Jauhemainen hiilipolttoaine (PUF) on polttoainetyyppi, joka on hiiltä , joka on aiemmin murskattu hienoimmaksi jauheeksi (pölyksi). Sitä käytetään itsenäisenä polttoaineena tai lisäaineena höyrykattiloissa , metallurgisissa uuneissa tai muissa lämpöyksiköissä.
PU:n tärkein etu muihin polttoaineisiin verrattuna on sen suhteellisen alhainen hinta.
Hiilijauheen valmistukseen voidaan käyttää mitä tahansa hienoksi jauhettua kiinteää polttoainetta (ruskea ja musta kivihiili, turve, koksiuunin paristojäte jne.). Märän hiilen kuivaamiseen käytetään kuivausrumpuja, jotka toimivat yhteisvirran periaatteella. Kuumia kaasuja, joiden lämpötila on 300-350 °C erityisestä uunista, tulee kuivausrumpuun samanaikaisesti hiilen kanssa. Jauhamiseen käytetään murskaimia ja erikoismyllyjä . Hiilen jauhatuksen vaadittava hienous määräytyy siinä olevien haihtuvien aineiden ja tuhkapitoisuuden perusteella .
PUT:ta käytetään masuunisulatuksessa lisäaineena, joka puhalletaan kuumaan masuuniin . Murskattua kiinteää polttoainetta puhallettaessa lämmönkulutus sen lämpöhajoamisprosesseihin on pieni, mikä varmistaa suhteellisen suuren (erityisesti luonnon- ja koksikaasuihin verrattuna ) lämmöntuontia masuunin tulisijaan.
PUT-hiukkasten kuumeneminen hormissa on erittäin nopeaa korkeasta puhalluslämpötilasta johtuen. Erilaisilla hiileillä tehdyt kokeet ovat osoittaneet, että näissä olosuhteissa syntyneiden haihtuvien aineiden määrä on noin 1,7 kertaa normaalilla haihtuvien aineiden analyysillä havaittujen haihtuvien aineiden määrä. Voidaan olettaa, että masuunissa tämä haihtuvien aineiden määrä on vielä suurempi.
Puhalluksen rikastaminen hapella lisää PUT-hiukkasten kaasutusastetta (haihtuvien aineiden muodostumis- ja vapautumishetkellä) pyrolyysin alkulämpötilan tasolla, jopa 180 kg/t harkkorautaa. Masuunin toiminnan parametrien ja ilmahormien tasolta otettujen koksinäytteiden analyysi osoitti, että hiilen ruiskutuksella voidaan häiritä tai ainakin muuttaa masuunin normaalia toimintaa [1] .
Suurin seuraus murskatun hiilen vaikutuksesta prosessiin on koksihiilen korvaaminen suoraan kivihiilellä . Siksi koksin korvaamiskerroin hiilellä riippuu suurelta osin hiilen ominaisuuksista, erityisesti sen hiili- , tuhka- , rikki- ja kosteuspitoisuudesta. Mitä korkeampi hiilen hiilipitoisuus on, sitä tärkeämpää on koksihiilen suora korvaaminen sillä, sitä suurempi lämmöntuotto tulipesään ja sitä suurempi koksin ja hiilen korvaussuhde. Toisin kuin kaasumaiset ja nestemäiset pelkistimet, kivihiili ei käytännössä sisällä vetyä (lukuun ottamatta haihtuvien ja vesihöyryn sisältämää), joten hiilen puhaltaminen tulisijaan ei vaikuta pelkistysprosessien kulkuun. Kivihiilen tuhka lisää jonkin verran kuonan saantoa uunissa, mikä vähentää koksin säästöjä, kun hiiltä syötetään uuniin. Hiilen tuoma rikki voi siirtyä osittain harkkorautaan , mikä edellyttää käytettävien hiilen rikkipitoisuuden rajoittamista. Kun hiiltä ruiskutetaan, sulamisen kaasudynaamiset olosuhteet eivät käytännössä muutu. Tässä suhteessa käytetyn kiinteän polttoaineen määrää rajoittava tekijä on tulisijan lämmitys. Tulisijan lämmöntuonnin vähentäminen hiilen alhaisemman palamislämmön vuoksi koksia vastaan ja tulisijassa dissosioituvan vesihöyryn vuoksi johtaa tulisijan lämpötilan laskuun. Siksi masuunissa tulisi käyttää kuivattua hiiltä [2] .
Hiilen laaja käyttö juontaa juurensa 1980-luvulle. Pölyhiilen ruiskutustekniikan ja -teknologian parantaminen on johtanut sen vakaan kulutuksen saavuttamiseen 150-200 kg/t tasolla. Kun sisään puhalletaan suuri määrä kivihiiltä, koksin tilavuusosuus panoksessa pienenee , mikä lisää vaatimuksia panoskolonnin kaasunläpäisevyyden varmistamiselle kaivoksessa ja koksinläpäisevyydelle tulisijassa. Pääedellytys näiden vaatimusten täyttämiselle on korkealaatuisen koksin käyttö, jolla on korkea kylmä- ja kuumalujuus. Masuuniin puhallettavan hiilen laatuvaatimukset ovat seuraavat:
Vuosina 1979-1980. ensimmäinen syy jauhetun hiilen ruiskutustekniikan kehittämiseen oli koksin korkeiden hintojen ja niukkuuden kompensoiminen. Vaikka koksin hinta liikkui öljyn hinnan muutoksesta riippumatta , koksin saatavuus oli rajallista. Ennen kriisiä koksin keskikulutus oli noin 400 kg/t harkkorautaa, polttoöljyn kulutus yleensä 80 kg/t harkkorautaa ja puhalluslämpötila 1250 °C. Siirtyminen pelkän koksin käyttöön johti moniin ongelmiin, kuten koksin puutteeseen, epävakaaseen panosvirtaukseen, lisääntyneeseen koksin kulutukseen, heikentyneeseen tuottavuuteen jne. 1980-luvun alussa useat masuunit Euroopassa ja Japanissa varustettiin jauhatusjärjestelmällä, kuivaus- ja kuivausjärjestelmällä. hiilen ruiskutus. Aikaisemman kokemuksen perusteella hiilen hienous oli 80 % hienompaa kuin 80 mikronia ja PUT:n kulutuksen tavoitearvo oli noin 100 kg/t harkkorautaa [3] .
Erityisen tärkeä on ruiskutetun hiilen tuhkapitoisuus, joka määrittää koksin korvauskertoimen kivihiilellä, vaikuttaa harkkoraudan piipitoisuuteen ja kuonan saantoon . Lisäksi hiilen hankaavat ominaisuudet, jotka vaikuttavat sen ruiskutusjärjestelmän putkistojen kestävyyteen, määräytyvät myös hiilen tuhkapitoisuuden perusteella. Yli 35 % maailman jauhetun kivihiilen kulutuksesta tulee Japanin masuuneista , jotka kaikki on varustettu hiilijauheen ruiskutusjärjestelmillä, ja noin 25 % muiden Aasian maiden masuuneista. Injektoidun hiilen kulutuksen lisääminen edellyttää useiden teknisten ja teknologisten ongelmien ratkaisemista. On todettu, että yli 200 kg/t PUT:n kulutukseen liittyy palamattoman hiilen osuuden kasvu ja koksin totermaneen läpäisevyyden heikkeneminen. Johtuen panoskolonnin kaasunläpäisevyyden heikkenemisestä merkittävien jauhemaisten kivihiilimäärien ruiskutuksen aikana ja uunien suorituskyvyn säilyttämiseksi vaaditulla tasolla, puhalluskulutusta pienennetään rikastamalla sitä hapella. Hiilen ruiskuttamalla sulatustekniikan ominaisuus on koksinpoistoaukon luominen karkeasta koksista uunin aksiaaliseen osaan. Kartiolaitteilla varustetuissa uuneissa tähän käytetään erityisiä latausmenetelmiä [4] .
| Rautametallurgia | ||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Yleiset käsitteet Mustat metallit Metalliseos Rauta- ja terästehtaat Metallurginen kompleksi Raudan tuotannon ja käytön historia | ||||||||||||
| Ydinprosessit _ |
| |||||||||||
| Pääyksiköt _ |
| |||||||||||
| Päätuotteet ja materiaalit |
| |||||||||||