COREX煤气中H2含量的对比分析

宝钢2#COREX投产后各技术经济指标持续改善,竖炉金属化率稳定在85%以上,冷煤气中H2含量比1#COREX高出2个百分点,但竖炉炉顶煤气中H2含量相差很小。基于COREX工艺过程中H2含量变化的理论解析,分析了氢元素的守恒、海绵铁金属化率、拱顶温度和竖炉还原对H2含量的影响。研究结果表明,冷煤气中H2含量的增加主要由竖炉海绵铁金属化率的提高所致,且随着竖炉金属化率的提高,气化炉运行更稳定,料柱温度升高,气化炉用氧分配趋向合理等冶炼特征发生改变。     

竖炉直接还原过程中硫的行为和分配规律

研究了竖炉直接还原过程中硫的反应行为和分配规律。测定和分析表明，竖炉煤气中硫化物以Ｈ２Ｓ为主，ＣＯＳ在造气炉出口只有痕迹量。在竖炉试验中始终产炉料对煤气进行硫。炉料取消熔剂后煤气脱硫增加，而矿石吸硫量变化不大。     

COREX竖炉炉料黏结的机理研究和影响因素分析

竖炉内炉料黏结是COREX炼铁工艺中的一个重大难题,国内外COREX生产操作都表明预还原竖炉内部的炉料容易黏结成块或黏结在竖炉的炉墙上,累积到一定程度后,会引起竖炉悬料,影响COREX还原煤气的利用和预还原竖炉的顺行,严重时甚至堵塞竖炉,使还原煤气难以接受或无法排料而被迫清空竖炉。在竖炉清空期间,对竖炉内黏结物进行了取样和分布情况调查,借助于化学成分检测、SEM和XRD等手段,分析了竖炉内黏结物形成的机理。在上述分析的基础上,通过实验室的试验研究考察了竖炉内炉料黏结的影响因素,结果表明,温度、金属化率、挤压时间、煤气成分等是黏结的主要影响因素。     

熔融气化炉填充床冶炼特征的数值模拟

熔融气化炉填充床是将预还原炉料熔炼为液态铁水,并利用块煤裂解生成大量还原煤气供预还原竖炉使用的主要冶炼场所.文章建立了熔融气化炉填充床一维稳态数学模型,数值模拟分析了填充床内还原煤气与固体炉料的温度及组分分布特征.结果表明:由于海绵铁与块煤及熔剂的温差较大,固相间辐射热传递使得海绵铁温度呈先降低后升高的变化趋势,随着固体炉料的下降,海绵铁逐渐熔炼为液态铁水,至填充床底部,铁水温度可达1 774 K.另一方面,随着煤气流的上升,块煤热解使得H_2体积浓度大幅提高,熔剂分解及海绵铁还原亦导致CO_2体积浓度逐渐增大,至填充床上部,CO体积浓度稳定于71.8%.     

COREX炼铁尾气生产海绵铁的研究

研究了把ＣＯＲＥＸ尾气改质成还原煤气,并采用竖炉法生产海绵铁的工艺流程以及该工艺对还原气和海绵铁质量的影响。     

影响反应罐海绵铁金属化率的原因

本文研究了倒焰窑、隧道窑生产海绵铁工艺中，罐中装料方式、还原剂种类、还原温度、还原时间等因素与海绵铁金属化率之间的关系。结果表明：木炭、无烟煤、烟煤作为还原剂还原效果明显优于焦粉。矿、煤分层水平装料方式优于垂直装料。     

还原条件对COREX球团显气孔率和金属化率的影响

球团金属化率是COREX还原过程的重要指标,球团显气孔率直接影响球团在COREX竖炉中的还原程度。模拟COREX竖炉荷重还原条件,研究了不同还原条件对球团还原后金属化率和显气孔率的影响规律,并针对COREX竖炉炉料黏结现象,在球团表面涂覆固体制剂,对还原后涂层球团金属化率和显气孔率进行了分析。研究结果表明,当温度为800~950℃时,随着温度上升,金属化率增大,同时球团显气孔率提高;还原气体中H_2增加时,球团金属化率和显气孔率也会提高,H_2体积分数每增加5%,还原后球团金属化率增加2.6%。在850℃时,轻烧白云石与塑料比值为1∶1时的涂层球团还原后显气孔率和金属化率分别为53.8%和60.2%。     

COREX预还原竖炉煤气析碳行为分析

COREX预还原竖炉还原煤气中CO浓度较高,竖炉内部较大温度范围都存在发生析碳反应的可能性。从竖炉操作压力和温度两个方面,分析了竖炉内不同区域内的析碳行为,同时重点分析了预还原竖炉内析碳反应对金属化率和下降管析碳量的影响。理论分析表明,析碳比例增加1%,竖炉金属化率平均降低3.4%;采用冷煤气作为冷却介质时,析碳量明显增加,此时不宜将下降管温度控制在750℃以下,且反窜煤气比例超过10%时,应及时切换成用N2冷却。     

基于低温快速预还原的熔融还原炼铁流程

提出了基于低温快速预还原的熔融还原炼铁流程。由三部分组成:熔融气化炉,主要功能是熔化海绵铁和产生预还原所需的还原煤气;预还原部分,由两级快速循环床和一级矿粉预热床组成,主要功能是将矿粉转变成高金属化率的铁粉,金属化率大于85%;煤气处理,包括尾气换热、煤气洗涤、煤气增压、脱除CO2等工序,功能是调节预还原所需的煤气成分、煤气量与温度。新工艺采用精矿粉或粒度小于1 mm的矿粉,具有还原温度低、反应接近平衡态、金属化率高等特点,吨铁燃料比有望在600 kg左右,实现炼铁工艺的高效、节能与减排。     

COREX的燃料比及流程优化

高燃料比是阻碍COREX工艺进一步推广的主要限制性因素。本文分析了造成这一问题的主要原因并提出了解决措施。熔炼炉内料柱过高造成初始煤气温度过低,从而导致竖炉还原气氧化度过高。还原气质量的恶化导致海绵铁金属化率过低。海绵铁金属化率过低是造成燃料比过高的根本原因。因此,将熔炼炉内的料柱高度调节至适宜的水平是解决高燃料比问题的关键措施。降低料柱高度还可收到改善熔炼炉工作条件的效果。     

COREX流程熔炼煤的选择

COREX流程的高效生产主要取决于熔炼煤的选取，使用性能适当的熔炼煤可以减少整个流程的净能耗，降低生产成本，并且摆脱对焦炭的依赖，在COREX流程中，主要检测熔炼煤的有效热值、成分和热稳定性，这些指标分别从煤耗、还原气利用率和固定床高度方面影响着整个生产流程，较高的有效热值保证了熔炼造气炉内具有足够的热量熔炼海绵铁，熔炼煤的成分通过气体利用率来确保还原竖炉内具有足够的还原气还原铁矿石，为了减少焦炭的用量，熔炼煤还必须具有一定的热稳定性来形成一个稳定的固定床。     

BL法竖炉直接还原工艺

介绍了ＢＬ法生产海绵铁的竖炉及其工艺,该竖炉试验期间,生产出金属化率平均为９３．０４％的海绵铁９３．８７５ｔ,达到并超过５ｔ／ｄ的海铁设计能力。     

COREX熔融气化炉热模拟研究

以不同配矿，配煤方案和鼓风条件，研究了熔融气化炉熔炼过程产生的煤炭汉化床，海绵铁金属化率，煤质，炉渣碱度和成分，下料速度，燃烧强度，炉缸热量等对冶炼过程和铁水质量的影响。     

BL法竖炉还原过程中球团内碳与硫元素含量的变化

研究了球团矿在ＢＬ法竖焖还原过程中碳、硫元素的变化趋势,竖炉还原带整个温区内气相的碳势高于炉料的碳势,炉料处于渗碳过程中,球团的碳含量随竖炉料线的下移而增加;球团在还原过程中硫含量基本不变,海绵铁中的硫基本上源于矿石。     

Technical analysis on ironmaking process of rotary kiln pre- reduction and smelting by coal and oxygen

The traditional blast furnace ironmaking process has many problems such as long process flow, high dependence on coke and large environmental pollution. In order to solve these problems, the new ironmaking process of rotary kiln pre- reduction and smelting by coal and oxygen was developed. This new process has advantages of wide raw material adaptability, no coke consumption, less pollutant emissions and suitable for special iron ore resources. The mathematical model of the new process was established. Numerical simulation results show that the metallization rate of pre- reduction iron, smelting furnace gas oxidation degree and blast air oxygen content have great influence on coal and oxygen consumption. The coal and oxygen consumption reduces with the increase of pre- reduction iron metallization rate, the rise of oxygen degree of coal gas or the decrease of oxygen content of blast air. This process has a significant advantage in smelting special iron ore resources, which can make up the shortage of blast furnace ironmaking. It is also of great significance to reduce fuel consumption and CO2 emissions.     

Analysis of reduction of iron ore and oxidation of reducing gas in moving bed

To investigate the influence of technical parameters on reduction of iron ore and oxidation of reducing gas in moving bed, the coupling kinetic model of iron oxide reduction and reducing gas oxidation in moving bed was established. The model was applied in pre- reduction shaft furnace of C- 3000, and main calculating results were in a good accordance with production data. At a certain ratio of gas flow to ore mass, improving gas velocity at standard state can increase output of metal iron, yet decrease ratio of metallization and gas utilization rate. At a certain gas velocity at standard state, improving ratio of gas flow to ore mass can increase ratio of metallization, yet decrease output of metal iron and gas utilization rate. Reduction potential of gas has a substantial effect on reduction efficiency. It is suggested to improve reduction potential of gas to a 95% level for a high ratio of metallization. At a certain gas velocity at standard state, increasing gas pressure can improve ratio of metallization and gas utilization rate. Inert gas content has a disadvantageous effect on reduction reaction in moving bed. It is advantageous for improving reduction efficiency in moving bed by adjusting increasing ratio of pellet or adding part of rich- hydrogen gas in reducing gas.     

气基竖炉工况焦炉煤气甲烷改质行为试验

 利用焦炉煤气+气基竖炉生产优质海绵铁,可延伸焦化行业产业链,同时可促进中国废钢/海绵铁—电炉短流程发展,改变钢铁行业能源、产品结构。针对典型焦炉煤气,通过基础性试验研究了在气基竖炉工况下,温度、H2O和CO2配比,高温海绵铁载体对焦炉煤气中甲烷改质行为的影响。研究结果表明,提高温度有利于焦炉煤气中甲烷的改质反应,1000℃时改质后有效还原气体体积分数最高可达80%;热态海绵铁对焦炉煤气改质有催化促进作用,可提高CO2参与改质反应比例至84.9%、H2O参与反应比例至100%;CO2配入体积分数2%～6%、H2O配入体积分数4%～10%为促进甲烷改质反应的适宜范围。     

Carbonising mechanism and carbon distribution behaviour during direct reduction in shaft furnace

Abstract

The process of sponge iron production in a shaft furnace has been simulated in the laboratory. On the basis of the results obtained, the carbonising mechanism and carbon distribution in the charge are discussed. Below 724°C the carbon potential in the gas phase in the shaft furnace is far higher than that in the charge. Therefore, the charge is always in the process of carbonisation via the reaction 2CO = CO₂ + C. The carbon content of the sponge iron increases rapidly in the lower zone of the shaft furnace above 724°C. The main reason for this is the deposition of coal tar in the gas. The influence of the hydrogen in the gas on the carbon content of the sponge iron is negligible.     

氧气高炉炉身的模拟试验研究

用包吕斯（Borist)炉模拟研究了不量喷煤高炉，富氧喷煤高炉和氧气高炉的炉身还原过程。结果表明：氧气高炉炉身还原条件明显改善，还原后烧结矿，块矿和球团矿的金属化率分别超过70％，80％和90％，是普通高炉的2倍以上。不论对于氧气高炉还是普通高炉，在还原过程中，烧结矿的强度变化不大，而球团矿和块矿的强度却大幅度下降。