快速确定高炉炉尘灰中煤焦比例的检测方法及检测系统技术方案

本发明专利技术属于煤焦组分测量领域，公开了一种快速确定高炉炉尘灰中煤焦比例的检测方法及检测系统,利用炉尘灰中未燃煤粉和焦在中低温下与CO2反应性不同，测定炉尘灰中含碳物质与CO2的反应性；加入催化剂后，测定未燃煤粉、焦以及炉尘灰中分别反应性的变化率，计算炉尘灰中未燃煤粉和焦粉比例。本发明专利技术利用炉尘灰中未燃煤粉和焦在中低温下与CO2反应性不同，测定炉尘灰中含碳物质与CO2的反应性，加入催化剂后，未燃煤粉、焦以及炉尘灰中分别反应性的变化率，估算炉尘灰中未燃煤粉和焦粉比例的方法。为增加高炉喷煤量和提高煤粉置换比提供科学的指导，为钢铁厂提供一种简单易行，准确可靠的估算炉尘灰中含碳物质成分的方法。

Detection Method and Detection System for Quickly Determining Coal-coke Proportion in Blast Furnace Dust

The invention belongs to the field of coal coke component measurement, and discloses a fast determination method and detection system for coal coke proportion in blast furnace dust. The reactivity of carbon-containing substances and carbon dioxide in blast furnace dust is determined by using the reactivity of unburned coal powder and coke in blast furnace dust is different from that of carbon dioxide at medium and low temperatures. After adding catalyst, the change rate of reactivity of unburned coal powder, coke and dust is determined respectively. Calculate the proportion of unburned pulverized coal and coke in furnace dust. The invention uses the reactivity of unburned coal powder and coke in furnace dust to measure the reactivity of carbon-containing substances in furnace dust to CO2 at medium and low temperatures. After adding catalyst, the rate of change of reactivity of unburned coal powder, coke and furnace dust respectively, and the method of estimating the proportion of unburned coal powder and coke powder in furnace dust. To provide scientific guidance for increasing the amount of pulverized coal injected into blast furnace and the replacement ratio of pulverized coal, and to provide a simple, accurate and reliable method for estimating the carbon content in the dust of blast furnace for iron and steel works.

【技术实现步骤摘要】
快速确定高炉炉尘灰中煤焦比例的检测方法及检测系统
本专利技术属于煤焦组分测量领域，尤其涉及一种快速确定高炉炉尘灰中煤焦比例的检测方法及检测系统。
技术介绍
目前，业内常用的现有技术是这样的：通过反应性检测高炉炉尘灰目前没有，但是检测高炉炉尘灰的目前常用技术就是数点发和X光射线衍射方法以及拉曼光谱法。数点发是把取到的炉尘灰样制样，放在分光光度计下观察，打500个点，确定煤焦比例，检测过程中工作量巨大，相当耗时，实验结果受操作者的主观影响很大，需要大量的专业性知识且凭经验得出，(因为很多颗粒及其细小，无明显特征)而且数点法只能确定焦炭和未燃煤粉的表面积比，不能确定各自的碳含量，且想要数据精确的话，得进行大量重复性实验。X光衍射试验方法和拉曼光谱试验方法都是先制取标准煤和焦样，煤进行高温处理制取未燃煤粉，焦制取热解焦，之后按不同的比例混合均匀，再和炉尘灰的原样进行X光衍射和拉曼光谱试验，炉尘灰样和那种比例的混合样相近则认为炉尘灰比例是多少。这类方法首先成本过高，不适合日常检验，最关键一点是通过试验制取的未燃煤粉和热解焦样和炉尘灰里面的煤焦有本质区别，炉尘灰里面煤和焦有的是烧了一部分，有的就是烧完的残渣。和试验制取的未燃煤粉和焦粉不一样。高炉是现代钢铁工业最重要的设备之一，但炼焦相关的环境问题日益严峻，为了保持竞争力，煤粉喷吹(PCI)被认为是最有效的替代部分冶金焦炭的技术。但在大喷煤操作时，由于风口回旋区空间有限，且煤粉运动速度快，部分煤粉未燃尽而随煤气流上升，通过炉身中上部由炉喉排出。焦炭由于机械应力和碳素熔损反应也会破碎，形成焦粉。未燃煤粉会和焦粉共同构成了高炉炉尘灰中的残碳物质，为了更好地降低高炉能耗，提高高炉生产指标，需要区分这些残碳物质的来源。综上所述，现有技术存在的问题是：(1)现有技术中，检测过程工作量巨大，相当耗时，实验结果受操作者的主观影响很大，需要大量的专业性知识且凭经验得出，而且数点法只能确定焦炭和未燃煤粉的表面积比，不能确定各自的碳含量，且想要数据精确的话，得进行大量重复性实验。(2)X光衍射试验方法和拉曼光谱试验方法，对仪器要求较高且检测成本不菲，并不适合钢厂日常检测，同时这两种方法均需要制备标准样，标准样与实际生产必然有区别，难以保证结果的准确性。元素分析可以得出高炉炉尘灰里的总含碳量，但是无法区别是来源于高炉中的未燃煤粉还是焦炭。上述方法单一的使用均无法定量的分析高炉炉尘灰中碳来源，结合一起使用，工作量巨大，实施起来十分费力，可操作性不强，不适合生产上的日常使用。解决上述技术问题的意义：意义就是为钢铁厂提供一种简单易行，准确可靠的估算炉尘灰中含碳物质成分的方法，把检测炉尘灰可以列为钢厂的日常检测项目，用来预测高炉炉况，指导生产。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种快速确定高炉炉尘灰中煤焦比例的检测方法及检测系统。本专利技术是这样实现的，一种快速确定高炉炉尘灰中煤焦比例的检测方法，一种快速确定高炉炉尘灰中煤焦比例的检测方法，所述快速确定高炉炉尘灰中煤焦比例的检测方法包括：利用炉尘灰中未燃煤粉和焦在中低温下与CO2反应性不同，测定炉尘灰中含碳物质与CO2的反应性；加入催化剂后，测定未燃煤粉、焦以及炉尘灰中分别反应性的变化率，计算炉尘灰中未燃煤粉和焦粉比例。进一步，所述快速确定高炉炉尘灰中煤焦比例的检测方法包括：1)取高炉的煤焦样研磨成0.15mm，酸洗脱灰后制备1100℃-1500℃热解焦和1100℃-1300℃未燃煤粉，样品编号进行反应性实验，得到煤粉和焦粉分别不加催化剂和加催化剂之后的A、B的范围变化率；得到的范围；2)高炉没换煤焦的情况下，检验高炉的炉尘灰，酸洗脱灰后进行反应性实验测得无催化剂和加催化剂时的失重率分别为a、b，根据公式焦粉含量煤粉含量y＝1-x；若换煤焦重复步骤1)。进一步，所述快速确定高炉炉尘灰中煤焦比例的检测方法具体包括：样品的制备为：预先获取多种不同粒径等级的煤粉和焦炭，进行酸洗脱灰处理，之后模拟焦炭和煤粉在高炉中温度变化过程，制备不同温度处理后的热解焦和未燃煤粉，根据煤焦与CO2气体反应，分析粒度对煤焦气化反应性的影响，确定样品粒度小于0.15mm；煤选用了0-0.075mm和0.075-0.15mm，焦选用了0-0.075mm，0.075mm-0.15mm，0.15mm-0.25mm，0.25mm-0.425mm(因为焦取的样是块状，得到什么粒度完全看破碎和研磨程度)，这6种样分别进行反应性实验得到失重率，数据显示0.15mm以下时脱灰煤焦样失重率差别在1％以下，故可认为当粒径为0.15mm以下时，粒径对煤焦反应性影响不大。分析温度对煤焦气化反应性的影响，确定气化反应温度750℃；中低温为600℃-900℃，实验选用650℃、750℃、850℃进行反应性实验，当温度为650℃时，煤焦反应性较低，不能很好区分；当温度达850℃时，煤焦反应性均有大幅度提高，但当焦粉反应性也变高时，煤焦差异变小，不利于定量计算，故采用750℃为本实施例的反应温度，在范围内其他温度也可以；反应性试验为：采取添加碱金属作为催化剂，确定催化剂：煤焦的质量比最佳加入比例1：10；催化剂和试样比例0.5：10、1：10、2：10这3给比例均试过，通过实验得到在1：10时候炉尘灰中煤焦反应性差异较大；由气体分析仪分析尾气中CO含量，确定反应时间1小时；随着反应的进行C会和CO2反应生成CO气体，通过监测其流量变化，先开始CO含量会升高之后回复至正常水平则认为反应结束，本专利技术时间为1小时；对酸洗脱灰后焦粉和不同温度的热解焦粉以及酸洗脱灰后煤粉和不同温度的未燃煤粉在不加催化剂和加入催化剂情况下分别进行反应性试验得到失重率；对酸洗炉尘灰不加催化和加入催化剂分别进行反应性试验得到失重率；得到不同温度未燃煤粉、焦粉以及高炉炉尘灰在有无催化剂情况下的失重率；根据失重率算出煤焦比例。进一步，假设酸洗炉尘中焦粉和未燃煤粉百分数分别为x和y，且灰总量为1；炉尘灰不加催化剂失重率为a，加催化剂失重率为b，煤粉不加催化剂失重率为c，煤粉加催化剂失重率为d，焦粉加催化剂的失重率为e，焦粉不加催化剂的失重率为f，对同一高炉，在一定时间内，所用的煤粉和焦粉均为同一品种故c、d、e、f的值设为常数，检测炉尘灰样，酸洗脱灰后进行反应性检测；具体包括：炉尘灰在无催化剂下失重率一部分是焦粉、一部分是煤粉；设焦粉部分的失重为L，煤粉部分的失重则为a-L；炉尘灰中无催化剂条件下焦粉的失重率乘以焦粉失重率的变化率相当于炉尘灰中有催化剂条件下焦粉的失重率，炉尘灰中无催化剂条件下煤粉的失重率乘以煤粉失重率的变化率相当于炉尘灰中有催化剂条件下煤粉的失重率；则炉尘灰在无催化剂下焦粉部分的失重煤粉部分的失重为设煤粉为焦粉，失重为算出焦粉的百分数其中和分别为煤粉和焦粉的变化率，定为确定的A和B范围量，公式化简为为定为确定的C范围量，公式化简为煤粉的百分数y＝1-x；钢厂内高炉所用的煤粉和焦粉短期内均为同一品种故A、B、C的值可在做一次实验之后设为为确定的范围量，钢厂日常检测炉尘灰中煤焦成分只需要取炉尘灰样，酸洗脱灰后进行反应性检测即可，即日常检测炉尘灰中煤焦含量只需测a、b即酸洗脱灰炉尘灰的无催化剂和有催化剂条件下本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种快速确定高炉炉尘灰中煤焦比例的检测方法，其特征在于，所述快速确定高炉炉尘灰中煤焦比例的检测方法包括：利用炉尘灰中未燃煤粉和焦在中低温下与CO2反应性不同，测定炉尘灰中含碳物质与CO2的反应性；加入催化剂后，测定未燃煤粉、焦以及炉尘灰中分别反应性的变化率，计算炉尘灰中未燃煤粉和焦粉比例。

【技术特征摘要】
1.一种快速确定高炉炉尘灰中煤焦比例的检测方法，其特征在于，所述快速确定高炉炉尘灰中煤焦比例的检测方法包括：利用炉尘灰中未燃煤粉和焦在中低温下与CO2反应性不同，测定炉尘灰中含碳物质与CO2的反应性；加入催化剂后，测定未燃煤粉、焦以及炉尘灰中分别反应性的变化率，计算炉尘灰中未燃煤粉和焦粉比例。2.如权利要求1所述的快速确定高炉炉尘灰中煤焦比例的检测方法，其特征在于，所述快速确定高炉炉尘灰中煤焦比例的检测方法包括：1)取高炉的煤焦样研磨成0.15mm，酸洗脱灰后制备1100℃-1500℃热解焦和1100℃-1300℃未燃煤粉，样品编号进行反应性实验，得到煤粉和焦粉分别不加催化剂和加催化剂之后的A、B的范围变化率；得到C的范围；2)高炉没换煤焦的情况下，检验高炉的炉尘灰，酸洗脱灰后进行反应性实验测得无催化剂和加催化剂时的失重率分别为a、b，根据公式焦粉含量煤粉含量y＝1-x；若换煤焦重复步骤1)。3.如权利要求1所述的快速确定高炉炉尘灰中煤焦比例的检测方法，其特征在于，所述快速确定高炉炉尘灰中煤焦比例的检测方法具体包括：样品的制备为：预先获取多种不同粒径等级的煤粉和焦炭，进行酸洗脱灰处理，之后模拟焦炭和煤粉在高炉中温度变化过程，制备不同温度处理后的热解焦和未燃煤粉，根据煤焦与CO2气体反应，分析粒度对煤焦气化反应性的影响，确定样品粒度小于0.15mm；分析温度对煤焦气化反应性的影响，确定气化反应温度750℃；反应性试验为：采取添加碱金属作为催化剂，确定催化剂：煤焦的质量比最佳加入比例1：10；由气体分析仪分析尾气中CO含量，确定反应时间1小时；对酸洗脱灰后焦粉和不同温度的热解焦粉以及酸洗脱灰后煤粉和不同温度的未燃煤粉在不加催化剂和加入催化剂情况下分别进行反应性试验得到失重率；对酸洗炉尘灰不加催化和加入催化剂分别...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊玮，程宏峰，周进东，魏耀武，毕学工，汤耀，
申请(专利权)人：武汉科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42