圍的氧濃度,但同時存在對煤粉燃燒不利的影響。因此,選擇合理的局部富氧方式及富氧量對煤粉燃盡率的提高至關(guān)重要。首先,研究了氧煤槍富氧方式下,煤粉燃燒及流動行為隨氧氣濃度的變化規(guī)律。研究結(jié)果表明,從氧煤槍環(huán)面流出的常溫氧氣增加了煤粉顆粒周圍的氧濃度,但對煤粉的擴散及揮發(fā)分的析出存在不利的影響。當(dāng)氧煤槍富氧量為2%時,煤粉燃盡率提高最明顯,比未富氧時增加了 2.17%,而氧煤槍富氧量為6%時,煤粉燃盡率比未富氧時下降了 5.74%�？疾炝藘筛趺簶尣煌挪挤绞较�,煤粉燃盡率隨氧氣濃度的變化。研究結(jié)果表明,當(dāng)兩根氧煤槍交錯排布時,煤粉燃盡率增加較明顯。當(dāng)兩根氧煤槍之間夾角為40°且富氧量為2%時,煤粉燃盡率提高最明顯,增加了 12.51%。然后,研究了氧、煤雙槍富氧方式下煤粉燃燒行為。氧、煤雙槍結(jié)構(gòu)下,氧氣采用單獨一根噴槍加入。這種方式避免了常溫氧氣對煤粉顆粒擴散的束縛,減弱了常溫氧氣的“冷卻作用”。研究結(jié)果表明,適當(dāng)提高煤槍位置和降低氧槍位置,煤粉燃盡率都大幅增加。當(dāng)煤槍位置沿著Y方向上移15 mm且氧槍富氧量為3%時,煤粉燃盡率提高最明顯,比未富氧時增加了 12.79%。將一部分氧氣通過局部富氧方式加入,其余氧氣采用熱風(fēng)富氧方式加入,煤粉燃盡率進一步提高。當(dāng)熱風(fēng)富氧量4%,氧槍富氧量2%時,煤粉燃盡率比未富氧時提高了 14.52%。另外,研究了氧氣高爐煉鐵新工藝下煤粉燃燒特性。氧氣高爐采用常溫氧氣鼓風(fēng),另外循環(huán)預(yù)熱的脫除CO2的爐頂煤氣。將氧氣濃度為90%、循環(huán)煤氣溫度為900℃作為基本工況,研究了其煤粉燃燒行為,研究結(jié)果表明,氧氣高爐的煤粉燃盡率比傳統(tǒng)高爐提高了 16.1%。在此基礎(chǔ)上,研究了氧氣濃度、氧氣溫度、循環(huán)煤氣溫度等對煤粉燃燒的影響。結(jié)果表明,隨著氧氣濃度的增加燃盡率增加,氧氣濃度增加至100%時,煤粉燃盡率比傳統(tǒng)高爐提高了 18.6%;隨著循環(huán)煤氣溫度的增加,煤粉燃盡率增加。最后,研究了煤粉在回旋區(qū)及焦炭床內(nèi)的流動和燃燒,以及氣相溫度和濃度分布。研究結(jié)果表明,煤粉顆粒主要沿著水平流股方向流動,隨著煤粉粒徑的增大,這一現(xiàn)象更明顯。
【學(xué)位授予單位】：北京科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TF538.63
【圖文】：

Ｗ－Ｋ邋Ｌｕ教授通過大量研究，在循環(huán)爐頂煤氣和不循環(huán)爐頂煤氣富氧噴煤逡逑高爐理論研究的基礎(chǔ)上，于１９８４年提出了邋Ｗ－ＫＬｕ氧氣高爐流程，其流程圖逡逑如圖２－２所示。Ｎ２在高爐中的主要作用是調(diào)節(jié)回旋區(qū)的溫度，將爐缸的部分逡逑熱量帶到爐身去。Ｗ－ＫＬｕ流程的目的是用Ｃ０替代部分１＾２的作用。Ｗ－ＫＬｕ逡逑流程的主要特點是在爐缸位置設(shè)置一排風(fēng)口，風(fēng)口鼓入純氧以及脫除ｃｏ２的逡逑爐頂煤氣，并噴吹大量煤粉。逡逑爐頂煤氣丨￣Ｉ邐外咚逡逑焦炭邐＇－Ｈ邐Ｉ邋＂＂逡逑＾邋Ｉ邋ｆ逡逑Ｕｊ逡逑ｉ邋ｍ．ｎ邋煤粉逡逑鐵水逡逑卜尚爐：２－除塵系統(tǒng)：３－加壓裝置：４－脫除Ｃ０２設(shè)備逡逑圖２－２邋Ｗ－ＫＬｕl#氣高爐流程示意圖逡逑（３）邐ＦＯＢＦ邋流程逡逑１９８５年，北京科技大學(xué)秦民生教授提出了邋ＦＯＢＦ氧氣高爐工藝流程，其逡逑－７－逡逑

鐵水逡逑卜高爐！邋２－除生系統(tǒng)１邋３？加壓裝置：４－脫除Ｃ0２設(shè)備逡逑圖２－１邋Ｆｉｎｋl#氣高爐流程示意圖逡逑（２）邐Ｗ－ＫＬｕ邋流程逡逑Ｗ－Ｋ邋Ｌｕ教授通過大量研究，在循環(huán)爐頂煤氣和不循環(huán)爐頂煤氣富氧噴煤逡逑高爐理論研究的基礎(chǔ)上，于１９８４年提出了邋Ｗ－ＫＬｕ氧氣高爐流程，其流程圖逡逑如圖２－２所示。Ｎ２在高爐中的主要作用是調(diào)節(jié)回旋區(qū)的溫度，將爐缸的部分逡逑熱量帶到爐身去。Ｗ－ＫＬｕ流程的目的是用Ｃ０替代部分１＾２的作用。Ｗ－ＫＬｕ逡逑流程的主要特點是在爐缸位置設(shè)置一排風(fēng)口，風(fēng)口鼓入純氧以及脫除ｃｏ２的逡逑爐頂煤氣，并噴吹大量煤粉。逡逑爐頂煤氣丨￣Ｉ邐外咚逡逑焦炭邐＇－Ｈ邐Ｉ邋＂＂逡逑＾邋Ｉ邋ｆ逡逑Ｕｊ逡逑ｉ邋ｍ．ｎ邋煤粉逡逑鐵水逡逑卜尚爐：２－除塵系統(tǒng)：３－加壓裝置：４－脫除Ｃ０２設(shè)備逡逑圖２－２邋Ｗ－ＫＬｕl#氣高爐流程示意圖逡逑（３）邐ＦＯＢＦ邋流程逡逑１９８５年，北京科技大學(xué)秦民生教授提出了邋ＦＯＢＦ氧氣高爐工藝流程，其逡逑－７－逡逑

逡逑示意圖如圖２－３所示。該流程的目的是降低焦比和氧耗，爐頂煤氣采用凈化逡逑后脫除Ｃ０２并加熱后循環(huán)回爐內(nèi)的措施。該流程的主要特點是在爐身和爐缸逡逑部分設(shè)置兩排風(fēng)口，爐缸風(fēng)口噴吹氧氣、循環(huán)煤氣并噴吹煤粉，爐身風(fēng)口噴邐、逡逑吹循環(huán)煤氣。逡逑爐頂煤氣｜￣７］邐外供ｔ逡逑Ｉ邋，邋預(yù)熱煤氣逡逑１＝＾—ａ逡逑＼邐／邋循環(huán)煤氣邐逡逑＾＾邋ｔ邋ｒ￣逡逑＆常溫氧氣煤粉逡逑鐵水逡逑１－電－護：２－除塵系統(tǒng)：３－加Ｋ裝置：４－？除Ｃ０：設(shè)備：５－煤氣加熱裝置逡逑圖２－３邋ＦＯＢＦl#氣高爐流程逡逑（４）邋ＮＫＫ流程逡逑１９８７年，日本ＮＫＫ公司提出了邋ＮＫＫ氧氣高爐流程，并申請了專利。逡逑此流程采用純氧鼓風(fēng)來減少爐頂煤氣中氮氣的含量，同時通過風(fēng)口噴吹水蒸逡逑氣和循環(huán)煤氣來控制過高的風(fēng)口理論燃燒溫度。此外，通過在爐身風(fēng)口噴吹逡逑部分熱爐頂煤氣來預(yù)熱高爐上部的爐料。其示意圖如圖２－４所示。ＮＫＫ氧氣逡逑高爐的主要特點是爐缸和爐身中部設(shè)置兩排風(fēng)口；爐缸風(fēng)口噴吹常溫氧氣、逡逑未脫除Ｃ０２的爐頂煤氣以及噴吹煤粉；設(shè)置燃燒爐加熱部分爐頂煤氣，將加逡逑熱后的爐頂煤氣從爐身中部噴入爐內(nèi)，用來補充爐料加熱所需的熱量；可實逡逑現(xiàn)噴煤３５０邋ｋｇ／ｔ．ＨＭ

【參考文獻】

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本文編號：2806650