纯氧喷煤爆炸特性和燃烧规律的研究

论文摘要

COREX是一种新型的炼铁工艺,把喷煤技术引入到COREX工艺中具有非常重要的理论意义和现实意义。本试验采用自行设计的煤粉爆炸装置,系统地研究了煤粉种类、煤枪位置、煤粉粒度、氧气流速、固气比以及煤比对纯氧喷煤条件下煤粉爆炸性能的影响。在纯氧喷煤条件下,煤种对煤粉爆炸特性的影响非常大,万水泉煤的爆炸危险性最强;神府煤、兴隆庄煤、45%神府煤+40%兴隆庄煤+15%太西煤的爆炸危险性比较明显;大同煤、45%大同煤+40%兴隆庄煤+15%太西煤的爆炸危险性不大;太西煤、永夏煤以及博熬瘦煤基本上没有爆炸性。煤枪出口距炉膛边缘的距离越远,煤粉爆炸的危险性越强,在氧气流速为30m/s的试验条件下,煤枪出口距炉膛边缘的距离控制在300mm以内时,煤粉燃烧基本上没有爆炸性。氧气流速度是影响煤粉爆炸性能的另一个重要因素,氧气流速越大,煤粉爆炸危险性越小,根据氧气流速从10m/s提高到40m/s时火焰距煤枪出口距离的变化规律,并且考虑到COREX实际工业生产中的风口畅通难以完全保证以及足够安全系数,当COREX生产中氧气流速达到200m/s时,煤枪位置完全可以控制在250mm左右。降低喷吹煤粉的粒度、提高喷吹煤粉的固气比和煤比都会提高煤粉的爆炸危险性。利用经过改造后的煤粉燃烧装置研究了煤粉种类、煤枪位置、煤粉粒度、氧气流速、固气比、煤比以及煤枪的插入方式对纯氧喷煤条件下煤粉燃烧性能的影响。在保证喷吹安全的前提条件下,煤枪从风口中插入时煤粉的燃烧率要明显高于煤枪从水套中插入时煤粉的燃烧率。适当增加煤枪从水套中插入时的倾角,可以缩短煤粉与氧气开始接触的时间,有利于提高煤粉的燃烧率。增加煤枪出口距炉膛边缘的距离,可以扩大煤粉混匀和燃烧的空间,利于煤粉的燃烧。提高混合煤中烟煤的配比、降低喷吹煤粉的粒度和提高固气比均有利于改善煤粉的燃烧效果,提高煤比则不利于改善煤粉的燃烧效果。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 引言
• 1 文献综述
• 1.1 高炉富氧喷煤的发展现状
• 1.2 富氧鼓风对高炉冶炼过程的影响
• 1.3 高炉富氧喷煤的冶炼特征
• 1.4 高炉全氧炼铁概况
• 1.5 COREX 工艺应用纯氧喷煤技术的探讨
• 1.5.1 COREX 工艺简述
• 1.5.2 COREX 工艺采用纯氧喷煤的特点
• 1.5.3 COREX 工艺应用喷煤技术的效果
• 1.6 喷吹煤粉在COREX 炉风口前的燃烧
• 1.6.1 喷入 COREX 炉内的煤粉燃烧区
• 1.6.2 煤粉在COREX 炉风口前的燃烧过程
• 1.6.3 影响煤粉燃烧的因素
• 1.7 纯氧喷煤条件下煤粉爆炸的研究
• 1.7.1 喷吹煤粉爆炸的条件
• 1.7.2 煤粉爆炸性能的测定方法
• 2 纯氧喷吹煤粉爆炸性能的研究
• 2.1 试验所用煤种
• 2.2 试验装置
• 2.3 试验方法
• 2.4 试验方案
• 2.5 纯氧喷煤条件下煤粉爆炸试验考察指标的确定
• 2.6 煤种和煤枪位置对纯氧喷煤条件下煤粉爆炸的影响
• 2.7 煤粉粒度对纯氧喷煤条件下煤粉爆炸的影响
• 2.8 氧气流速对纯氧喷煤条件下煤粉爆炸的影响
• 2.9 固气比对纯氧喷煤条件下煤粉爆炸的影响
• 2.10 煤比对纯氧喷煤条件下煤粉爆炸的影响
• 2.11 纯氧喷煤条件下煤粉爆炸的机理
• 2.12 小结
• 3 纯氧喷煤条件下煤粉燃烧效果的研究
• 3.1 试验装置
• 3.2 试验方法
• 3.3 试验方案
• 3.3.1 纯氧喷煤条件下空腔炉煤粉燃烧的试验方案
• 3.3.2 纯氧喷煤条件下填充焦炭炉煤粉燃烧的试验方案
• 3.4 煤种对纯氧条件下空腹炉煤粉燃烧性能的影响
• 3.5 煤枪位置对纯氧条件下空腹炉煤粉燃烧性能的影响
• 3.6 煤粉的粒度对纯氧条件下空腹炉煤粉燃烧性能的影响
• 3.7 固气比对纯氧条件下空腹炉煤粉燃烧性能的影响
• 3.8 煤比对纯氧条件下空腹炉煤粉燃烧性能的影响
• 3.9 煤枪插入方式对煤粉燃烧率烧影响
• 3.10 小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 导师简介
• 作者简介
• 学位论文数据集