氧气高炉喷吹CO2对冶炼参数的影响研究

采用物料平衡、热平衡方法,模拟计算了氧气高炉喷吹CO₂后理论燃烧温度、鼓风动能、焦比、炉腹煤气量、直接还原度及炉顶煤气量的变化规律。结果表明,随着CO₂喷入量增加,氧气高炉的理论燃烧温度和直接还原度降低,鼓风动能、焦比、炉腹煤气量和炉顶煤气热值提高。CO₂喷入量为100 m³/t时,理论燃烧温度降低到2 267℃,鼓风动能提高到1 780.41 kg·m/s,能够满足高炉炼铁的正常生产需求。     

新钢2500m~3高炉降低燃料比生产实践

新余钢铁集团10#高炉通过对风速、鼓风动能的计算,在保证高炉稳定顺行的前提下,适当缩小风口面积,对炉顶布料制度做了扩大矿批、调整布料角度等调整,达到了活跃炉缸、提高煤气利用率、降低燃料比的目的,综合焦比由523 kg/t降至504 kg/t。     

高炉低碳炼铁分析

从分析目前高炉炼铁碳消耗的本质出发,针对给定的原燃料条件,利用模型计算分析了当前主要低碳炼铁途径的节碳潜力。结果表明:对于普通高炉而言,间接还原达到平衡时的煤气利用率为56.99%,降低燃料比28.37kg/t。氧气高炉炉顶煤气完全循环利用条件下,最低燃料比为385.6kg/t。喷吹焦炉煤气可以降低燃料比,每增加10m3喷吹量,可降低焦比5.0kg/t左右;此外喷吹量存在极值,随着富氧率提高,获得最低燃料比的喷吹量增大,且最低燃料比降低。最佳喷吹条件为富氧率6%～8%,喷吹量160～180m3/t,可节约焦比53～54kg/t。使用高反应性焦炭可以降低热储备区温度,使间接还原平衡时CO浓度降低,平衡CO浓度从70%～60%,每降低2.5%,理论上可降低燃料消耗10.3～12.2kg/t,且降低幅度逐渐减小。     

高炉全氧鼓风操作的研究

高炉全氧鼓风操作具有高生产率、高喷煤率、低焦比、煤气还原性强,热值较高等优越性,将使现行的高炉炼铁方法发生重大变革。本文对国内外已提出的四种全氧鼓风高炉炼铁方法做了评述。结合我国情况,对全氧鼓风大量喷吹煤粉,炉顶煤气脱除二氧化碳后循环喷入炉身的工艺方案做了模拟计算,结果表明:采用这一工艺,高炉生产率可提高2倍,喷煤量可超过300kg/t,焦比只需现在的三分之一。以300m~3高炉为例,吨铁投资可节约10.6％,生铁成本可降低3～7％。这一方法使钢铁厂能源结构发生巨大变化,能充分利用我国丰富的煤炭资源和复合共生铁矿,可对我国现有中、小高炉设备进行技术改造,促进钢铁工业的发展。     

基于工程计算法的高炉理论焦比计算模型

在传统工程计算法基础上考虑了煤粉燃烧、富氧和鼓风湿度等因素的影响,通过提出衡量高炉单位入炉碳量所引起热负荷变化量系数,建立了热损失的计算方法,再结合焦比和直接还原度的关系,建立了改善的高炉理论焦比计算模型。基于此改善模型,求解了国内某大型高炉的理论焦比和适宜直接还原度,并解析了鼓风温度、鼓风湿度、炉顶温度、矿石品位、焦炭灰分、焦炭硫含量、吨铁石灰石量、铁水硅含量、直接还原度及渣比等因素对焦比的影响规律。结果表明,高炉的理论焦比为277.15kg/t,适宜直接还原度为0.34,矿石品位、焦炭灰分、铁水硅含量和直接还原度等对焦比的影响较显著。此外,本模型较传统模型的计算值低,由此可见,以上因素对焦比的影响程度较此前减弱。     

高炉焦比和炉顶煤气成分预测数学模型

本文在A.Rist和J.G.Peacey等人理论的基础上,根据高炉下部区反应模式图,在考虑炉身工作效率的情况下推导了完整地计算焦比和炉顶煤气成分的数学模型。模型中同时包括富氧、加湿、喷煤、喷油、喷吹天然气和金属化炉料等操作条件的计算。应用此模型计算了22因素对我国七大高炉焦比的影响,同时还计算了各种操作条件下的焦比、风量、炉顶煤气成分、煤气利用率、直接还原度以及绘制Rist操作线的主要参数,取得了满意的效果。本模型也可用于预测改变操作条件后每吨生铁的焦炭和鼓风需要量以及炉顶煤气成分。     

钒钛磁铁矿冶炼高炉喷吹焦炉煤气的减排能力

高炉喷吹焦炉煤气可以充分发挥氢还原的作用,实现高炉冶炼的低碳绿色发展。为了分析高炉喷吹焦炉煤气的减排能力,以钒钛磁铁矿冶炼高炉的现场生产数据和炉内理化反应为基础建立质能平衡模型,研究焦炉煤气喷吹量对风口理论燃烧温度和炉顶煤气CO₂排放量的影响;建立一定约束条件下喷吹焦炉煤气的操作窗口,讨论其降碳减排能力。研究结果表明,在一定的富氧率、焦比、煤比和风温下,随着焦炉煤气喷吹量的增加,风口理论燃烧温度和炉顶煤气CO₂排放量均降低。当风温和煤比一定时,通过提高富氧率可以实现喷吹焦炉煤气高炉的热量补偿。随着焦炉煤气喷吹量的增加,富氧率提高、焦比降低。不喷吹焦炉煤气,钒钛磁铁矿高炉在富氧率为3%、焦比为380.0 kg/t(Fe)、煤比为130 kg/t(Fe)、风温为1 200℃操作条件正常运行时,其风口理论燃烧温度为2 075℃、炉顶煤气温度最低为120℃;当焦炉煤气喷吹量为55 m³/t(Fe)时,可以维持与不喷吹焦炉煤气时相同的理论燃烧温度和炉顶煤气温度,相应的富氧率为5.63%、焦比为371 kg/t,炉顶CO_2...     

高炉富氧喷吹焦炉煤气理论研究

 用计算模拟富氧喷吹焦炉煤气以后高炉直接还原度、焦比、入炉风量、炉腹煤气量、理论燃烧温度和炉顶煤气的变化,同时分析了富氧喷吹焦炉煤气对高炉冶炼可能带来的影响。计算结果表明：在保证高炉热量和理论燃烧温度满足高炉正常生产前提下,选择合适的富氧率和焦炉煤气喷吹量,可以使焦比降低至291kg/t,CO2的排放量减少6.1%,并且提高了煤气利用价值,增加企业的经济和环境效益。     

结合CCS的炉顶煤气循环—氧气鼓风高炉CO2减排分析

 介绍了炉顶煤气循环—氧气鼓风高炉炼铁技术的研发进展,阐述了碳捕捉及封存技术(CCS)的特点及其技术成熟度,重点分析了几种CO2分离方法的原理及其适用条件,最后应用IPCC2006方法计算分析了结合碳捕捉及封存技术的炉顶煤气循环氧气鼓风高炉的CO2减排效果。结果表明：新工艺的吨铁CO2排放量为582.40kg,较传统高炉CO2减排55%。结合碳捕捉及封存技术的炉顶煤气循环氧气鼓风高炉炼铁技术的开发,能够促进中国钢铁工业CO2减排,对钢铁工业的可持续发展具有十分重要的现实意义和深远影响。     

喷吹循环煤气氧气高炉的静态模型

根据整体及各区域的物理化学约束条件建立了氧气高炉工艺综合数学模型.通过模型的计算结果对能量在不同区域的利用情况进行了分析.得出结论如下:氧气高炉无煤气循环流程的一次能耗很高,燃料比在600 kg/tHM以上,并且无法实现高温区和固体炉料区之间的能量匹配.炉顶煤气循环后,可以实现能量在高温区和固体炉料区的同时平衡;在同时满足全炉热平衡和区域热平衡的条件下,氧气高炉炉身喷吹循环煤气流程的理论燃烧温度过高,而炉缸喷吹循环煤气流程的理论燃烧温度偏低;对于氧气高炉炉身、炉缸同时喷吹循环煤气流程,随着循环煤气量的增大,焦比升高,煤比降低,理论燃烧温度可以维持在合理的范围内.     

Comprehensive Mathematical Model and Optimum Process Parameters of Nitrogen Free Blast Furnace简

According to different energy utilization in different regions, blast furnace is divided into raceway zone, bottom heat exchange zone （BHZ）, thermal reserve zone （TRZ）, and top heat exchange zone （THZ）, and a mathe- matical model of nitrogen free blast furnace （NF-BF） is established. The optimum process parameters of two kinds of nitrogen free blast furnaces are calculated by the new mathematical model. The results show that for the nitrogen free blast furnace with a single row of tuyeres, the optimum process parameters are coke ratio of 220 kg/t, coal ratio of 193 kg/t, and volume of recycling top gas of 577 m3/t; for two rows of tuyeres, the process parameters are coke ratio of 202 kg/t, coal ratio of 211 kg/t, volume of recycling top gas in upper area of 296 m3/t, and volume of recy- cling top gas in lower area of 295 ma/t. Energy balances are reached in different regions. Theoretical combustion temperature （TCT） in raceway zone is largely affected by different processes, and a lower TCT should be adopted for the single row of tuyeres, but for two rows of tuyeres, a higher TCT should be maintained. Compared with tradi- tional blast furnace, in NF-BF, the emission of CO2 would be reduced by 45.91% and 49.02G for a single row of tuyeres and two rows of tuyeres, respectively, and combined with CO2 sequestration technology, zero emission of CO2 could be realized.     

高炉喷吹COREX脱CO2顶煤气的数值分析

 COREX脱CO₂顶煤气作为一种优质富氢气体,直接喷吹进入高炉可有效降低高炉燃料消耗。建立了高炉喷吹COREX脱CO₂顶煤气静态工艺模型,研究高炉喷气对风口理论燃烧温度、炉腹煤气量、炉腹煤气成分、风口回旋区形状、直接还原度、节焦效果等因素的影响,并进一步探究了提高风温作为热补偿措施后的适宜喷气量。研究结果表明,不采取热补偿措施条件下,随着COREX脱CO₂顶煤气喷吹量的增加,理论燃烧温度逐渐降低,炉腹煤气量逐渐升高,高炉直接还原度降低。以维持理论燃烧温度和炉腹煤气量稳定为标准,风温相对基准提高30、60、90 ℃后,可接受喷吹的煤气量为45.4、85.5、123.3 m3/t。热补偿后,随着喷气量增加,鼓风量逐渐降低,富氧率逐渐升高。炉腹煤气中的CO及H₂含量随喷气量增加而增加,每增加10 m3/t的COREX煤气喷吹量,炉腹煤气中总的还原气体体积分数增加0.46 %,直接还原度降低0.006,节约焦炭1.48 kg/t。     

炉顶煤气循环氧气高炉一维气固换热与反应动力学模型

结合风口回旋区燃烧和炉外煤气预热、脱除和循环的平衡关系,建立了氧气高炉一维气固换热与反应动力学模型,并采用传统高炉的运行和解剖数据对模型进行了验证分析.通过模型研究了氧气含量和上部循环煤气流量对氧气高炉炉内过程变量的影响规律.结果表明:氧气含量偏低和上部循环煤气流量不足时,会降低铁矿石还原效果,炉渣内出现大量未还原铁氧化物;氧气含量和上部循环煤气流量的提高可以有效提高炉内CO含量和铁矿石还原速度,但提高上部循环煤气流量会大幅提升炉顶煤气温度,增大热量损失.与传统高炉相比,氧气高炉内CO含量提高1.0~1.5倍,炉内气体还原性更强;铁矿石还原完成位置提高1.49 m,全炉还原反应速度更快;直接还原度降低55.2%~79.2%,炉内直接还原反应消耗的碳量更少.      

Mathematical Modeling and Exergy Analysis of Blast Furnace Operation With Natural Gas Injection

Blast furnace operation with natural gas (NG) injection is one of the effective measures to save energy, reduce CO₂ emission, and decrease environmental load for iron and steel industry. Numerical simulations on blast furnace operation with NG injection through tuyeres are performed in this paper by raceway mathematical model, multi‐fluid blast furnace model, and exergy analytical model. With increasing NG injection volume, the simulation results are shown as follows: (1) the theoretical flame temperature and bosh gas volume can be constant by decreasing blast volume and increasing oxygen enrichment. (2) The utilization rate of CO enhances while that of H₂ decreases. The proportion of H₂ in indirect reduction tends to be increased, which accelerates the reduction of burdens. The pressure drop shows that the permeability of blast furnace gets better. The blast furnace productivity is increased from 2.07 to 3.08 t · m^?3 · day^?1. The silicon content in hot metal is decreased from 0.26% to 0.05%. When BF operation with 125.4 kg · tHM^?1 NG injection, coke rate and carbon emission rate are decreased by 27.2% and 32.2%, respectively. (3) The thermodynamic perfection degree is increased from 88.40% to 90.50%, the exergy efficiency is decreased from 51.94% to 49.02% and the chemical exergy of top gas is increased from 4.69 to 6.22 GJ · tHM^?1. It is important to strengthen the recycling of top gas.     

���ڹ��̼��㷨�ĸ�¯���۽��ȼ���ģ��

A theoretical coke rate calculation model was established based on the traditional engineering method with the consideration of the combustion of pulverized coal, oxygen enrichment, blast humidity and other factors. A coefficient, measuring the amount of heat load with the change of furnace carbon, is proposed to establish the calculation method of heat loss. The theoretical coke rate and appropriate direct reduction rate of some large- scale blast furnace are calculated based on this model. Then the effects of different factors, including blast temperature, blast humidity, top temperature, iron ore grade, ash content and sulfur content of coke, carbonate flux consumption, silicon content of hot metal, direct reduction rate and slag rate, on coke rate were analyzed. The results show that the theoretical coke rate is 277. 15kg/t and appropriate direct reduction rate is 0. 34. The iron ore grade, ash content of coke, silicon content of hot metal and direct reduction rate have significant influences on coke rate. In addition, the calculation values in this model are lower than those of traditional model, which means the degrees of the factors affecting coke rate decrease nowadays.     

马钢2500m3高炉原燃料劣化条件下降低焦比的生产实践

在马钢2号2500m3高炉的生产实践中为了进一步降低生铁成本,提高大型高炉的综合经济效益,针对原燃料质量持续劣化的现状,通过采取小块焦回收再利用、强化入炉料管理、改善喷吹煤质量、优化上下部调剂、稳定炉温和改善渣系、高风温及富氧综合喷吹、高顶压操作、加强炉型管理等一系列措施,使煤比大幅度提升,焦比显著降低。在燃料比无明显变化的情况下,焦比降低到320kg/t,与2012年相比,焦比降低了60~70kg/t,高炉利用系数稳定在2.4t/(m3·d)。     

高炉富氧喷吹还原性气体工艺分析

为降低高炉炼铁中固体碳耗、高效利用冶金高温副产煤气,提出高炉富氧喷吹还原性气体工艺流程,建立基于物料平衡与热平衡的高炉数学模型,并修正了理论燃烧温度计算公式.应用该模型分别对传统高炉、炉缸富氧喷吹还原性气体以及炉身喷吹循环煤气的炼铁流程进行技术参数分析.结果表明,炉缸富氧喷吹还原性气体以及炉身喷吹循环煤气的炼铁流程中,...     

氧气高炉喷吹焦炉煤气数学模型

 为降低氧气高炉炼铁流程中循环煤气脱除CO2及煤气预热成本,提出了氧气高炉喷吹焦炉煤气炼铁流程,并建立了新流程能质平衡数学模型,应用该模型分别对传统高炉、传统高炉喷吹焦炉煤气、氧气高炉（鼓风氧体积分数为30%、40%、50%、100%）喷吹焦炉煤气炼铁流程主要技术参数进行计算并对比。结果表明,传统高炉喷吹少量焦炉煤气（30 m3/t）可降低燃料比13 kg/t,焦炉煤气置换焦炭的置换比为0.433 kg/m3,但是对其他参数影响不大。氧气高炉喷吹焦炉煤气流程随着富氧率提高,炉内还原势提高,CO和氢利用率下降,炉内存在还原剂表观过剩,非全氧鼓风条件下炉内没有发生氮气富集。新流程外供煤气总热值为3 000 MJ/t左右,与传统高炉相比变化不大,对现有钢铁联合企业煤气供需平衡影响较小。全氧高炉喷吹焦炉煤气炼铁流程相较于目前的高炉炼铁流程可节焦43%,增煤33%,总燃料比降低20%。     

湘钢1号高炉降低焦比的措施

2001年湘钢1号高炉为了降低焦比,采取提高熟料比、降低入炉原燃料含粉率、加强原燃料的日常筛分管理等措施;利用焦丁回收系统对小块焦进行回收入炉,采取大料批结合往复式多环布料,使煤气利用大幅度提高;采取高顶压、高压差、大风量、缩小风口直径、提高风速和鼓风动能等措施进一步强化冶炼;通过提高风温和改善喷吹条件提高煤比,以及强化操作管理维持炉况长周期稳定顺行,使焦比从1999年的490kg/t降至 2000年的440kg/t、2001年的403kg/t.