煤粉高速加热条件下的快速热分解

D0I:10.13374/i.issn1001-053x.1988.03.001 北京钢铁学院学报 第10卷第3期 Journal of Beijing University Vol.10 No.3 1988年7月 of Iron and Steel Technology July 1988 煤粉高速加热条件下的快速热分解 .杨天钩 (炼快教研宝) 摘 要 高炉喷吹煤粉和熔融还原铁浴粉煤气化等高速加热条件下，快速热分解是第一 影。为研究11G0一1750℃温度条件的这一过程，作者用等离子体加热的实验装受， 加热速度可达4,3×103一2,4×10‘K/s。实验表明增加温度可明显改善烟煤的快速 热分解过程，面日效果比无烟煤明显得多，但气氛对快速热分解过程的影响不太明 显。进而说明了铁浴气化粉煤和何化介质可分开吹人，行利于控制喷嘴前端过热并 诚少金属蒸发后进入产品气体之巾。 关键词：煤粉，燃烧过程，喷煤，梦离子体加热，燃烧动力学 Investigation on High Speed Pyrolysis of Pulverized Coal Yang Tianjun Abstract Under high speed preheat in blast furnace and gasification in iron-bath for smelting reduction the pyrolysis of pulverized coal injection is the first important stage.For study of this pyrolysis of coal in 1160-1750.C,an apparatus was designed.The heated rate by a plasma torch was as high as 4.3x103-2.4x104 K/s and even more than 105 K/s.The results show that increasing temperature gives more effect on the pyrolysis of bituminous coal than anthracite,but atmosphere seems to be no effect on pyrolysis process. This conclusion shows that in iron-bath process,the solid coal particles and oxydizing agent can be blown in separately.These will be good for controlling 1987一05一20收稿 279

第 卷第 期 年 月 北 京 钢 铁 学 院 学 报 。 。 煤粉高速加热条件下的快速热分解 杨 天 钧 炼铁教研室 摘 要 高炉喷吹 煤 粉 和 熔融还 原 铁浴粉煤气化等 高速加热条件下 ， 快速热分解是第一 步 。 为研 究 。 一 。 ℃ 温度条件的 这一过程 ， 作者用 等离子 体加热的实验 装置 ， 加 热速度 可达 。 ’ 一 。 ‘ 。 实验表明增加温度 可 明显 改善烟 煤的快速 热 分 解过程 ， 而旦 效果 比 无 烟煤 明显 得 多 ， 但气氛对快速热分解过程 的影响不太明 显 。 进 而 说明 了铁浴气化粉 煤和 氧化 介质可 分开吹 入 ， 有 利 于控制喷嘴前 端过热并 减 少 金属燕发后 进 人 产 品气体之 中 。 关提词 煤粉 ， 燃烧 过程 ， 喷煤 ， 等 离 子 体 加 热 ， 燃烧动 力学 ” 户 一 一 ， · 一 · “ ， · 。 一 · ， 丁 一 ， · 一 一 收 稿 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．1988．03．001

over the heat in front of the nozzles and eliminating heavy fume generation. Key words,pulverized coal,combustion processes,coal powder injection, plasma heating;combustion kinetics 引 言 高炉喷吹煤粉和熔融还原造气技术都是用高速载气输送煤粉进行燃烧和气化的过程。不 同煤粉由喷枪进入混合段（如高炉直吹管）后即开始了一系列复杂的过程（图1）：由辐射 传热和对流传热引起的高速预热过程！继而煤粉颗粒快速热分解即脱气过程，然后为煤粉的 点燃以及挥发份的燃烧与气化；最后为剩余物的燃烧与气化。因为载气速度高达数十米到数 百米，因而由喷枪至燃烧、气化空间这一过程在约10ms内完成，加热速度高达105一10 K/s,燃烧与气化温度高达1500一2000°C。 Lance Conl Inition Eaeeway Bortz等人研究证实，高速加热条件下煤粉的 Char Soot 脱气与快速热分解几乎同时进行，燃烧和气化 Preheat Z2Z tiegnssing 的第一步是由煤粉热分解过程制约的[1)。为模 Pyrolysis Combistion of volatile matter 拟高温和高速加热条件下煤粉的快速热分解， Combastion nnd gnsificalion of ehar soot 以及与燃烧和气化过程的关系，作者研制了一 图1煤粉燃烧与气化机理示意图 套用等离子体加热的煤粉快速热分解装置，从 Fig.1 Mechanism sketch of coal 而研究了褐煤、兖州烟煤、阳泉无烟煤的快速 combustion and gasification 热分解过程。 1实验装置及原理 实验装置如图2所示，它由等离子体烧嘴(G)、快速热分解用石墨一陶瓷复合管(H)、 煤粉加入装置(I)、气体引入装置(C1,C2,D:,D2)、过滤片(E)和气体收集器(A)组 成。煤粉在一定气氛下通过石最一陶瓷复合套管(H),其外层是内径为15mm的石墨保温 管，内层是内径为10mm的陶瓷管。石墨保护管有良好的导热性能并可保护陶瓷管在1700一 1900°C不致破坏，内层陶瓷管由O型密封圈与冷却装置(F1,E)相连，冷却后聚集在烧结 Dleetrie mnenetie valve Shut dowr Pressure meler vntve Cooler and filter 图2等离子体加热的快速热分解实验装置 Fig.2 Apparatus for testing high speed pyrolysis 280

· ， ， ， 只 趁 鑫‘ 二 高炉喷吹煤 粉和熔融还原 造气技术都是 用高速载气输 送煤粉进行燃烧和气化的过程 。 不 同煤粉 由喷枪进人混合段 如高炉直 吹管 后即开始 了一系列 复杂的过程 图 由辐射 传热和对 流传热弓起 的高 速预 热过程 继而煤粉颗 粒快速 热 分解 即脱气过 程 然后为煤粉的 点燃以及 挥发份的燃烧与气化 最 后为剩余物的燃烧与气化 。 因为载气速度高达数十米到数 百米 ， 因而 由喷 枪至燃烧 、 气化空间这 一过程在约 “ 内完成 ， 加热 速 度 高 达 一 只 只 弓 尸， 万 明 图 煤粉撤烧与气化机理 示 意图 夕 。 ， 燃 烧 与气化温度高达 一 。 等人 研究证实 ， 高 速加热 条件下煤 粉 的 脱气与快 速热分解 几乎 同时进行 ， 燃烧和气化 的第一步是 由煤粉热分解过程制约 的 〔 ’ 〕 。 为模 拟高温和高速加热条件下煤粉 的快速热分解 ， 以及 与憔烧和气化过程的关系 ， 作 者研制 了一 套用等离子 体加热 的煤粉 快速热分解装置 ， 从 而研究 了褐煤 、 充州烟煤 、 阳泉无烟煤的快速 热 分解过 程 。 实验装置及原理 实验装置如图 所示 ， 它 由等离子 体烧嘴 、 快速热分解 用石墨 － 陶瓷 复合管 、 煤粉加人装置 、 气体引人装置 ， ， ，， 、 过滤片 和气 体收集器 组 成 。 煤粉在一定气氛下通过石 墨 － 陶瓷 复合套管 ， 其外层 是 内径为 的石 墨 保 温 管 ， 内层是 内径为 的陶 瓷管 。 石 墨保 护管有 良好 的导热性能并可保 护陶 瓷管在 一 不 致 破 坏 ， 内层 陶 瓷管 由 型 密封 圈与冷 却装置 ， 相连 ， 冷 却后聚集在烧结 一 － 一 · －一一一一 一 ， 一 · 一一卜 图 等 离子 体加热的快速热分解实验装置 未 了

型金属过滤片前，然后由煤相分析和显微研究确定其炭化程度的改变。本装置由等离子体烧 嘴提供热源，由石最管下部热电偶及标定曲线可以推算陶瓷管内反应区温度。 实验安排与煤相研究 表1示出了试验用煤的工业分析与灰份成份，表2示出了试验参数。试验按下述方法进 行： (1)为达到极高加热速度，背景气体由球伐D,、D2通入反应空间，借助于等离子体烧 嘴将静止的背景气体加热到1350一1750°C。达到预定温度时，电磁伐C1、C2同时开启，运 载氯气以2ba「的压差将电磁伐C2下端预置煤样携带迅速通过反应区，这样快速热分解时间 约为5ms,加热速度超过105K/s。 表1煤样工业分析及灰份成份 Table 1 Approximate analysis of coal sample and chemical composition of coal ash 工业分析，% 灰份成份，% 煤种 灰份探发份水份 Cao SiO2 A1203 Mgo Fe203 K20+Na20 福 煤 3.1150.5311.71 39.32.362.369.5 8.57 0.30 阳泉无烟煤 23.278.91 1,06 2.7457.830.491,655.2 2.04 充州烟煤 27.0229.05 1.93 5.6458.3927.51 2.1 4.25 1,93 (2)煤粉颗粒借助于陶瓷管(H)与气体收集器(A)之间0.2一0.5bar的压差负压抽 吸，此时煤粉快速热分解时间为71一177m5,加热速度高达7.5×103一2.4×10K/s。 表2试验 金数 Table 2 Experimental parameters 煤样输送 压力差 气体流量 气流速度 加热时间 最终温度 加热速度 (bar) (1/min) (m/s) (ms) (℃) (K/s) 压差输送 2 >3.12 5 高 105 0.5 0.78 71 (1350- 高(7.5×101~ 负压抽吸 0.2 0.31 177 1750 2.4×104) 随气休输送 0,21 261 中 % 1.5 0.28 196 (1160~1240) (4.3×103 0.f3 87 1.4×104) (3)方法3是用1~81/min背景气体携带煤粉颗粒通过反应空间，煤粉停留时间为 87一261ms,平均加热速度为4.3×103一1.4×10K/s。 为定量评价不同快速热分解条件下煤样炭化程度的改变，借助煤相分析测定其反光值以 确定其炭化程度，反光值越大则镜煤相中挥发份含量越小【2,31。 3实验结果 (1)煤的种类对于快速热分解、燃烧和气化过程的影啊。原始试样镜煤相反光值阳泉无 281

型金属过 滤片前 ， 然后 由煤相分析和显微研究确定其炭 化程度的改 变 。 本装置 由等离子 体烧 嘴提供 热 源 ， 由石 墨管下部热 电偶及 标定曲线 可 以推算陶瓷管内反应区 温度 。 实验安排 与煤相研究 表 示 出了试验 用煤 的工业 分析与灰份成份 ， 表 示 出了试验参数 。 试验按下述方法进 行 为 达到 极高 加 热速度 ， 背景气 体 由球伐 、 通 入 反应空 间 ， 借助于 等离子 体烧 嘴将 静止 的背景气 体加热 到 一 。 。 。 达 到 预定温度时 ， 电 磁伐 、 同时开 启 ， 运 载氮气 以 的压差将 电磁伐 下 端 预置煤样携 带 迅速通过 反应区 ， 这样 快速热 分解时 间 约为 ， 加热速 度超过 “ 。 表 煤样工业 分析及灰份成份 煤 种 工 业 分析 ， 灰份 挥 发份 水份 灰 份 成 份 ， ， 褐 煤 。 阳泉无烟 煤 。 充州烟 煤 煤粉颗粒 借助于 陶瓷管 与气 体收集器 之 间 一 的压差 负压抽 吸 ， 此 时煤粉 快速热分解时 间为 一 ， 加热速度高达 ” 一 ‘ 。 表 试 验 参 数 煤样输送 压 力差 气 体流量 气流 速度 加 热时 间 最终温度 ℃ 速度 。 。 旧 。 加 珍 高 ’ 。 ‘ 曰向 压 差输送 ‘， 负压抽吸 。 火 。 随气体物送 。 。 〔 中 中 方 法 是用 背景气体携带煤粉颖粒通 过 反应空间 ， 煤粉 停 留 时 ’ 为 一 ， 平均加热速度为 ” 一 一。 ‘ 。 为定量评 价不 同快速热分解条件下煤样炭化程度的改 变 ， 借助煤相分析测定其反光值以 确定其炭化程度 ， 反光值 越大 则镜煤相 中挥发份含量 越小 〔 ’ “ ’ 。 实验结果 煤的种类对于 快速热分解 、 燃 烧和气化过程的影响 。 原始试样镜煤相反 光值阳泉无

烟煤为2.3%，充州烟煤为0.63%，褐煤的腐植质相反光值为0.3%左右（其中还有2%的 丝质体与半丝体，总平均反光值为0.34%)。 在1600°C、45ms条件下，充州烟煤的反光值增加到0.90%，其中呈现了一些孢子体 与树脂体：相同条件下，褐煤增加到0.89%。1700一1740°C和113ms条件下，究州烟煤增 加到1.43%，边沿镜煤相反光能力更高，并出现一些各相异性煤相：相同条件则褐煤增加到 1.66%,也开始观察到各向异性的组分。而阳泉无烟煤只有较长时间后快速热分解才进行到 一定程度，1600°C经过125ms后反光值增加到2.80%，其中只有少量颗粒快速热分解比较 迅速，开始出现各向异性现象。 充州烟煤快速热分解后剩余物显微相片如图3所示，可以看到边沿处反光能力更高，而 且颗粒周围有薄薄一层由挥发份产生的冷凝相，气体产物出现许多轻重炭水化合物，一些部 位出现与外部相连的缝隙。相近条件下，褐煤的气体产物主要是CO、CO2、H2和H2O以及 少量碳氢化合物，显微相片如图4所示，快速热分解剩余物中呈现一些比原始煤样更显著的 网状微孔。阳泉无烟煤由于挥发份低根本没有冷凝相产生，热分解剩余物只有一些微小漫布 孔隙（图5）。 图3充州烟煤煤相相片 Fig.8 Petrographic specimen of bituminous coal Yanzhou (1350℃，45ms,Rcf1 cctance(Rmoi1)=0.83%) (2)高速加热条件下气氛对快速热分解的影响。究州烟煤1500°C、5ms在空气中快速 热分解镜煤相反光值为0.65%，比原始煤样略为降低的原因是部分镜煤相有重新沥青化的倾 向影相同煤种相同条件在氮气中反光值为0.66%，而且两个试样显微结构几乎相同。 图4热分解后褐煤煤相照片 图5热分解后阳泉无烟煤的结构 Fig.4 Petrograpbic specimen of lignite Fig.5 Structure of anthracite Yangqian (1600℃，45ms,Rmoi1=0,89%) (1300℃，125m5,Rmoi1=2.80%) 282

烟煤为 ， 充州烟煤为 ， 褐煤 的腐植 质相反 光值为 左 右 其中 还 有 的 丝 质体与 半丝体 ， 总平均反 光值为 。 。 在 。 。 、 条件下 ， 充 州烟煤的反 光值增加到 。 ， 其中 呈 现 了一 些抱子 体 与树脂 体 相同条件下 ， 褐煤增加到 。 。 。一 和 条件下 ， 充 州烟煤增 加到 肠 ， 边沿镜煤相反 光能 力更高 ， 并 出现一些各相异性煤相 ， 相同条件则褐煤增加到 “ ， 也开始观察到各向异性 的组分 。 而 阳泉无烟煤只有较长时 间后 快速热分解 才进行到 一定程度 ， “ 经过 后反 光值增加到 ， 其 中只有少量颗粒 快速热分 解 比较 迅速 ， 开始 出现各向异性现象 。 充州烟煤快速热分解后剩余物显微相片如 图 所示 ， 可 以看到边沿处反 光能力更高 ， 而 且颗 粒 周围有薄薄一层 由挥发份产生 的冷凝相 ， 气 体产物 出现许多轻 重炭水化合物 ， 一些部 位 出现与外部相连 的缝 隙 。 相近条件下 ， 褐煤的气体产物主要是 、 、 和 以及 少量碳氢化合物 ， 显微相片如 图 所示 ， 快速热分解剩余物 中呈现一些 比原始煤样更 显著的 网状微孔 。 阳泉无烟煤由于挥发份低根本没 有冷凝相产生 ， 热分解剩余物只 有一些微小 漫布 孔 隙 图 。 图 充州 烟煤煤 相相片 ℃ ， 峨 ， 。 高速加热条件下气氛 对 快速热分解 的影响 。 充州烟煤 。 。 。 、 在 空 气 中快速 热 分解镜煤相反 光值为 “ ， 比原始煤样略为降低 的原 因是部分 镜煤相有 重 新沥 青化的倾 向， 相 同煤种相同条件在氮气 中反 光值为 ， 而且 两个试样显微 结构几乎相 同 。 图 热分解后揭煤煤相照片 ℃ ， ，， 政 卜 。 ， 图 热分解后 阳泉无烟 煤 的结 构 一 ℃ ， ， 。 夕石

褐煤在1600°C左右、45m5在空气中快速热分解后反光值为0.89%，此条件下尚有部 分煤粉颗粒尚未反应：相同煤种相同条件在氯气中热分解后反光值为0.91%，2个试样显微 结构几乎相同。 这与有些研究者的结果一致【4,5]：即高加热速度时含氧量对快速热分解影响不大的原 因是，因为相对于如此高的加热速度，煤粉快速热分解过程仍然相对缓慢。Botz等人实验 也说明：距喷枪1m之前空气过剩系数影响不大，直到1.5m之后才有较大影响。 (3)快速热分解时间、温度以及煤粉粒度的影响。由实验看出，随快速热分解时间增加 而镜煤相反光值增加：充州烟煤5ms时反光值为0.66%，45ms为0.90%，113ms时为 1.43%:褐煤趋势相同，45m5为0.89%，113ms为1.27%，167ms为1.37%，后2个试 样显微观察绝大部份颗粒均已反应。 温度对热分解影响也很大。相同停留时间，究州烟煤1200°C反光值为0.81%，颗粒内 部可观察到脱气后微空隙正在形成，1350°C时大部分煤粉边沿已开始反应，部分（占14%） 反应迅速，反光值达1,2一1,4%，颗粒内部脱气空隙业已形成，总平均反光值为0.83% 1600°C时反光值增加到0.90%。褐煤有相同倾向：1200°C反光值为1.06%，1350°C为 1.27%,1740°C增加到1.66%，可观察到许多各向异性组分。 充州烟煤极细煤样(<60μm)在氮气中热分解后反光值增加到2,43%，1300°C、 167ms反应已经完成。 4 讨 论 一些研究者认为【5]：无烟煤着火温度高于烟煤并随加热速度增加而增加，鞍钢高炉煤 粉取样证实了无烟煤在风口循环区燃烧率为68.2一87%【1。本研究证实：无烟煤快速热分 解后只会形成微小漫布的孔隙；烟煤挥发份高，其燃烧导至了迅速预热，热分解后迅速形成 与外部相连通的裂纹及中空孔隙系统，因而热分解迅速。但对热分解产物分析证明：烟煤热 分解后形成大量烟碳，因而应用烟煤高炉喷吹和铁浴气化时，应力求在大量烟碳形成前燃烧 过程进行得比较充分，以免剩余烟碳妨碍高炉下部行程及其它气化过程。 考虑到碳氧燃烧气化反应，存在着3个控制步骤]：化学反应控制：氧渗入内部孔隙 的“孔隙扩散”；反应物及产物通过表面边界层的“边界膜扩散”。一般认为：煤粉越细， 加热速度越高，则化学反应越可能成为控制步骤〔8]。本实验证实，高炉喷吹及铁浴气化时， 加热速度高达105K/s,背景气氛影响甚微，说明这时快速热分解较之如此高的加热速度仍 嫌缓幔，化学反应仍然可能成为控制性步骤。其意义在于： (1)高炉加大喷吹量，尤其当使用烟煤等高挥发份煤粉时，富氧对于开始的热分解过程 影响较小；对其后的多相燃烧反应，氧的孔隙扩散可能成为控制性步骤。已有一些研究者指 出【1：这时含氧量由21%提高到25%时燃烧率4倍于风温由1000°C提高到1100°C的效 果。因此考虑富氣效果，可以设想，氧气不由冷风混入而由直吹管靠近风口处混入，这样对 风温影响不大，但可显著提高煤粉喷入周围局部区域氧气浓度以改善传质过程，而对于煤粉 由喷枪进入直吹管前期快速热分解彩响不大。 (2)熔融还原饮浴气化常用粉煤与气化剂同时吹入以改善动力学条件，但喷嘴局部过热 而影响寿命，热点处形成大量过热蒸气增加了成品气体中粉尘含量。由本实验结果可知：可 283

褐 煤在 “ 左 右 、 “ 在空气 中快速热分解 后反 光值为 ， 此 条 件下 尚有部 分煤粉颗 粒 尚未反应 相 同煤 种相 同条件在氮气 中热分解后反 光值为。 ， 个 试样显微 结构几乎相 同 。 这 与有些 研究者 的结果一 致 「 ’ 〕 即高加热 速度时含氧 量对 快速热分解 影 响不 大 的原 因是 ， 因为相对于 如 此高 的加热速度 ， 煤粉快速热分解过程仍然相对 缓 慢 。 等人 实验 也说 明 距喷枪 之前空气过剩系数影响不 大 ， 直 到 之后 才有较大影响 。 快速热分解 时 间 、 温 度以及 煤粉粒度的影响 。 由实验看 出 ， 随快速热 分解 时 间增加 而镜煤相反 光值 增加 充 州 烟 煤 时 反 光 值 为 “ ， 为 ， 时 为 ， 揭 煤趋势相 同 ， 理 为 ， 、 为 ， ， 为 ， 后 个 试 样显微观 察绝大部 份颗 粒 均已反 应 。 温度对 热分解 影响也很 大 。 相 同停留时 间 ， 充州烟煤 “ 反 光值为 ， 颗粒 内 部可 观察到 脱气 后微空 隙正 在形 成， 。 “ 时 大部分煤粉边沿 已开始反应 ， 部分 占 反应迅速 ， 反 光值达 一 ， 颗粒内部脱气空隙 业已形成 ， 总平 均反 光 值 为 。 ， “ 时反 光值增加到 。 褐煤有相 同倾 向 反 光 值 为 ， 为 ， “ 增加到 ， 可 观察到许 多各 向异 性 组分 。 充州烟 煤极 细 煤样 拼 在氮气 中 热 分 解 后 反 光 值 增 加 到 ， 、 反 应 已经 完 成 。 讨 论 一些 研究者认 为 【 ’ 〕 无烟煤着火温度高于烟煤并随加 热速度增加而 增 加 。 鞍 钢高炉煤 粉取样 证实 了无烟煤 在风 循环 区燃 烧率为 一 〔 已’ 。 本研究 证实 无烟 煤快速热分 解 后只会形 成微小 漫布的孔 隙 烟煤挥发份高 ， 其燃烧导至 了 迅速预热 ， 热分解后 迅速形 成 与外部相连 通 的 裂纹 及 中空孔 隙系统 ， 因而热分解 迅速 。 但对 热分解 产物分析证明 烟煤热 分解 后形 成大量烟碳 ， 因而应 用烟煤高炉喷吹和铁 浴气化时 ， 应 力求在大量烟碳 形成前燃烧 过程进 行得 比较充分 ， 以免 剩余烟碳 妨碍高炉下部行程及 其它 气化过程 。 考虑到碳氧燃烧气化 反应 ， 存在着 个 控制步骤 〔 ’ 化学 反应 控制 ， 氧渗人内 部 孔 隙 的 “ 孔 隙扩散 ” 反应物及 产物 通过表面边界层 的 “ 边界膜 扩散 ” 。 一 般认 为 煤粉 越 细 ， 加热速度 越高 ， 则化学 反应越可 能 成为 控制步骤 〔 ’ 。 本实验证实 ， 高炉喷吹 及铁浴气化时 ， 加热速度 高达 “ ， 背景气氛 影响甚微 ， 说 明这 时快速 热分 解 较之如此 高的加 热 速度仍 嫌缓 慢 ， 化学 反应 仍 然可能 成为 控制性步骤 。 其意义在于 高炉加大喷吹 量 ， 尤其 当使用烟煤等高挥发份煤粉时 ， 富氧对于开始 的 热分解过程 影响 较小 对 其后的 多相燃烧反应 ， 氧的孔 隙 扩散可 能成 为 控制性步骤 。 已有一些 研究 者指 出 这 廿含氧量 由 纬提高到 纬时燃 烧率 倍于风温 由 提高 到 “ 的 效 果 。 因此 考虑 富氧效果 ， 可 以 设想 ， 氧气不 由冷风混 入而 由直吹管靠近风 口处混 人 ， 这样 对 风温影响不 大 ， 但可 显 著 提高煤粉 喷 人 周围 局部 区域氧气 浓度 以改 善 传质过程 ， 而 对于煤粉 由喷枪 进 人直 吹管 前期快 速热 分解影响不 大 。 熔 融还原铁浴 气化常 用粉煤与气化剂 同时 吹 人 以 改 善动力学条件 ， 但喷嘴局部过热 而影响寿 命 ， 热 点处 形 成大量过热蒸气增加 了成品气体中粉 尘含量 。 由本实验 结果可知 可

4 将煤粉与氧化性气体分离输送，即用空气或惰性气体输送煤粉而对热分解影响不大，而分离 后避免了煤粉与气化剂在喷枪前端立即气化，控制了热点温度，延长了喷枪寿命并可减少粉 尘含量。 5结 论 (1)利用等离子体作热源煤粉快速热分解可达到1160-一1750°C高温，加热速度可达 4.3×103一105K/s,其产物可由煤相分析确定其炭化程度改变并观察其显微结构。 (2)煤的种类对快速热分解及燃烧气化过程起决定性影响：烟煤由于高挥发份燃烧加速 了预热过程，并迅速形成与外部连通的裂缝和中空微孔，热分解及燃烧气化速度快于无烟 煤，但热分解后形成大量冷凝物和烟碳。 (3)气氛对于高速加热快速热分解影响较小，而对其后多相燃烧反应影响较大。因而加 大喷吹量后可相应改变传统富氧方法，提高煤粉周围局部区域氧气浓度以改善传质过程，铁 浴气化可实现煤粉和气化剂的分离以延长喷嘴寿命，并减少产品气体粉尘的含量。 参考文献 1 Borze S,Flament G,Conf,on Drict Use of Coal in Iron and Steel- making,London,1982;October 2 Stach E,et al,Stach's Textbook of Coal Petrology,1982 3 Hagemann H W.Angewandte Kohlenpetorgraphic I,1985 4 Essenhigh R H.16th Symposium (Inter,)on Combustion,1976 5 Stalherm D,Dissertation RWTH Aachen,B,R,D,,1973 6杨永宜等。金属学报，1986：2：B49 7 Mulcahy M F R,ct al.Rev.Pure and Appl.Chem.,1969;19:81 8 Pelers W,et al,Brennstoff-Chemie,1985;46(2):s46,175 9 Van Heek K H,et al,BWK,1985;37(1-2):s20 284

将煤粉与氧化性气体分离输 送 ， 即用空气或 惰性气体输 送煤粉而 对热 分解影响不 大 ， 而 分离 后避免 了煤粉与气化剂 在喷枪前端立 即气 化 ， 控制 了热 点温度 ， 延 长 了喷枪寿 命并可 减少粉 尘含量 。 结 论 利用等离子 体作热 源煤粉快速热分解可达到 。一 。 。 高温 ， 加 热 速 度 可 达 又 一 。 “ ， 其产物可 由煤相分析 确定其炭化程度改 变并观察其显微结构 。 煤的种类对快速热分解 及燃烧气化过程起决定性影响 烟煤 由于高挥发 份然烧加速 了预热过程 ， 并迅速形 成与 外部连通 的裂缝和 中空微孔 ， 热 分解及 燃烧 气 化 速 度快于 无烟 煤 ， 但热分解 后形成大量冷 凝物和烟碳 。 气氛对于高速加热快 速热分解影响较小 ， 而 对其后多相燃烧反应影响较大 。 因而加 大喷吹 量后可 相应 改 变 传统富氧 方法 ， 提高煤粉 周围局部区域氧气浓度以改 善 传质过 程 ， 铁 浴 气化可实现煤粉和气化剂 的分离以延 长喷嘴寿 命 ， 并减少产品气体粉 尘 的含量 。 参 考 文 献 ， ‘ ” ， ， ， ， ， 二 夕夕 ， 夕 夕 ， 川 ， 平 ， ， 杨永宜 等 金 属学报 ， ， 刀 ， ， 一 ￡勺 ， ， ， 甲 ， ， 一 〕 斗