Pulveriseret kulbrændstof (PUF) er en type brændstof, som er kul , som tidligere er knust til det fineste pulver (støv). Det bruges som et selvstændigt brændstof eller additiver i dampkedler , metallurgiske ovne eller andre termiske enheder.
Den største fordel ved PU sammenlignet med andre brændstoffer er dens relativt lave omkostninger.
Ethvert fast brændsel (brun og sort kul, tørv, koksovnsbatteriaffald osv.), der kan finmales, kan bruges til at fremstille kulpulver. Til tørring af vådt kul anvendes tørretromler, der fungerer efter princippet om medstrøm. Varme gasser med en temperatur på 300-350°C fra en speciel ovn kommer ind i tørretromlen samtidigt med kul. Knusere og specialmøller bruges til formaling . Den krævede finhed af kulformaling bestemmes af indholdet af flygtige stoffer i det og askeindholdet .
PUT anvendes til højovnssmeltning som et additiv, der blæses ind i en varm højovn . Når knust fast brændsel blæses ind, er varmeforbruget til processerne for dets termiske nedbrydning lille, hvilket sikrer en relativt høj (især i forhold til natur- og koksovnsgasser ) varmetilførsel til ildstedet i en højovn.
Opvarmningen af PUT-partiklerne i blæserøret er meget hurtig på grund af den høje blæsetemperatur. Eksperimenter udført med forskellige kul har vist, at mængden af flygtige stoffer produceret under disse betingelser er ca. 1,7 gange mængden af flygtige stoffer påvist ved standard flygtige analyser. Det kan antages, at i en højovn er denne mængde af flygtige stoffer endnu højere.
Berigelsen af eksplosionen med oxygen øger graden af forgasning (på tidspunktet for dannelse og frigivelse af flygtige stoffer) af PUT-partiklerne på samme niveau som den indledende pyrolysetemperatur i området op til 180 kg/t råjern. En analyse af parametrene for højovnsdriften og koksprøver taget fra niveauet af luftdyser viste, at den normale drift af højovnen kan forstyrres eller i det mindste ændres ved kulinjektion [1] .
Den vigtigste konsekvens af virkningen af knust kul på processen er den direkte udskiftning af kokskul med kulkul . Derfor afhænger koefficienten for udskiftning af koks med kul i høj grad af kulets egenskaber, især af indholdet af kulstof , aske , svovl og fugt i det. Jo højere kulstofindholdet i kullet er, jo vigtigere er den direkte udskiftning af kokskul med det, jo højere varmetilførsel til ildstedet og jo højere er forholdet mellem koks og kul. I modsætning til gasformige og flydende reduktionsmidler indeholder kul praktisk talt ikke brint (bortset fra det, der er indeholdt i flygtige og vanddampe), så at blæse kul ind i ildstedet har kun ringe effekt på forløbet af reduktionsprocesser. Kulaske øger noget udbyttet af slagger i ovnen, hvilket reducerer koksbesparelsen, når kul indføres i ovnen. Svovl, der indføres af kul, kan delvist gå over i råjern , hvilket kræver begrænsning af de anvendte kul med hensyn til deres svovlindhold. Når kul injiceres, ændres de gasdynamiske betingelser for smeltning praktisk talt ikke. I denne henseende er den begrænsende faktor i mængden af anvendt fast brændsel opvarmningen af ildstedet. Reduktion af varmetilførslen til ildstedet på grund af den lavere forbrændingsvarme af kul sammenlignet med koks og tilstedeværelsen af vanddamp, der undergår dissociation i ildstedet, fører til et fald i ildstedets temperatur. Derfor bør tørrede kul anvendes i højovne [2] .
Den udbredte brug af pulveriseret kul går tilbage til 1980'erne. Forbedring af teknikken og teknologien til injektion af pulveriseret kul har ført til opnåelsen af dets stabile forbrug på niveauet 150-200 kg/t. Når der blæses en stor mængde kul ind, falder volumenfraktionen af koks i ladningen , hvilket øger kravene til at sikre gasgennemtrængeligheden af ladningssøjlen i minen og koks totherman (koksdysen) i ildstedet. Hovedbetingelsen for at opfylde disse krav er brugen af højkvalitets koks med høj kold og varm styrke. Kravene til kvaliteten af kul til indblæsning i en højovn er som følger:
I 1979-1980. den første grund til at motivere udviklingen af teknologien til injektion af pulveriseret kulstof var at kompensere for de høje priser og knapheden på koks. Mens prisen på koks bevægede sig uden hensyn til ændringen i olieprisen , var tilgængeligheden af koks begrænset. Før krisen var det gennemsnitlige forbrug af koks omkring 400 kg/t råjern, med brændselsolieforbruget normalt 80 kg/t råjern og en blæsetemperatur på 1250 °C. Skift til koksdrift førte til mange problemer, såsom koksmangel, ustabilt ladningsflow, øget koksforbrug, nedsat produktivitet osv. I begyndelsen af firserne blev flere højovne i Europa og Japan udstyret med et formalingssystem, tørring og injektion af kul. Baseret på tidligere erfaringer var finheden af kul 80% finere end 80 mikron , og målværdien for PUT-forbruget var omkring 100 kg/t råjern [3] .
Af særlig betydning er askeindholdet i indsprøjtet kul, som bestemmer koefficienten for erstatning af koks med kul, påvirker siliciumindholdet i råjern og udbyttet af slagger . Derudover bestemmes kulets slibende egenskaber, som påvirker modstanden af rørledningerne i dets injektionssystem, også af askeindholdet i kul. Mere end 35 % af verdens forbrug af pulveriseret kul kommer fra højovne i Japan , som alle er udstyret med pulveriseret kulinjektionssystemer, og omkring 25 % fra højovne i andre asiatiske lande. Forøgelse af forbruget af indsprøjtet kul kræver løsning af en række tekniske og teknologiske problemer. Det er blevet fastslået, at overskuddet af PUT-forbrug over 200 kg/t er ledsaget af en stigning i andelen af uforbrændt kul og et fald i permeabiliteten af koks toterman. På grund af faldet i gaspermeabiliteten af ladningskolonnen under injektionen af betydelige mængder pulveriseret kul og for at opretholde ydeevnen af ovnene på det nødvendige niveau, reduceres blæstforbruget ved at berige det med oxygen. Et træk ved teknologien til smeltning med injektion af pulveriseret kul er skabelsen af en koksudluftning fra groft koks i den aksiale del af ovnen. På ovne med kegleapparat anvendes specielle ladningsmetoder hertil [4] .
| Jernholdig metallurgi | ||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Generelle begreber Sorte metaller Legering Jern- og Stålværker Metallurgisk kompleks Historie om produktion og brug af jern | ||||||||||||
| Kerneprocesser _ |
| |||||||||||
| Hovedenheder _ |
| |||||||||||
| Vigtigste produkter og materialer |
| |||||||||||