煤在高爐渣中氣化特性的實驗研究.pdf

1、隨著我國經濟的高速增長，能源短缺已成為限制我國經濟進一步發(fā)展的瓶頸，如何提高我國的能源效率，以解決我國能源短缺和環(huán)境污染問題，成為我國面臨的首要問題。鋼鐵工業(yè)是國家經濟發(fā)展的主要基礎產業(yè)，同時也是高能耗、高污染的產業(yè)。其中煉鐵工序的能耗約占整個鋼鐵綜合能耗的60％，并且該比值呈現(xiàn)了逐年上升的趨勢，鋼鐵企業(yè)能耗的降低越來越受到煉鐵工序的制約。盡管隨著TRT、CDQ等一系列技術的普遍使用，煉鐵工序的能耗有所改善，但鋼鐵企業(yè)熔渣所含的高溫顯熱

2、仍沒得到的有效回收利用，隨著我國節(jié)能減排形勢的日益嚴峻，如何高效高品位的回收冶金熔渣的高溫顯熱已成為亟待解決的問題。
　　本文從我國的能源形勢、鋼鐵企業(yè)煉鐵領域余熱余能的利用情況以及我國的節(jié)能減排的現(xiàn)狀出發(fā)，兼顧我國煤氣化技術的發(fā)展，緊密圍繞鋼鐵企業(yè)高溫熔渣余熱余能的回收利用以及鋼鐵企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的客觀要求，提出了利用冶金爐渣進行煤氣化的技術路線，并開展了相關的基礎研究，研究結果如下:
　　(1)本文提出了冶金熔渣煤氣化系統(tǒng)

3、，為了實現(xiàn)對高溫熔渣的能量的梯級回收利用，該系統(tǒng)主要分為三個部分:熔渣氣化爐（液態(tài)熱載體氣化爐）、二次氣化爐（顆粒熱載體氣化爐）和余熱鍋爐（固水換熱鍋爐）。熔渣氣化爐、二次氣化爐及余熱鍋爐利用熔渣的溫度分別范圍為1773～1573K、1573K～1073K及1073K～473K。
　　(2)利用綜合熱分析儀采用程序升溫法對擔載高爐渣情況下煤熱解特性進行了研究，驗證了高爐渣在一定程度上可提高煤熱解的活性，并對其相關的動力學參數(shù)進行了

4、求解，推算其機理函數(shù)。
　　(3)利用綜合熱分析儀，采用等溫恒重和程序升溫兩種技術對擔載高爐渣下煤焦氣化反應活性進行了研究，根據(jù)氣化實驗所得的煤焦失重曲線，對高爐渣添加量、煤種、升溫速率、高爐渣化學成分以及氣化反應溫度等因素對氣化反應的影響進行了分析，以了解擔載高爐渣下煤焦氣化過程中基本的變化規(guī)律。
　　(4)根據(jù)綜合熱分析儀程序升溫法所得的實驗數(shù)據(jù)，以現(xiàn)有的氣-固反應機理函數(shù)為基礎，結合Li Chung-Hsiung積分法

5、，根據(jù)不同的氣固反應機制函數(shù)的擬合線性程度來判斷擔載高爐渣情況下煤焦-CO2反應機理函數(shù)，并利用Satava-Sestak積分法對反應動力學參數(shù)進行求算，由此建立了擔載高爐渣情況下煤焦的氣化反應動力學機理模型，以期為進一步的理論研究提供參考依據(jù)。
　　(5)自行設計并搭建的一套小型的高爐熔渣煤氣化實驗裝置，并對熔渣煤氣化反應特性進行了深入的研究，得出以下結論:高爐熔渣煤氣化系統(tǒng)對煤種有廣泛的適應性，大同煤、沈南煤在該系統(tǒng)中都有較高

6、的碳轉化率和反應速率，尤其作為高灰分、低固定碳含量為代表的沈南煤，其在該反應系統(tǒng)中氣化反應性較強，反應速率、所產煤氣的熱值與優(yōu)質的大同煙煤相差不大;不同粒徑的煤樣在相同條件下反應所得氣化指標相差不大，這說明此系統(tǒng)對于煤粉的粒度有較強的適應性;氣化反應溫度對熔渣氣化反應影響顯著，溫度升高在一定程度上有利于提高碳的轉化率和氣化效率，對于該系統(tǒng)，溫度存在一個最優(yōu)值為1623K:氣化劑作為載氣將煤粉吹入反應器內，對于反應器內的流場和煤粉顆粒起到