高炉喷吹煤气的煤造气试验

为克服喷吹煤粉给高炉冶炼带来的不利影响,提出了由造气炉燃烧普通煤产生煤气,自风口喷入高炉替代喷吹煤粉的新工艺,研究工艺参数对煤造气质量的影响规律。结果表明,气化剂流量增加,煤气中CO+H_2含量和煤气热值先升高后降低;CO+H_2含量和煤气热值随着反应温度、料层厚度、富氧率的增加而增加。当气化剂流量1.0 m~3/h、反应温度1 000℃、料层厚度1 000 mm、富氧率15%时,煤气质量达到最佳值,CO+H_2含量达到79.37%,煤气热值达到10 229.51 kJ/m~3。     

高炉氧煤喷吹技术讲座(四)

7富氧大喷吹（煤粉）7.1氧煤喷吹关系高炉采用富氧喷吹燃料（煤粉）技术可以大幅度增加产量，以大量煤代替冶金焦炭，提高煤气热值，使焦比降到200kg／t铁以下，给高炉生产带来新的曙光。长期以来高炉富氧没有得到大量发展，除供氧等原因外，主要考虑到过高的富氧率将使炉缸单位煤气量减少，炉缸温度过于集中，造成炉况上凉下热，行程困难，因此在冶炼普通生铁条件下鼓风含氧量被限制在25％以下。高炉喷吹燃料（煤粉）使护缸单位煤气量增加，同时热解使护缸温度降低，过大的喷吹量将给高炉带来严重后果：压差升高，喷吹燃料利用率降低。为了…     

顶煤气循环氧气高炉低碳炼铁技术综合评价

顶煤气循环氧气高炉工艺是一种新型高炉炼铁工艺，具有大幅降低燃料比、减少CO₂排放和提高铁水生产效率等优点。对于氧气高炉的内部生产状态、整体生产指标、能量利用以及经济效益等进行了深入的系统性研究。通过顶煤气循环氧气高炉多流体模型，对风口喷吹循环煤气与风口炉身同时喷吹循环煤气2种路线下不同操作参数对氧气高炉的冶炼状态、生产指标、氧气高炉的能量利用效率以及经济效益的影响进行了研究对比。结果表明，随着理论燃烧温度的增加，氧气高炉焦比上升，产量进一步增大，高炉的热力学完善度和■效率降低，氧气高炉的综合效益增加。在只有风口喷吹循环煤气的条件下，与理论燃烧温度2 000℃的案例相比，理论燃烧温度为2 184℃时，焦比上升至243.9 kg/t,产量增加至5 538.3 t/d,热力学完善度由90.69%降低至88.30%,经济效益由13 540万元/a上升至16 252万元/a。与风口喷吹循环煤气的路线相比，风口和炉身同时喷吹循环煤气的顶煤气循环氧气高炉具有更大的产量、节焦量、热力学完善度、■效率以及更高的综合经济效益。在理论燃烧温度为2 184℃,炉腹煤气流量为3 881 m...     

炉腹煤气中氢含量对铁矿石滴落过程的影响

利用高温熔滴炉对喷吹富氢煤气后高炉炉料的熔滴性能进行实验研究,XRD检测技术对喷吹富氢煤气后炉料的还原情况进行分析,并利用相图原理分析了不同富氢量对滴落带的影响。结果表明:喷吹富氢煤气后,矿石在进入滴落带之前,铁的氧化物已经大量被还原,滴落温度升高,滴落区间变窄。初渣渣量减少使得高炉透气性改善,最大压差与总特性值逐渐变小。结合滴落物与坩埚内剩余物的物相检测,得出富氢煤气对高炉熔滴性能的影响规律和最佳富氢量。     

基于富氢/含碳煤气用于冶炼还原剂的减碳策略分析

钢铁厂有大量的富氢/含碳煤气资源，目前主要用于燃烧加热或发电。但是将煤气用于燃烧，仅利用了其热能(含化学热和物料热),而未发挥其化学还原功能，且能源转化效率不高。为合理利用钢铁厂富氢/含碳煤气、实现减碳目标，对基于富氢/含碳煤气用于冶炼还原剂的减碳策略进行分析。研究表明，钢铁厂的富氢/含碳煤气是良好的还原剂资源，高炉喷吹富氢/含碳煤气实现降碳具备技术可行性。因此，将富氢/含碳煤气经净化、加压、脱碳、加热等工序处理后用于高炉冶炼，可充分发挥煤气的还原功能，与煤气用于燃烧发电相比，全流程能耗和碳排放量更低。喷入高炉的煤气可置换焦炭和煤粉，实现高炉炼铁工序直接减碳10%～20%。当煤粉价格高于1 200元/t、焦炭价格高于3 000元/t、煤气置换焦炭比例高于20%时，与煤气用于发电相比，煤气用于高炉喷吹经济效益更好，且置换的焦炭比例越大、煤粉价格越高、电价越低，效益越好。     

喷吹富氢气体高炉冶炼特点及存在问题的探讨

高炉炼铁工序能耗高、CO₂排放量大,是钢铁行业节能减排的重点。面对日益严重的能源危机和环境问题,实现高炉冶炼过程的碳减排已经成为人们的共识。在上述背景下,高炉喷吹富氢气体冶炼技术得到了冶金工作者的广泛关注,该技术的主旨在于以氢代碳、降低高炉内碳素还原剂的消耗,实现高炉CO₂的减排。基于富氢气体在风口前燃烧的热力学分析,系统讨论了喷吹富氢气体高炉的冶炼特点、存在的问题及解决措施,并对今后的研究工作进行了展望。结果认为,与传统高炉冶炼相比,喷吹富氢气体高炉的冶炼特点发生了显著变化,富氢气体可以促进铁矿石的还原,降低初渣中FeO含量,渣量降低且熔点升高,软熔带压差降低,透气性改善;喷吹富氢气体容易使高炉下部温度降低,气流向中心发展,促进块状带焦炭的气化反应,并影响高温区焦炭和渣铁的接触特征。喷吹富氢气体高炉在发挥氢还原优势的同时,容易出现下部热量不足、煤粉燃烧率降低、铁矿石粉化严重等问题。对于喷吹富氢气体高炉的冶炼过程,建议加强煤气富氢量、金属铁渗碳和焦炭性能三者间相互影响的机理研究,并探索合理的操作炉型,开发适用于喷吹富氢气体高炉冶炼的原燃料条件...     

高炉喷吹煤气工艺中炉顶煤气循环的变化规律

高炉喷煤新技术结合了高炉和造气炉的传统工艺,通过炉顶煤气循环,实现了炉顶煤气的合理利用。结果表明,随着循环时间的增加,所需煤量增多,造气炉煤气中H_2和CO体积分数升高,高炉中总热收入和热量收支差降低;炉顶煤气中H_2和CO体积分数升高,N_2和CO_2体积分数降低,且随着煤气循环,最终达到气体成分基本不变,保证了高炉的最佳运行状态。     

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%。     

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,...     

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。     

朝阳钢铁高炉喷吹煤配煤结构变化生产实践

基于对朝阳钢铁高炉喷吹煤配煤结构变化过程中炉况的波动进行总结与分析发现,在高强度冶炼下,高炉喷吹煤粉中固定碳、挥发分的变化幅度较大时,对煤气流分布及料柱透气性有很大影响。在一定条件下,煤粉固定碳降低,煤比升高,导致料柱透气性变差,煤粉挥发分的升高对边缘气流的影响较大。针对上述情况,制定了高炉在喷吹煤配煤结构改变时,预防炉况波动的应对措施,从而降低了喷吹煤配煤结构变化对炉况的影响。通过朝阳钢铁几次煤种转变的实践生产,分析、研究了喷吹煤粉固定碳造成的煤比及挥发分的变化对炉况的影响以及如何应对这种变化,以供参考。     

喷吹天然气条件下高炉主要工艺参数的研究

摘要：随着高炉喷吹天然气技术的应用推广,需要对天然气在高炉内的热力学行为及其操作参数的变化进行研究。利用热力学第二定律,分析了喷吹天然气在高炉内的热力学还原行为。并以物料平衡和热量平衡模型为基础,探讨了鼓风富氧、鼓风温度、鼓风湿度等工艺参量对喷吹天然气后高炉炉腹煤气量和风口回旋区理论燃烧温度的影响及其变化。利用高炉操作参数对炉腹煤气量和理论燃烧温度影响结果进行线性回归,实现定量分析各因素之间的动态耦合效果。研究结果表明：天然气首先在高温下吸热裂解成CO和H2,有助于提高煤气中CO和H2的体积分数和还原势,促进间接还原反应的进行。高炉喷吹天然气导致炉腹煤气量快速升高,理论燃烧温度快速降低。鼓风湿度的变化对炉腹煤气量和理论燃烧温度影响很大,富氧率其次。而风温变化潜力有限,对炉腹煤气量和理论燃烧温度影响相对较小。     

富氢气体喷吹对高炉冶炼工况的影响规律

为了研究富氢气体进行高炉喷吹对于冶炼工况的影响，建立高炉喷吹富氢气体的能质平衡模型，研究了天然气、焦炉煤气、炉顶循环煤气喷吹量对燃料比、直接还原度、炉腹煤气量、氢利用率、炉腹煤气量以及CO₂排放量的影响。对风口理论燃烧温度的计算方法进行修正，将原燃料灰分吸热、未燃烧煤粉吸热、甲烷分解吸热等因素考虑在内，计算结果更精确。富氢气体喷吹可不同程度地降低直接还原度，发展间接还原，减少燃料消耗。当富氧率和焦比不变时，天然气对于直接还原度、风口焦炭质量、理论燃烧温度的影响最大，焦炉煤气其次，循环煤气最小。天然气、焦炉煤气、循环煤气喷吹量每提高10 m³,直接还原度分别降低0.014、0.009、0.002 4,风口燃烧焦炭量分别增加3.22、2.01、0.55 kg,理论燃烧温度分别增加20、14.33、10.17℃。高炉喷吹富氢气体后高炉CO₂产生量和排放量减少，其中天然气喷吹的CO₂减排效果最显著，与基准期相比，喷吹60 m³天然气时CO₂排放量减少了9.46%。     

喷吹煤造气炉工艺参数的研究

为了使高炉生产更加高效、节能环保,提出了高炉喷煤新工艺,将造气炉内煤气化生产富氢煤气代替高炉喷煤。采用二硅化钼高温炉对不同工艺参数(温度、时间、压力、气化剂流量)下煤的气化进行实验,用红外线气体分析仪分析产出煤气的气体成分。结果表明:随着温度的增加,煤气中CO含量升高,H_2含量逐渐降低,还原气体组分(CO+H_2)含量增加的速率逐渐变缓;煤气中的还原气体组分含量随着反应时间的增加先增加后减少;随着压力的增加,煤气中CO和H_2的含量先增加,继续加压,煤气中的CO含量逐渐平稳且有下降的趋势,H_2含量的上升逐渐变缓,煤气中的还原气体组分含量升高的速率逐渐变慢;随着气化剂流量的增加,煤气中还原气体组分含量先升高后降低,H_2和CO含量均呈现先升高后降低的趋势。当反应温度为1000℃,反应时间为5min,气化剂流量为10L/min,煤气出口压力为0. 5kPa时,造气炉最佳煤气产出成分CO和H_2分别为49. 05%和18. 75%。     

钢铁冶金清洁生产中的新技术和新工艺

面对钢铁企业的可持续发展，国内外钢铁企业不断开发应用新技术新工艺，推行钢铁冶金行业的清洁生产，在能源结构调整、冶金工艺优化以及废弃物综合利用方面收到了良好的效果，实现了经济效益、社会效益和环境效益协调统一，本文重点介绍了富氧高煤量喷吹、高炉废塑料喷吹、干熄焦、高炉煤气余压透平发电等一些新技术新工艺的应用。     

再传捷报:八钢富氢碳循环高炉实现50%的富氧目标

八钢富氢碳循环高炉在6月11日实现全球首次脱碳煤气循环利用的重大技术突破后,7月30日,八钢富氢碳循环高炉成功实现第二阶段50%高富氧冶炼目标。从7月30号经过近一周的运行,八钢富氢碳循环高炉炉况良好,各项重要参数稳定可控,部分时段富氧率已超过50%。高炉燃料比较喷吹脱碳煤气前基准期燃料比降低70kg/t。     

晋南钢铁高炉喷吹富氢气体工业化实践

 钢铁工业是中国制造业中碳排放量最高的行业,碳排放占全国碳排放总量的15%左右。高炉是钢铁工业碳消耗量最大的工序,碳消耗占钢铁流程总碳消耗的70%以上,减少高炉冶炼碳消耗是降低钢铁工业碳排放的最有效措施。高炉喷吹富氢气体不但可以提高冶炼效率,减少污染物排放,而且可以减少焦炭或煤粉消耗,从源头上降低高炉冶炼碳消耗,从而减少碳排放。以山西晋南钢铁两座1 860 m3高炉风口喷吹富氢气体工业化生产数据为例,详细研究了高炉喷吹富氢气体对燃料比、风口理论燃烧温度、炉腹煤气量、H₂利用率以及CO₂排放量的影响。结果表明,喷吹富氢气体可以显著降低高炉固体燃料消耗,在吨铁富氢气体喷吹量为65 m3条件下,富氢气体与固体燃料的置换比为0.49 kg/m3;风口喷吹富氢气体降低了风口理论燃烧温度,吨铁每喷吹1 m3富氢气体,风口理论燃烧温度降低约1.5 ℃,高炉鼓风量和炉腹煤气量都少量降低;喷吹富氢气体以后,炉内H₂的利用率平均为37.3%,CO的利用率约为43.2%;吨铁CO₂排放量可以降低80 kg左右,高炉CO₂排放降低了5.6%,取得了较好的经济、环境和减污降碳效果。     

采用DEM-CFD组合模型研究高炉炉身煤气喷吹时炉内气固流动的动力学行为

为减少钢铁厂CO2排放,必须降低焦比。现在高炉炉身喷吹还原气被认为可降低焦比。但炉身喷吹煤气的效果由其在高炉内的穿透性决定。解析高炉炉身喷吹煤气的行为,可有效评价其在实际高炉中的效果。采用DEM-CFD组合模型研究了高炉炉身喷吹煤气的气固流动力学行为。考虑到气固间相互作用,采用DEM模型模拟炉料的准确分布。根据模拟结果,喷吹煤气的流动行为受填充床的透气性制约,且气体的穿透效果被限定在特定区域。除喷吹风口区域外,炉身等压面近似为水平面。喷吹煤气的流速对其在高炉内的穿透性有一定影响。然而,喷吹煤气所占横截面的面积与常规风口和炉身附加风口煤气量的比值相对应。炉身煤气喷吹被认为是控制炉身热流比的有效方法,但其难以与上升气流立刻混合。根据期望目标,需慎重选择喷吹位置。该结果可应用于顶煤气循环等新工艺的设计。     

济钢4号高炉提高煤比的措施及冶炼特点

对济钢4号高炉提高煤比的措施及冶炼特点进行了总结分析。济钢4号高炉提高煤比的主要措施有：精料、提高风温和富氧率、优化上下部操作、改进喷吹工艺等。高煤比冶炼的特点是炉缸活跃,炉顶煤气温度降低,煤气利用率提高,边缘煤气流发展,高炉顺行指数有所下降。