干熄焦除尘灰及松木屑作为高炉辅助喷吹燃料的燃烧特性研究

摘要

利用高炉喷吹技术将干熄焦除尘灰和松木屑作为高炉辅助喷吹物与煤粉进行喷吹，不仅可以降低高炉生产成本，也有利于对干熄焦除尘灰和松木屑等废弃物实现合理综合处置与利用，达到节能减排的目的。本文在研究干熄焦除尘灰、松木屑、高炉喷吹用无烟煤及烟煤的物理化学性质基础上，采用热重分析法分别对某钢铁厂的干熄焦除尘灰、松木屑、烟煤和无烟煤的燃烧特性和燃烧机理进行了研究分析，研究了不同喷吹物的混合比例、升温速率等对混合燃烧特性的影响，采用 Flynn?Wall?Ozawa模型和 Coats-Redfern模型对混合燃烧过程进行动力学分析。
　　研究结果表明，在主要燃烧过程中，除尘灰燃烧DTG曲线呈现单峰特点，烟煤燃烧的DTG曲线呈现双峰特点；松木屑的燃烧DTG曲线出现挥发份析出峰和炭燃烧峰，无烟煤的燃烧DTG曲线只出现一个燃烧峰。
　　干熄焦除尘灰的着火温度和燃尽温度均高于烟煤的着火温度和燃尽温度，可燃性指数和综合燃烧特性指数比烟煤要低。采用干熄焦除尘灰与烟煤进行混合喷吹时，随着除尘灰的配比增加，混合喷吹物的着火温度、燃尽温度逐渐降低，可燃性指数和综合燃烧特性指数逐渐升高，混合燃烧TG曲线逐渐向低温区移动。随着升温速率的增加，燃烧反应的剧烈程度逐渐减弱，燃烧反应出现热滞后现象。
　　松木屑的着火温度和燃尽温度均低于无烟煤，可燃性指数和综合燃烧特性指数均高于无烟煤。松木屑与无烟煤进行混合喷吹时，混合喷吹燃料的燃烧过程中出现挥发分析出燃烧阶段和炭燃烧阶段。随着松木屑添加比例的增加，燃烧TG曲线逐渐向低温区移动，挥发分析出峰逐渐增强，炭燃烧峰逐渐减弱，混合喷吹的着火温度和燃尽温度逐渐降低、可燃性指数和综合燃烧特性指数逐渐升高。无烟煤喷吹添加松木屑有利于促进无烟煤的燃烧。
　　燃烧动力学分析表明，松木屑与无烟煤进行混合喷吹时，随着松木屑的配比增大，混合物挥发分析出燃烧阶段和炭燃烧阶段的活化能均逐渐降低， Coats-Redfern模型更适合分析双峰型的混合燃烧过程；干熄焦除尘灰与烟煤进行混合喷吹时，随着除尘灰的配比增加，混合物炭燃烧阶段的活化能逐渐降低， Flynn?Wall?Ozawa模型更适合分析单峰型混合燃烧过程。

目录

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目录

1 绪 论

1.1 研究背景及意义

1.2 干熄焦除尘灰的利用及研究现状

1.3 生物质的利用及研究现状

1.4 课题的提出

1.5 主要研究内容

2 实验研究方法

2.1 实验原料

2.2 喷吹燃料特性分析

2.3 实验装置及实验方法

2.4 实验研究内容

3 干熄焦除尘灰与烟煤混合燃烧特性研究

3.1 除尘灰、烟煤燃烧特性分析

3.2 除尘灰配比对混合煤粉燃烧特性的影响

3.3 升温速率对混合煤粉燃烧特性的影响

3.4 本章小结

4 松木屑与无烟煤混合燃烧特性研究

4.1 松木屑和无烟煤燃烧特性分析

4.2 松木屑添加比例对混合燃烧特性的影响

4.3 升温速率对混合燃烧特性的影响

4.4 本章小结

5 混合煤粉燃烧动力学特性研究

5.1 引言

5.2 动力学模型基本方程的建立

5.3 松木屑与无烟煤混合燃烧动力学特性研究

5.4 除尘灰与烟煤混合燃烧动力学特性研究

5.5 动力学模型对比分析

5.6 本章小结

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

致谢

参考文献

附录

A. 作者攻读硕士学位期间发表的论文目录

B. 作者攻读硕士学位期间参与的科研项目

C. 作者攻读硕士学位期间申请的发明专利