高炉喷吹煤粉的热解过程及其动力学规律.pdfVIP

r 全国中文核心期刊 矿业类核心期刊 (CAJ—CD规范》执行优秀期刊J 高炉喷吹煤粉的热解过程 及其动力学规律 刘仁生，赵 兵，房连增，湛 燕 (山西潞安矿业(集团)煤炭运销总公司 洁净煤研发中心，山西 长治 046204) 摘要：采用热重分析法(TGA)对国内几家钢铁厂喷吹煤粉(天铁、武钢、马钢)的热解过程 及其动力学规律进行了研究。实验 中升温速率分别为 10、20、40℃ ／min，终温为 1000oC。热 解在氮气气氛下进行，并用高纯氮气作为保护气体。实验结果表明：喷吹煤粉样的热解特征温 度基本随挥发分的增大而降低。随着升温速率的提高，喷吹煤粉的最大热解速度提高，对应的 峰值温度升高，最终失重率呈上升趋势。通过用积分法对热解动力学参数求解，得到喷吹煤的 热解反应级数为2，热解反应动力学参数的计算结果真实地反映了喷吹煤粉的热解情况。 关键词：喷吹煤粉；热解过程；动力学；热重分析 中图分类号：TF538．63 文献标识码：A 文章编号 ：1006-6772(2008)06-0051—04 喷吹煤作为焦炭的主要替代品，在高炉冶炼过 MakT和徐建国等 曾用热重分析研究煤的热解 程中部分替代焦炭参与高炉还原反应，可达到降低 历程，但由于煤的结构和化学成分非常复杂，热解产 焦比、节约能源、减少污染、降低成本的功效，在主要 物的生成交叉重叠，迄今为止，尚未形成统一理论。 耗能环节加大喷煤比例，已经成为当前钢铁企业节 笔者拟采用非等温热重分析 (TGA)方法，研究 能减排、节约成本的有效手段之一…。 了3种喷吹煤粉在不同升温速率下的热解过程，确 喷吹煤的燃烧特性对高炉喷吹和运行有着重要 定其特征参数，进一步得到其热解动力学模型。 影响，煤的燃烧要经历加热、挥发分析出、挥发分着 1 实 验 火及燃烧、固定碳的着火及燃烧4个阶段。煤加热 时挥发分析出的热解过程对高炉安全喷吹和煤燃烧 实验用煤选择国内具有代表性的钢厂球磨机出 反应过程的数学模拟都是十分重要的 J。深入研 口的喷吹煤粉为试验材料，煤粉粒度 一0．074mm的 究煤的热解过程有助于高炉喷吹煤粉的优化选择， 占60％以上。其工业 分析和元素分析结果见 加深对煤在高炉 中燃烧过程 的理解。GriffinTP、 表 1。 表 1 试验煤样的工业分析与元素分析 收稿 日期：2008—07—11 作者简介：刘仁生(1953一)，男，吉林辽源人，高级工程师，从事企业管理和高炉喷吹煤种的研发及应用工作 ，现任潞安集团副总经理，潞安 集团煤炭运销总公司总经理。 高炉喷吹煤粉的热解过程及其动力学规律 51 热重实验装置采用北京光学仪器厂生产的 为 1000 。 WCT-2C型微机差热天平。实验方案是：称取 16mg 2 试验结果与分析 左右喷吹煤样放人容积为0．06mL氧化铝坩埚内， 将坩埚置于热重分析仪内。热重分析仪通入高纯度 2．1 喷吹煤粉的热解过程 氮气(99．95％)作为载气，流量为60mL／min，以保证 图1是3家钢铁厂喷吹煤粉在升温速率40~C／ 能够及时地将气相产物带走，避免二次反应对试样瞬