当前位置: 首页 > 学术论文 > 生物质能 > 正文

生物质能铁矿烧结的基础研究

关注热度:199   来源:新能源学术论文  作者:甘敏
相似论文 相关推荐 你可能关注 点击排行 我要评论

【摘要】:在全球气候变暖、生态环境恶化的时代背景下,钢铁工业节能减排成为当前亟待解决的重点难题。铁矿烧结作为钢铁生产第一道工序,其能耗居钢铁企业第二位,且排放大量含有多种污染物的烟气,是钢铁工业的能耗大户和主要大气污染源。应用清洁可再生的生物质能源替代煤炭类化石燃料进行烧结,其燃烧产生的CO2参与大气碳循环,加之生物质燃料低S、低N的特点,因而可从源头降低烧结CO2、 SOx及NOx的产生,对我国钢铁工业的可持续发展和实现“低碳经济”具有重要的意义。 本文针对木质炭、秸秆炭、果核炭等三种生物质燃料,系统研究了生物质燃料的物化性能、微观结构特征及热化学行为,揭示了生物质燃料的基础特性;深入研究了生物质燃料对烧结燃烧前沿、燃料燃烧程度、烧结料层热状态等的影响规律,揭示了生物质燃料影响铁矿烧结的机理;在此基础上开发了强化生物质能烧结的关键技术及基于烟气循环的生物质能烧结新工艺,为生物质能成功应用于铁矿烧结提供理论依据和技术支持。 (1)生物质燃料的基础特性 生物质燃料的灰分低、挥发分高、孔隙率高、比表面积大,决定了其具有良好的燃烧性和反应性:与焦粉相比,生物质燃料燃烧和气化温度低,反应速度快,反应活化能低;三种生物质燃烧性和反应性的顺序为:秸秆炭木质炭果核炭。 (2)生物质影响铁矿烧结的规律和机理 生物质能烧结特征表明,随着生物质燃料替代焦粉比例的增加,烧结速度加快,但成品率、转鼓强度和利用系数都呈降低的趋势,三种生物质燃料对烧结过程的影响程度从大到小依次为:秸秆炭木质炭果核炭,它们替代焦粉的适宜值分别为20%、40%、40%。生物质能烧结实现了污染物减排:秸秆炭、木质炭和果核炭分别取代20%、40%、40%的焦粉时,COx排放分别减少7.19%、18.65%、22.31%,SOx减少31.79%、38.15%、42.77%,NOx减少18.31%、26.76%、30.99%。 揭示了生物质影响烧结的机理:生物质燃料燃烧速度快使烧结燃烧前沿速度增加,破坏了燃烧前沿和传热前沿速度的协调性;生物质燃料良好的反应性使烧结过程燃料的不完全燃烧程度增加,降低了燃料的热利用效率;生物质替代焦粉后,烧结料层最高温度降低、高温保持时间缩短。当木质炭替代焦粉比例从0%提高到40%、100%,燃烧前沿速度从34.11mm/min提高到41.67mm/min、46.90mm/min,传热前沿速度保持35.71mm/min不变;燃烧比(CO/(CO+CO2)从12.17%提高到13.08%、14.85%;料层最高温度由1305℃下降到1255℃、1178℃,高温保持时间由2.67min下降到1.83min、0min。 (3)强化生物质能烧结的关键技术 研究了生物质燃料制备、生物质燃料改性、燃料预制粒、优化配矿等技术强化生物质能烧结。通过两段炭化工艺制备木质炭、果核炭,成型预处理-两段炭化制备秸秆炭,降低了生物质燃料的孔隙率和比表面积;采用液态的硼酸和硅溶胶、固体粉末硼砂和Si02钝化木质炭,降低反应表面积或起物理阻隔作用,都可使生物质燃烧性和反应性降低;采用预制粒技术控制生物质燃料分布在制粒小球内部,通过改善其二次燃烧的条件而提高生物质完全燃烧的程度;通过优化配矿,调控烧结矿熔融区的CaO/Fe2O3摩尔比、Si02含量、Al203含量和MgO含量等化学成分,提高了熔融区液相生成量和针柱状铁酸钙生成量,使烧结物料在较低温度下快速成矿而适合生物质烧结料层温度低、高温时间短的特点。在秸秆炭、木质炭、果核炭分别替代20%、40%、40%焦粉的条件下,上述关键技术都使烧结矿产量和质量不受影响。 (4)基于烟气循环的生物质能烧结新工艺 依据生物质能烧结和烟气循环烧结对燃料燃烧、料层传热的互补性,提出基于烟气循环的生物质能烧结新工艺。在循环烟气中O2含量15%、CO26%、H2O(g)氐于8%、热风温度150~250℃的条件下,燃烧前沿速度和传热前沿速度趋于一致,并且CO在料层中二次燃烧及烟气带入的物理热使料层温度提高、高温保持时间延长;在非选择性循环比例40%、面积覆盖比为100%,以及选择性循环比例40%、面积覆盖比为44.5%的工艺条件下,生物质替代40%焦粉的烧结指标与100%焦粉的指标相当;生物质能与烟气循环相结合可起到协同减排的作用,在生物质替代40%焦粉的条件下,两种循环方式分别降低COx排放30.04%和31.78%,SOx41.04%和44.51%,NOx42.25%和45.07%。
【关键词】:铁矿烧结 生物质能 循环烧结 节能减排
【学位授予单位】:中南大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TK6;TF046.4
【目录】:
  • 摘要4-6
  • ABSTRACT6-13
  • 第一章 文献综述13-32
  • 1.1 钢铁工业的发展现状13-14
  • 1.2 铁矿石烧结现状14-18
  • 1.2.1 烧结发展概况14
  • 1.2.2 烧结能耗现状14-16
  • 1.2.3 烧结烟气污染物的排放现状16-18
  • 1.3 烧结节能减排研究现状18-27
  • 1.3.1 烧结节能技术18-21
  • 1.3.2 烧结污染物减排技术21-26
  • 1.3.3 节能减排存在问题26-27
  • 1.4 生物质能铁矿烧结的研究现状27-30
  • 1.4.1 生物质能资源现状27-30
  • 1.4.2 生物质能烧结研究进展30
  • 1.5 论文的提出及研究思路30-32
  • 第二章 烧结原料性能及试验方法32-51
  • 2.1 原料性能32-38
  • 2.1.1 铁矿石32-35
  • 2.1.2 固体燃料35-37
  • 2.1.3 熔剂及返矿37-38
  • 2.2 研究方法38-51
  • 2.2.1 燃料燃烧性、反应性研究38-41
  • 2.2.2 燃烧前沿和传热前沿检测41-42
  • 2.2.3 成矿性能研究42-45
  • 2.2.4 微观结构检测45-47
  • 2.2.5 烧结杯试验47-51
  • 第三章 生物质能对铁矿烧结的影响规律及机理51-72
  • 3.1 引言51
  • 3.2 生物质的结构特征51-52
  • 3.3 生物质的热化学行为52-59
  • 3.3.1 燃烧性52-56
  • 3.3.2 反应性56-59
  • 3.4 生物质影响烧结指标的规律59-60
  • 3.5 生物质影响铁矿烧结的机理60-69
  • 3.5.1 对燃烧前沿的影响60-61
  • 3.5.2 对燃料燃烧程度的影响61-63
  • 3.5.3 对燃烧带气氛的影响63-64
  • 3.5.4 对料层温度的影响64-66
  • 3.5.5 对烧结矿矿物组成和微观结构的影响66-69
  • 3.6 生物质对烧结污染物排放的影响69-71
  • 3.7 本章小结71-72
  • 第四章 强化生物质能铁矿烧结的研究72-98
  • 4.1 引言72
  • 4.2 强化生物质燃料的制备技术72-76
  • 4.2.1 优化炭化工艺72-74
  • 4.2.2 成型预处理74-76
  • 4.3 生物质改性处理技术76-79
  • 4.3.1 钝化处理对生物质热化学性质的影响76-79
  • 4.3.2 生物质钝化对烧结的影响79
  • 4.4 燃料预制粒技术79-84
  • 4.4.1 燃料分布对燃烧的影响79-81
  • 4.4.2 燃料分布对烧结的影响81-84
  • 4.5 优化配矿技术84-95
  • 4.5.1 优化配矿原理84-87
  • 4.5.2 化学成分对熔融区成矿的影响87-90
  • 4.5.3 基于低温成矿的优化配矿计算方法90-93
  • 4.5.4 优化配矿强化生物质能烧结93-95
  • 4.6 强化技术评价95-96
  • 4.7 本章小结96-98
  • 第五章 基于烟气循环的生物质能烧结的研究98-119
  • 5.1 引言98
  • 5.2 烧结烟气特征98-100
  • 5.3 烟气性质对生物质能烧结的影响100-110
  • 5.3.1 循环烟气O_2含量对烧结的影响100-102
  • 5.3.2 循环烟气CO_2含量对烧结的影响102-104
  • 5.3.3 循环烟气CO含量对烧结的影响104-106
  • 5.3.4 循环烟气H_2O(g)含量对烧结的影响106-108
  • 5.3.5 循环烟气温度对烧结的影响108-110
  • 5.4 烟气循环方式对生物质能烧结的影响110-115
  • 5.4.1 对烟气性质的影响111-113
  • 5.4.2 对烧结指标的影响113-114
  • 5.4.3 对烧结矿化学成分的影响114
  • 5.4.4 烟气循环强化生物质能烧结的机理114-115
  • 5.5 烟气循环与生物质结合对污染物排放的影响115-117
  • 5.6 本章小结117-119
  • 第六章 结论119-121
  • 参考文献121-134
  • 致谢134-135
  • 攻读学位期间主要的研究成果135-139


您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

我国钢铁工业节能降耗技术的现状和发展趋势    李震

低碳经济下我国生物质能发展战略思考    杜艳艳;

固体燃料在烧结料中的燃烧分析及降耗措施    边美柱,何晓义,侯贵生

烧结矿FeO含量的影响因素探讨    刘竹林

燃烧过程NO_x的控制技术与原理    吴碧君,刘晓勤

SCR烟气脱硝技术及其在燃煤电厂的应用    杨冬;徐鸿;

CO_2减排及封存利用技术概况及发展    李现勇;

一氧化碳催化还原消除氮氧化物的研究进展    陈英红,刘育,李树本,薛锦珍

低温烧结技术在太钢推广应用的探讨    蔡湄夏,曲敬海,贺淑珍,戎玉萍,范建军

中国炼铁系统的节能与环境保护    张春霞;齐渊洪;严定鎏;胡长庆;张旭孝;

延长鞍钢180t铁水罐运行寿命的调查分析    王茹

燃煤电厂烟气脱硫技术的应用与展望    李先春,韩仁志

高炉风口直径和风口焦炭粒度对高炉影响规律的研究    张立国;刘德军;张磊;张海明;范振夫;刘宝奎;

高炉渣综合利用现状与展望    孙鹏;车玉满;郭天永;李连成;孙波;

碱度和Al_2O_3含量对高炉渣性能的影响    邹祥宇;张伟;王再义;刘德军;王相力;王向锋;

膨润土种类对生球团性能的影响    李艳茹;周明顺;翟立委;张立国;任伟;

高炉喷吹煤粉的适宜粒度研究    王再义;邢本策;王相力;张伟;张洪宇;裴海玉;

鞍钢4种典型铁精矿物化性能评价    李金莲;李艳茹;周明顺;刘祥;张宁;

印度粉矿对鞍钢烧结矿低温还原粉化指标影响    张立国;翟立委;李艳茹;张飞宇;任伟;袁慧;

鞍钢烧结矿适宜FeO含量的研究    喻爱国;

改进润磨机和烘干机,降低粘结剂配比    魏国良;刘传敏;贾雄;

SiO_2%/TFe%值是评价铁矿石质量的一个参数    李小克;

霸州新利钢铁5#1068m~3高炉设计特点    朱玉峰;孙晓东;

承钢2#高炉降料面停炉实践    李永超;何红林;李伊辉;李海东;李海生;

首秦公司150m~2烧结机余热的新利用    徐建良;

邯钢5#高炉数据管理系统软件的开发    毕雅巍;

高炉熔渣余热回收技术发展过程及趋势    齐渊洪;干磊;王海风;张春霞;严定鎏;

高炉碳迁移规律及CO_2减排策略分析    王亮;王刚;郭宪臻;邹忠平;欧阳标;薛占兴;

酒钢富氧烧结技术的研究与应用    王涛;鲁逢霖;胡容;

酒钢烧结新技术研究及工业应用    鲁逢霖;

燃气轮机双燃料燃烧室流场及污染排放数值研究    穆勇

活性半焦低温催化氧化脱除烟气中NO的研究    高健

氧化镁基活性炭复合材料的制备及其性能研究    孙金香

二氧化钛光催化材料的掺杂改性及其对气体污染物净化性能的研究    刘斌

大型电站锅炉掺烧印尼煤的研究与应用    徐远纲

阔叶木生物质精炼两种利用模式的研究    迟聪聪

固定化微生物净化低浓度SO_2烟气研究    黄兵

微尺度环境下预混火焰稳燃方法的研究    汪洋

利用臭氧及活性分子协同脱除多种污染物的实验及机理研究    姜树栋

氨基湿法烟气脱硫的机理及工业试验研究    丁红蕾

一株热带假丝酵母利用木糖生长及其产酒精特性的研究    刘兰杰

生物质与煤混合燃烧特性的研究    马爱玲

SCR烟气脱氮催化剂及技术研究    宋涛

双燃料喷嘴设计与燃烧流场数值模拟    杨洪磊

横向来流对等离子点火器点火区域的影响    吴曙亮

大连市环境—经济系统的物质流分析    鲍智弥

采空区煤岩对CO_2的吸附特性实验研究    陈铭

平庄古山矿煤层自燃特性的热重动力学实验研究    张丽娜

金属化合物催化煤燃烧规律的实验研究    姜建勋

煤粉火焰稳定性与熄火综合评判模型的研究    毕武林

提高料层燃料燃烧效率的途径    周文涛,吴文达

森林能源的开发利用    唐伟

机械化秸秆还田技术及配套机具(综述)    夏萍,江家伍

我国酸雨的研究进展(综述)    花日茂,李湘琼

沸石法净化气体中的硫化物    В·И·СМОЛА;符迈群;

中国是发达国家的"污染避难所"?    卿树涛,彭捷

宝钢热废气烧结的实验研究    张军红,徐南平,金永龙,邬士英,钱家璋,李加福,陈同庆,成正福

降低烧结矿固体燃料消耗技术攻关    符伟国

烧结固体燃料燃烧动力学特征及包钢降耗途径    崔玉元

固体燃料在烧结料中的燃烧分析及降耗措施    边美柱,何晓义,侯贵生

配煤理论与固硫技术的基础研究    高洪阁

垃圾和煤燃烧过程中二噁英的生成、排放和控制机理研究    陆胜勇

城市生活垃圾焚烧过程中二噁英的形成机理及控制技术研究    陈彤

分流制粒强化高铁低硅烧结工艺及机理研究    张汉泉

包钢降低烧结矿碱度的生产实践    段先卯

高硅全粉矿高镁烧结研究    张家驹,杨嘉

冶金添加剂KLP在广钢烧结的工业性试验    伍瑞才,陶世钧,黎杰广,梁淦泉,谢志民,黄天正,孟祥增,石洁

铁矿烧结料层厚薄与经济效果的分析    刘雪生

MgO含量对褐铁矿烧结的影响    李华成,侯拥和

加硼泥烧结工业试验及高炉冶炼效果    李玉明

湘钢烧结厂使用生石灰的试验研究与实践    汤乐云,周云花

邯钢2×90m~2烧结机的操作攻关    李凤民

铁矿烧结烟气中SO_2的排放规律    潘建;朱德庆;崔瑜;陈栋;周仙霖;

我国铁矿烧结球团试验检验方法试行草案介绍    

论我国30年来铁矿烧结的技术进步    唐先觉;何国强;

铁矿烧结过程烟气中SO_2的排放规律研究    潘建;朱德庆;

越南贵沙铁矿烧结性能研究    杨雪峰;杨杰康;李轶;

国外生物质能发展战略对我国的启示    王贤华;陈汉平;邵敬爱;杨国来;张世红;刘德昌;

流化床生物质CO_2催化气化模拟分析    张建社;郭庆杰;

自混合下行循环流化床生物质快速热解制燃料油    田原宇;梁鹏;盖希坤;乔英云;

生物质(秸秆)成型燃料制备技术应用与市场需求展望    周斌;雷建国;魏然;

生物质炉具:市场前景看好,更需政府支持    王玉琪;

可持续发展理论对生物质能源开发利用的影响研究    孙凤莲;王雅鹏;

生物质能在能源系统和农村经济中的作用及发展战略    王革华;

吹氧在铁矿烧结中的作用    周文涛

铁矿烧结的30年    唐先觉

生物质能和炼制油技术成热点    记者 顾定槐

生物质能前景诱人    雷奔

济锅打造生物质能“锅炉航母”    孟祥宾

生物质能发展要洗好切入点    中科院广州能源研究所生物质能中心主任 李海滨

农业生物质能产业发展规划出台    姚润丰

肖明松:为生物质能奔走呼号    本报记者 陈磊

财税规划:支持生物质能发展“路线图”    本报记者  孙雷

生物质能开发利用工程将在我区启动    王占奇

生物质能铁矿烧结的基础研究    甘敏

铁矿烧结烟气减量排放基础理论与工艺研究    潘建

湿生物质定向气化制取高浓度氢气的实验研究及理论分析    黄浩

生物质流化床燃烧粘结特性及控制研究    尚琳琳

生物质与煤共热解气化行为特性及动力学研究    孙云娟

基于组分的生物质热裂解机理研究    刘倩

生物质轻度预处理液化技术与机理研究    刘华敏

木质生物质各组分热解过程和热力学特性研究    胡亿明

神华不粘煤和胜利褐煤与生物质共液化反应研究    王志红

生物质合成气的组分调控技术及深度净化    孟凡彬

Al_2O_3、SiO_2对铁矿烧结的影响及其机理的研究    胡林

生物质与煤共热解实验研究    朱孔远

热解温度对生物质焦油裂解率影响的实验研究    贺鹏

HPB-V型生物质成型机的改进与试验分析    牛振华

生物质料物理压缩成型参数优化研究    段宇

生物质能开发利用设计与环境效应的研究    刘威

生物质能资源化利用系统的初始条件及生物周期评价的研究    刘俊伟

生物质块状燃料成型机的研究设计    何继龙

基于ANSYS的生物质成型流变规律及进料螺杆模态特性研究    刘超

落下床中煤与生物质快速共热解研究    朱向伟

 
关键词: 铁矿烧结

[ 学术论文搜索 ]  [ 加入收藏 ]  [ 告诉好友 ]  [ 打印本文 ]  [ 违规举报 ]  [ 关闭窗口 ]

 
相关学术论文推荐
 
0条 [查看全部]  相关评论
 
推荐论文
智能推荐
 
网站首页 | 关于我们 | 联系方式 | 使用协议 | 版权隐私 | 排名推广 | 广告服务 | 积分换礼 | 网站留言