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高爐噴吹煤粉多相動態(tài)催化氣化燃燒技術

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產(chǎn)品編號

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節(jié)能減排技術

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產(chǎn)品詳細

參數(shù)

　　高爐煉鐵技術進步的特點之一是不斷提高生產(chǎn)率，噴吹更多煤粉，大幅度降低焦比。而煤粉無論煙煤或無煙煤和焦炭性狀有顯著的差異，其燃燒過程不同，所起的作用和影響亦不同。煤粉在風口前首先被加熱，繼之所含揮發(fā)份氣化并燃燒，揮發(fā)份中的碳氫化合物裂解為CO和H2，最后碳進行不完全燃燒反應為CO。煤粉在風口前的燃燒都有熱分解反應，先吸熱再放熱，煤粉的分解熱一般為837～1327KJ/kg；同時煤粉帶入爐缸的物理熱遠比焦炭低，焦炭下降到風口前已加熱到1450～1500℃，而噴吹煤粉均不大于100℃。因此，從技術方面看，噴吹煤粉首先要看燃燒是否完全、氣化燃盡率是否高，若噴入的煤粉不能在風口前完全氣化燃燒，固體碳粒（炭黑）會被上升的煤氣流帶出回旋區(qū)至成渣帶粘附在初渣中，大大增加了初成渣的粘度，惡化料柱透氣性，使高爐不順行，另有部分碳粒被帶出爐外浪費掉，而順行是保證高爐不斷強化的前提。為有效提高噴吹煤粉量強化高爐冶煉，除盡量降低煤粉細度、爐料整粒、多風口均勻噴吹外，逐漸發(fā)展出高壓操作技術和高風溫技術及富氧鼓風技術等。

　　高壓操作已作為強化高爐冶煉的手段之一，也已作為調(diào)劑爐況的手段，但更高的壓力需要更高功率的消耗和裝備的匹配。

　　高風溫已發(fā)展為降低焦比和強化高爐冶煉的重要措施，高風溫能為提高煤粉噴吹量和噴吹效率創(chuàng)造條件，能為噴吹煤粉后風口前理論燃燒溫度的降低提供熱補償。風溫的改變也已成為調(diào)劑爐況的重要手段之一。然而，熱風溫度的提高迫切需要的是提供更高熱值的煤氣和更合適的熱風爐系統(tǒng)。

　　富氧鼓風（富氧噴煤）及綜合鼓風已是當前高爐煉鐵技術進步的重要標志，已成為當前實現(xiàn)高爐穩(wěn)定、高產(chǎn)、優(yōu)質、低耗的必備手段，當噴煤量增加到一定程度，需要用氧氣促進煤粉燃燒，以提高煤焦置換比和保證高爐順行。富氧對煤粉燃燒的影響主要是熱解以后的多相反應階段，并且在這一階段氧氣濃度越高，越有利于燃燒過程。

　　高爐煉鐵技術進步的高壓操作、高風溫、富氧鼓風或綜合鼓風等的目的是提高冶煉強度和降低燃料比，這就意味著單位時間內(nèi)高爐單位容積能燃燒更多的燃料，增大爐缸截面燃燒強度，實質就是要加快燃料的燃燒速度以加大燃燒強度。

　　事實上，煉鐵高爐就是一座充盈著傳熱、傳質的熱化學反應爐，燃料的燃燒是一個氧化反應，而提高化學反應速度提高反應效率的最經(jīng)濟的有效途徑是催化反應，關鍵是如何選取有效的催化煤介和如何建立起有效的催化體系。

　　眾所周知，催化技術在化工方面的應用是從無到有乃至普及應用，且從載體介面催化發(fā)展到成熟的多相催化，催化燃燒在某些方面的應用亦已普及，如以氧化鈰為催化劑的紗燈及車輛普遍配置的三元催化燃燒器等。實際上，對于燃燒技術研究和開發(fā)應用的物理方法和化學方法兩大分支均已取得豐碩的成果，物理方法著重于改進燃燒器及燃燒爐的結構及工藝參數(shù)以提高燃料的燃燒速度和燃燒效率，化學方法偏重于以催化氧化或催化氣化的方法來提高燃料的氧化/氣化燃燒速度和燃盡/氣化率。

　　我司成功開發(fā)的“煤粉燃燒用催化氣化劑及煤粉多相動態(tài)催化氧化燃燒方法”(國際專利號：PCT/CN2010/075248，美國專利號：US13/808，402),“煤粉多相動態(tài)催化氣化燃燒技術方法”（專利號：ZL200910212076.X），“煤粉燃燒用催化（氣化）劑”（產(chǎn)品標準號：Q/AEGJ 001-2013 )，為解決高爐噴吹煤粉的燃燒速度和氣化燃盡率問題提供了新的技術措施，增加了新的有效調(diào)劑手段。

　　高爐噴吹煤粉多相動態(tài)催化氣化燃燒技術不能開辟新的熱源，但可以節(jié)省熱量支出，能有效提高風口前煤粉的燃燒速度和氣化燃盡率。

　　煤粉多相動態(tài)催化氣化燃燒技術的采用不改變現(xiàn)有工藝，是借助現(xiàn)有工藝設施，僅增加催化（氣化）劑加料計量裝置，建立起以煤粒為催化（氣化）劑載體的催化氣化物料體系，其基本功能是加速煤粉的氧化反應速度，一則有效提高煤粉的氣化燃盡率；二則提高火焰溫度（理論燃燒溫度）進而提高爐缸溫度，使熱量集中于爐缸，增強爐內(nèi)傳熱和傳質能力。與煤粉多相動態(tài)催化氣化燃燒技術方法配套的煤粉燃燒用催化（氣化）劑可視煤種類、灰份、工業(yè)分析、全硫含量與高爐結構工藝參數(shù)及使用要求配料。催化氣化劑用量一般為噴吹煤粉量的0.3~1.0%，可視需要隨時調(diào)整用量。

技術優(yōu)勢

　　1. 新技術開發(fā)應用工藝簡單，投資很小，確切符合高爐強化概念“以最小的消耗或投入獲得最大的產(chǎn)量或產(chǎn)出”。

　　2. 新技術能與高煉強化冶煉的現(xiàn)有先進技術措施相融合，僅增加了一項加快煤粉氣化燃燒速度的調(diào)劑技術手段。

　　3. 調(diào)整催化（氣化）劑濃度（用量）即可有效調(diào)整風口前煤粉的氣化燃燒速度及氣化燃盡率，便于調(diào)整爐內(nèi)煤氣流的初始分布、溫度分布、熱量分布以及爐料的順行情況。

　　4. 催化氣化反應利于調(diào)控爐內(nèi)各種還原反應來改善爐內(nèi)煤氣的還原能力，強化爐內(nèi)傳熱、傳質能力，有效提高間接還原度，大幅降低直接還原度，有效降低焦比。

　　5. 催化氣化燃燒較富氧噴吹煤粉更能有效克服噴吹煤粉時的爐缸冷化問題，可大大縮短熱滯后時間，快速調(diào)整爐缸溫度，為大噴吹煤粉創(chuàng)造了條件。

　　6. 可有效提高煤粉氣化燃盡率提高煤焦置換比，利于大幅提高煤粉噴吹量，降低焦比，降低生產(chǎn)成本。催化氣化燃燒可快速提高風口前的煤粉燃燒速度及爐缸溫度，使熱量集中于爐缸，有利于提高冶煉強度和降低燃料比，利于提產(chǎn)和節(jié)能。

　　7. 改善爐缸還原氣氛，提高渣鐵溫度，利于爐內(nèi)脫硫。在火焰催化氣化燃燒中，爐缸溫度及還原情況改善可有效提高爐渣脫硫效率，同時催化氣化劑中的稀土元素如鈰等奪取硫反應生成難熔硫化鈰隨渣排出。催化氣化反應能有效穩(wěn)定爐缸溫度，提高渣鐵及鐵水溫度，催化離子促進有益元素溶入，降低硫、磷、硅等的含量，利于提高生鐵質量等級。

　　8. 采用高溫型煤粉氣化燃燒用催化劑，對金屬及爐襯無腐蝕，正常應用控制無新增安全隱患。

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