高炉喷吹用的秸秆炭制备及表征

【摘要】：高炉喷吹煤粉可以大幅度节焦,降低生铁成本,提高经济效益,已成为高炉降焦和强化冶炼的一种手段。但是煤炭资源有限,属于不可再生资源,开采和利用中会造成环境污染。秸秆资源是一种生物质能源,具有可再生性、环境友好、资源储量丰富等特点。本研究将废弃的秸秆热解炭化,制备的秸秆炭部分取代煤粉用于高炉喷吹,这样既可缓解煤炭资源紧张、减少化石能源燃料废气和废物的排放,又为生物质资源寻求一种有效的利用途径。 四种秸秆的原料特性表明均具有密度低、水分含量高、低热值、高挥发份、高灰分等特点。本文在升温速度5℃/min、终点温度500℃(水稻秆400℃)的热解条件下,制备出优质秸秆炭,其中棉秆炭质量最优,其热值可达24.72MJ/Kg、灰分14.78%、固定碳68.66%。秸秆热解过程中主要产生NOX、SO2.CO和CxHy四种气体,且排放量较高需进行尾气处理。对四种秸秆炭和两种无烟煤及一种烟煤的燃烧特性研究表明,秸秆炭具有着火点低、可燃性好、燃烧稳定、反应性好等特点；结渣特性研究表明四种秸秆炭的灰分结渣严重,其灰分的碱性氧化物指数AI均大于1.4。秸秆炭与无烟煤混合后能一定程度改善秸秆炭的结渣性能,且混合煤相对单一无烟煤的着火点降低134℃,燃烧速度增大92.5%,燃尽率提高160.3%,综合燃烧性能显著提升。高炉喷吹模拟试验表明,棉秆炭与无烟煤混合燃烧的燃烧率优于烟煤和无烟煤混合,最高可达77.68%,提高了20.2%。综合以上研究可知,棉秆炭与玉米秆炭可在一定程度上替代煤粉用于高炉喷吹。图43幅,表21个,参考文献74篇 【关键词】：高炉喷吹 秸秆炭 燃烧性能 生物质热解 热分析
【学位授予单位】：中南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TF526;TK6
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 文献综述9-23
• 1.1 钢铁现状及发展趋势9-10
• 1.2 高炉喷煤10-14
• 1.2.1 高炉喷煤的意义11
• 1.2.2 国内外高炉喷煤的发展11-12
• 1.2.3 高炉喷吹煤粉燃烧特性12-13
• 1.2.4 高炉喷煤对煤粉的质量要求和煤种选择13-14
• 1.3 煤炭资源现状14-16
• 1.4 秸秆资源及秸秆炭的制备16-21
• 1.4.1 生物资源和秸秆资源16-17
• 1.4.2 秸秆资源的用途17-18
• 1.4.3 生物质秸秆资源利用方式18-19
• 1.4.4 秸秆炭的制备19-21
• 1.5 论文研究的目的、内容和创新点21-23
• 1.5.1 论文研究目的21-22
• 1.5.2 研究内容22
• 1.5.3 创新点22-23
• 2 原料性能、试验装置及研究方法23-33
• 2.1 原料性能23-24
• 2.2 试验装置及研究方法24-33
• 2.2.1 原料及产品的理化性能研究24-26
• 2.2.2 热解试验研究26
• 2.2.3 燃烧特性研究26-29
• 2.2.4 灰熔点测定及结渣特性分析29-30
• 2.2.5 高炉喷煤试验研究30-33
• 3 秸秆热解炭化工艺优化及秸秆炭制备33-44
• 3.1 升温速度对炭化的影响33-36
• 3.2 终点温度对炭化的影响36-39
• 3.3 不同炭化温度下秸秆的外观变化39-40
• 3.4 热解尾气的研究40-42
• 3.5 本章小结42-44
• 4 高炉喷吹用的秸秆炭性能表征及与煤粉的混合特性44-58
• 4.1 单一秸秆炭及煤粉性能表征44-51
• 4.1.1 秸秆炭及煤种的物化特性44-45
• 4.1.2 秸秆炭及煤种的单一燃烧特性45-47
• 4.1.3 秸秆炭及煤粉的灰熔性和结渣特性47-51
• 4.2 秸秆炭与煤粉混合性能表征51-57
• 4.2.1 秸秆炭与煤粉不同配比后的工业分析51-52
• 4.2.2 秸秆炭与煤粉混合燃烧特性52-56
• 4.2.3 秸秆炭与煤粉混合灰分结渣特性研究56-57
• 4.3 本章小结57-58
• 5 秸秆炭用于高炉喷吹的模拟试验研究58-64
• 5.1 混合煤粉的物化性能58-60
• 5.2 试验流程和工艺参数的选择60-61
• 5.3 高炉混合喷吹煤粉的效果及评价61-63
• 5.4 本章小结63-64
• 6 结论64-65
• 参考文献65-70
• 攻读硕士学位期间的主要研究成果70-71
• 致谢71

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