D0I:10.13374/j.issnl00I63.2006.08.018 第28卷第8期 北京科技大学学报 Vol.28 No.8 2006年8月 Journal of University of Science and Technology Beijing Aug.2006 高炉喷吹贫瘦煤最低着火温度 张俊燕宋存义王丽颖金岩辉 北京科技大学土木与环境工程学院，北京100083 摘要从工业安全角度出发，对实验煤样进行了元素分析和工业分析，在高德伯儿格一格瑞瓦尔 德炉中对潞安常村、漳村贫瘦煤的最低着火温度进行了比较全面、系统的实验研究，探讨了煤粉质 量浓度、喷吹压力以及粒度对最低着火点的影响·结果表明，最低着火温度随煤粉质量浓度的减小 而升高，随喷吹压力和煤粉粒度的增大而升高·对实验数据进行线性回归分析，得出影响因素与最 低着火温度的函数关系，从而为贫瘦煤工业应用的安全性提供了一定的参考依据· 关键词高炉喷吹：贫瘦煤：最低着火温度(TIM):爆炸性能：数学模型 分类号TF538.6 当前炼铁系统工艺结构优化的核心是大量喷 行研究，针对这一领域的空白对其爆炸特性参数 煤，高炉喷吹可节约焦炭用量，减少焦炉投资和 中的煤粉粉尘云最低着火温度进行了实验测定， 焦化污染，增加高炉铁产量，近几年，国内高炉喷 煤粉的最低着火温度不仅与物化性能如种类、粒 吹技术得到了大力发展，喷吹用煤量呈逐年递升 度有关，还与测试条件如喷吹压力、煤粉质量浓 之势山.由于无烟煤资源有限，不能满足高炉喷 度、氧气质量浓度以及环境温湿度等有关，此次 煤发展的需要，根据贫煤、贫瘦煤挥发分比无烟煤 实验选取粒度、喷吹压力和煤粉质量浓度三种主 略高，燃烧性和反应性好等特点，积极利用不粘 要的影响因素为研究对象， 煤、贫煤、贫瘦煤等煤种开发高炉喷吹煤具有广泛 的应用前景， 1实验装置及煤样 贫瘦煤挥发分较无烟煤高，安全性能比无烟 1.1实验装置 煤差，因此安全问题更为重要，现在我国各钢铁 本次研究粉尘云的最低着火温度采用的是国 企业高炉喷吹煤粉系统一般按喷吹无烟煤种设 际上比较成熟、通用的标准测试装置一高德伯 计，当改喷贫瘦煤时，如何解决喷吹时的安全问题 儿格格瑞瓦尔德炉（简称高一格炉），测试系统见 将是整个喷吹系统的关键[).在高炉喷煤的过程 图1，高一格炉采用内壁光滑、下口敞开的高强耐 中，可燃性煤粉弥散在空气中，如果遇到点火源使 热石英玻璃管，内径为36.5mm,长216.0mm,炉 粉尘的温度达到该粉尘的点火温度，就有可能着 管容积为226mL,炉管上端、储粉室、空气压缩机 火燃烧或发生爆炸，因此测定煤粉粉尘云最低着 通过橡胶管相连。炉管中插有电热偶，它与温控 火温度，对预防粉尘爆炸和进行防爆设备的设计 仪相连，温控仪可以直接显示测试温度， 都是必要的， 我国大多数冶金企业过去采用无烟煤作为高 炉喷吹煤，“八五”期间烟煤喷吹技术在鞍钢获得 成功后，现在全国大多数冶金企业己转向喷吹烟 煤或烟煤与无烟煤混合煤，因此对煤粉最低着火 温度的研究也仅限于无烟煤和高挥发性烟煤，本 次实验着重对介于无烟煤与烟煤之间的贫瘦煤进 收稿日期：2005-07-19修回日期：2006-04-29 基金项目：国家技术创新项目(No-D2C07-0一17)和北京市教 图1紧低着火温度测试系统图 育委员会共建项目建设计划资助(No·xk100080432) Fig.1 Testing system of TIM 作者简介：张俊燕(1972一)，女，讲师，博士高炉喷吹贫瘦煤最低着火温度 张俊燕 宋存义 王丽颖 金岩辉 北京科技大学土木与环境工程学院‚北京100083 摘 要 从工业安全角度出发‚对实验煤样进行了元素分析和工业分析‚在高德伯儿格－格瑞瓦尔 德炉中对潞安常村、漳村贫瘦煤的最低着火温度进行了比较全面、系统的实验研究‚探讨了煤粉质 量浓度、喷吹压力以及粒度对最低着火点的影响．结果表明‚最低着火温度随煤粉质量浓度的减小 而升高‚随喷吹压力和煤粉粒度的增大而升高．对实验数据进行线性回归分析‚得出影响因素与最 低着火温度的函数关系‚从而为贫瘦煤工业应用的安全性提供了一定的参考依据． 关键词 高炉喷吹；贫瘦煤；最低着火温度（TIM）；爆炸性能；数学模型 分类号 TF538∙6 收稿日期：20050719 修回日期：20060429 基金项目：国家技术创新项目（No．D2CJ－07－01－17）和北京市教 育委员会共建项目建设计划资助（No．xk100080432） 作者简介：张俊燕（1972－）‚女‚讲师‚博士 当前炼铁系统工艺结构优化的核心是大量喷 煤．高炉喷吹可节约焦炭用量‚减少焦炉投资和 焦化污染‚增加高炉铁产量．近几年‚国内高炉喷 吹技术得到了大力发展‚喷吹用煤量呈逐年递升 之势［1］．由于无烟煤资源有限‚不能满足高炉喷 煤发展的需要‚根据贫煤、贫瘦煤挥发分比无烟煤 略高‚燃烧性和反应性好等特点‚积极利用不粘 煤、贫煤、贫瘦煤等煤种开发高炉喷吹煤具有广泛 的应用前景． 贫瘦煤挥发分较无烟煤高‚安全性能比无烟 煤差‚因此安全问题更为重要．现在我国各钢铁 企业高炉喷吹煤粉系统一般按喷吹无烟煤种设 计‚当改喷贫瘦煤时‚如何解决喷吹时的安全问题 将是整个喷吹系统的关键［2］．在高炉喷煤的过程 中‚可燃性煤粉弥散在空气中‚如果遇到点火源使 粉尘的温度达到该粉尘的点火温度‚就有可能着 火燃烧或发生爆炸‚因此测定煤粉粉尘云最低着 火温度‚对预防粉尘爆炸和进行防爆设备的设计 都是必要的． 我国大多数冶金企业过去采用无烟煤作为高 炉喷吹煤‚“八五”期间烟煤喷吹技术在鞍钢获得 成功后‚现在全国大多数冶金企业已转向喷吹烟 煤或烟煤与无烟煤混合煤‚因此对煤粉最低着火 温度的研究也仅限于无烟煤和高挥发性烟煤．本 次实验着重对介于无烟煤与烟煤之间的贫瘦煤进 行研究‚针对这一领域的空白对其爆炸特性参数 中的煤粉粉尘云最低着火温度进行了实验测定． 煤粉的最低着火温度不仅与物化性能如种类、粒 度有关‚还与测试条件如喷吹压力、煤粉质量浓 度、氧气质量浓度以及环境温湿度等有关．此次 实验选取粒度、喷吹压力和煤粉质量浓度三种主 要的影响因素为研究对象． 1 实验装置及煤样 1∙1 实验装置 本次研究粉尘云的最低着火温度采用的是国 际上比较成熟、通用的标准测试装置———高德伯 儿格－格瑞瓦尔德炉（简称高－格炉）‚测试系统见 图1．高－格炉采用内壁光滑、下口敞开的高强耐 热石英玻璃管‚内径为36∙5mm‚长216∙0mm‚炉 管容积为226mL．炉管上端、储粉室、空气压缩机 通过橡胶管相连．炉管中插有电热偶‚它与温控 仪相连‚温控仪可以直接显示测试温度． 图1 紧低着火温度测试系统图 Fig．1 Testing system of TIM 第28卷 第8期 2006年 8月 北 京 科 技 大 学 学 报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol．28No．8 Aug．2006 DOI:10．13374／j．issn1001－053x．2006．08．018