铁矿粉烧结燃烧行为与CO、NO排放特征_胡长庆.pdf
《铁矿粉烧结燃烧行为与CO、NO排放特征_胡长庆.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《铁矿粉烧结燃烧行为与CO、NO排放特征_胡长庆.pdf(9页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、 第5 8卷 第7期 2 0 2 3年7月钢 铁I r o na n dS t e e lV o l.5 8,N o.7,p 2 7-3 5 J u l y2 0 2 3 D O I:1 0.1 3 2 2 8/j.b o y u a n.i s s n 0 4 4 9-7 4 9 x.2 0 2 3 0 0 0 7铁矿粉烧结燃烧行为与C O、N O排放特征胡长庆,李超然,韩 涛,师学峰(华北理工大学冶金与能源学院,河北 唐山0 6 3 2 1 0)摘 要:为了揭示铁矿粉烧结准颗粒燃烧特性和烟气排放规律,采用分析纯试剂替代烧结原料制备不同类型的准颗粒,通过热重法开展不同氧气体积分数、升温速率、
2、气体流速等工艺参数下的准颗粒燃烧规律研究,并利用烟气分析仪研究了准颗粒结构和黏附粉成分对燃烧过程C O和NO排放规律。结果表明,氧气体积分数、升温速率、气体流速对不同类型准颗粒燃烧过程的影响规律是一致的,即提高氧体积分数、气体流速有利于增强O2分子内扩散能力,促进碳-氧间的燃烧反应,改善燃烧条件。受准颗粒内部的热滞后作用影响,燃烧特征参数随升温速率增大而升高,燃烧反应向高温区移动。但由于准颗粒结构的不同,上述工艺参数变化对燃烧反应的影响程度也不尽相同。准颗粒结构显著影响燃烧过程的传热、传质行为,S 型准颗粒燃烧生成的C O、NO峰值体积分数最高,而S型、C型、P型受黏附层阻碍影响,C O、N
3、O向外扩散的阻力增大,有利于延长C O、N O在产物层内的滞留时间,促进C O还原N O反应的发生,降低C O、N O峰值体积分数。F e2O3、C a O、M g O对焦粉燃烧以及C O-NO间的还原反应等都具有显著催化作用,且C a O催化能力最强,C O、N O峰值体积分数分别降低了4 8.7%和5 0.0%。关键词:铁矿粉烧结;准颗粒;燃烧特性;C O;NO;排放特征文献标志码:A 文章编号:0 4 4 9-7 4 9 X(2 0 2 3)0 7-0 0 2 7-0 9C o m b u s t i o nb e h a v i o ra n de m i s s i o nc h a
4、 r a c t e r i s t i c so fC Oa n dN Oi n i r o no r e s i n t e r i n gHUC h a n g q i n g,L IC h a o r a n,HANT a o,S H IX u e f e n g(C o l l e g eo fM e t a l l u r g ya n dE n e r g y,N o r t hC h i n aU n i v e r s i t yo fS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y,T a n g s h a n0 6 3 2 1 0,H e b
5、e i,C h i n a)A b s t r a c t:I no r d e r t o r e v e a l t h e c o m b u s t i o nc h a r a c t e r i s t i c s a n d f l u eg a s e m i s s i o n l a wo f i r o no r e s i n t e r i n gq u a s i-p a r t i-c l e s,d i f f e r e n t t y p e so fq u a s i-p a r t i c l e sw e r ep r e p a r e db yu
6、s i n ga n a l y t i c a l r e a g e n t i n s t e a do fs i n t e r i n gr a w m a t e r i a l s.T h ec o m b u s t i o nl a wo fq u a s i-p a r t i c l e su n d e rd i f f e r e n tp r o c e s sp a r a m e t e r s(o x y g e nv o l u m ep e r c e n t,h e a t i n gr a t ea n dg a s f l o wr a t e)w
7、a ss t u d i e db yt h e r m o g r a v i m e t r i cm e t h o d,a n dt h e i n f l u e n c eo fq u a s i-p a r t i c l es t r u c t u r ea n da d h e s i v ep o w d e r c o m p o s i t i o no nC Oa n dNOe m i s s i o nd u r i n gc o m b u s t i o np r o c e s sw a ss t u d i e db yf l u eg a sa n a
8、l y z e r.T h er e-s u l t ss h o wt h a t t h e i n f l u e n c eo f o x y g e nv o l u m ep e r c e n t,h e a t i n gr a t ea n dg a s f l o wr a t eo nt h ec o m b u s t i o np r o c e s so fd i f f e r e n t t y p e so fq u a s i-p a r t i c l e sa r ec o n s i s t e n t.T h a t i s t os a y,i n
9、 c r e a s i n go x y g e nv o l u m ep e r c e n t a n dg a s f l o wr a t ei sc o n d u c i v e t oe n h a n c i n gt h e i n t e r n a l d i f f u s i o na b i l i t yo fO2m o l e c u l e s,p r o m o t i n gc a r b o n-o x y g e nc o m b u s t i o nr e a c-t i o na n d i m p r o v i n gc o m b u
10、s t i o nc o n d i t i o n s.D u e t ot h et h e r m a lh y s t e r e s i se f f e c t i n s i d et h eq u a s i-p a r t i c l e s,t h ec o m-b u s t i o nc h a r a c t e r i s t i cp a r a m e t e r s i n c r e a s ew i t h t h e i n c r e a s eo f h e a t i n g r a t e a n d t h e c o m b u s t i
11、o n r e a c t i o nm o v e s t oh i g ht e m p e r a t u r ez o n e.H o w e v e r,d u e t ot h ed i f f e r e n t s t r u c t u r e so f q u a s i-p a r t i c l e s,t h e i n f l u e n c ed e g r e eo f t h e s ep r o c e s sp a r a m e t e r so nc o m b u s t i o n r e a c t i o n i s a l s od i f
12、f e r e n t.T h e s t r u c t u r eo f q u a s i-p a r t i c l e s s i g n i f i c a n t l ya f f e c t sh e a t t r a n s f e ra n dm a s s t r a n s f e r b e h a v i o r d u r i n gc o m b u s t i o np r o c e s s.T h ep e a kv o l u m ep e r c e n t o fC Oa n dN Og e n e r a t e db yS t y p eq u
13、 a s i-p a r t i c l ec o m b u s t i o n i sh i g h e s t.W h i l eSt y p e,Ct y p ea n dPt y p ea r eh i n d e r e db ya d h e s i o nl a y e r,C Oa n dN Od i f f u s i o nr e s i s t a n c e i n c r e a s e so u t w a r d l yw h i c ht h e r e s i d e n c e t i m eo fC Oa n dN Oi np r o d u c t l
14、 a y e rp r o m o t sC Or e d u c-t i o nN Or e a c t i o no c c u r r e n c er e d u c i n gC Oa n dN Op e a kv o l u m e f r a c t i o n.F e2O3、C a O、M g Oh a v es i g n i f i c a n t c a t a l y t i ce f f e c t so nc o k ep o w d e rb u r n i n ga sw e l l a sC O-NOr e d u c t i o nr e a c t i o
15、 nw i t hC a Oh a ss t r o n g e s t c a t a l y t i ca b i l i t yr e d u c-i n gC O、N Op e a kv o l u m ep e r c e n tb y4 8.7%、5 0.0%.K e yw o r d s:s i n t e r i n go f i r o no r ep o w d e r;q u a s i-p a r t i c l e s;c o m b u s t i o nc h a r a c t e r i s t i c s;e m i s s i o nc h a r a c
16、 t e r i s t i c s;C O;NO;e m i s s i o nl a w基金项目:国家自然科学基金资助项目(5 2 0 7 4 1 2 7);河北省自然科学基金钢铁联合基金资助项目(E 2 0 2 0 2 0 9 2 4 0)作者简介:胡长庆(1 9 7 3),男,博士,教授;E-m a i l:h i q-7 31 6 3.c o m;收稿日期:2 0 2 3-0 1-0 6钢 铁第5 8卷 钢铁工业作为中国国民经济发展的重要基础产业和支撑产业,中国粗钢产量已经占世界总产量的1/2以上1,2 1世纪以来,粗钢产量由2 0 0 0年的1.2 7亿t增长到2 0 2 0年的1
17、 0.6 5亿t2-3。铁矿粉烧结作为钢铁生产重要的环节,约8 0%的高炉原料来源于烧结矿,各项技术经济指标直接影响整个钢铁企业效益4-5。燃料燃烧为烧结过程提供能量并决定着烧结床层的温度分布,对烧结矿质量有着决定性的影响,并且燃料燃烧产生的C O2、C O、S O2和NOx等污染物对环境的危害越来越突出6。铁矿粉烧结燃料燃烧通常简化为单体燃料燃烧7,随着研究深入,相关学者开始研究不同准颗粒结构燃料的燃烧行为。H I D AY等8根据焦炭在准颗粒中的存在状态,将准颗粒分为4种类型:S型(包裹细铁矿粉的单一粗焦炭颗粒)、P型(混合良好的细焦炭和细铁矿粉球团)、C型(包裹细焦炭和细铁矿粉的大铁矿石
18、颗粒)、S 型(焦炭颗粒)。目前,准颗粒燃烧特性研究主要是氧气体积分数、黏附层、黏附比和焦粉粒度等因素的影响规律9-1 3,准颗粒燃烧速率研究主要以未反应核模型为基础1 4,而且准颗粒中碱性 熔剂对燃 料燃烧 有 催 化 和 减 排 作用1 5-1 6。燃料燃烧烟气排放,主要是温度、氧气体积分数、反应气氛和燃料赋存状态、燃料粒径、挥发分含量、氮含量和空气过量系数对烟气C O,特别是NO生成与排放的影响规律研究1 7-2 0。本文采用热重试验,研究了氧气体积分数、升温速率、气体流速、黏附粉类型对不同准颗粒燃料燃烧行为的影响,并采用烟气分析仪,测试分析不同燃料赋存状态和准颗粒结构的烟气C O和NO
19、排放规律,为提高烧结燃料的利用率和烟气减排提供理论基础。1 试验原料与方法1.1 准颗粒制备为了探究准颗粒在不同烧结过程参数(氧气体积分数、升温速率、气体流速)下对燃烧行为的影响规律,同时避免烧结原料对焦炭燃烧过程的干扰,采用A l2O3分析纯试剂替代烧结原料,制备4种不同赋存状态的准颗粒,见表1。为了研究黏附粉成分对焦炭燃烧过程的影响,采用M g O、F e2O3、C a O分析纯试剂与焦粉颗粒制备成不同黏附粉成分的S型准颗粒,见表2。表1 以A l2O3为黏附粉的准颗粒T a b l e1 Q u a s i-p a r t i c l e su s i n gA l2O3a sa d h
20、 e s i v ep o w d e r准颗粒内核黏附层成分粒径/mm成分粒径/mm准颗粒中焦粉质量分数/%焦粉质量/m gS 型焦粉23-1 0 0S型焦粉23A l2O30.2 55 01 00.3C型A l2O323焦粉0.2 51 7P型焦粉、A l2O30.2 55 0表2 以M g O、F e2O3、C a O为黏附粉的准颗粒T a b l e2 Q u a s i-p a r t i c l e su s i n gM g O、F e2O3、C a Oa sa d h e s i v ep o w d e r准颗粒内核黏附层成分粒径/mm成分粒径/mm准颗粒中焦粉质量分数/%焦
21、粉质量/m gS-M g OM g OS-F e2O3焦粉23mmF e2O3S型P型C型,tb值S 型S型C型P型,vm a x值C型S型S 型P型,C值C型S型P型S 型。焦粉在S 型、S型准颗粒中为粗颗粒,而在C型、P型准颗粒中则为微颗粒,焦粉颗粒粒径缩小,比表面积增大,燃烧性改善,tg、tb降低,C型燃烧速率快,可燃性最高,而P型准颗粒由于其相对较为致密的球团结构,导致氧的内 扩 散 阻 力 相 应 增 大,燃 烧 反 应 受 阻,vm a x降低。2.2 升温速率对燃烧特性的影响为了探究升温速率对准颗粒燃烧的影响,分别设定升温 速率为1 0、1 5、2 0/m i n,气体流速 为2
22、 0m L/m i n,将4种准颗粒在空气气氛下进行热重试验,结果如表4和图3所示。tg、tb均随着升温速率的提高而增大,表明由于受焦粉颗粒传热作用影响,焦粉颗粒内部升温速率要低于外部,出现了热滞后现象,导致碳-氧间的反应温度升高,燃烧反应激烈发生,vm a x显 著 增 大。同 时 由 于 焦 粉 颗 粒 内 部 的 热滞后时间随焦粉粒径增大而延长,故S 型、S型准表4 不同升温速率下准颗粒燃烧特性参数T a b l e4 C h a r a c t e r i s t i cp a r a m e t e r so fq u a s i-p a r t i c l ec o m b u s
23、 t i o na td i f f e r e n th e a t i n gr a t e s准颗粒升温速率/(m i n-1)tg/tb/tm a x/vm a x/(m gm i n-1)CS 型1 06 6 2.7 79 1 1.3 68 0 6.3 80.4 0 270.9 1 681 0-61 57 0 3.2 49 7 4.9 38 6 2.0 00.4 5 850.9 2 711 0-62 06 8 3.2 210 4 3.8 29 3 6.1 50.4 8 071.0 2 981 0-6S型1 06 7 5.6 59 1 1.1 67 8 4.6 10.5 1 851.1
24、 3 581 0-61 56 7 6.2 59 9 4.9 68 0 7.7 00.6 5 691.4 3 641 0-62 06 9 4.9 610 5 2.7 28 0 3.6 60.6 8 731.4 2 311 0-6C型1 05 1 6.4 27 8 4.7 37 7 4.7 40.5 3 502.0 0 611 0-61 55 4 6.0 68 1 4.7 28 0 2.8 00.8 6 182.8 9 021 0-62 05 2 0.6 78 2 4.7 88 0 3.7 80.9 0 013.3 2 021 0-6P型1 05 3 2.7 17 7 6.9 67 6 6.2 9
25、0.3 1 631.1 1 461 0-61 55 8 5.7 58 1 3.8 17 8 4.8 60.4 5 771.3 3 401 0-62 06 1 2.6 49 3 9.3 87 8 5.5 90.4 6 081.2 2 771 0-603第7期胡长庆,等:铁矿粉烧结燃烧行为与C O、N O排放特征(a)升温速率为1 0/m i n;(b)升温速率为1 5/m i n;(c)升温速率为2 0/m i n图3 相同升温速率下转化率变化F i g.3 C h a n g ed i a g r a mo f c o n v e r s i o nr a t ea t s a m eh e
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 铁矿 烧结 燃烧 行为 CO NO 排放 特征 胡长庆
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。