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%。     

氧气高炉工艺对炼铁系统的影响

为分析氧气高炉对炼铁系统的影响,利用氧气高炉综合数学模型,获得了2种典型氧气高炉流程的基本工艺参数,并主要分析了氧气高炉对炼铁系统燃料结构与煤气流平衡的影响。结果表明:氧气高炉降低了吨铁燃耗,同时提高了煤粉在燃料消耗中的比率;随着炉缸循环煤气预热温度升高,氧气高炉煤气供给量与炼铁系统需求量都呈下降趋势,其中单排风口工艺输出煤气量能满足炼铁系统内部需求并有较大剩余,双排风口工艺炉顶煤气供应由盈余转为短缺,但此短缺量较小,可以用少量焦炉煤气补足。在此分析基础上,提出了一种氧气高炉条件下炼铁系统工艺流程,有望为氧气高炉工业化应用提供一定参考。     

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...     

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%。     

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。     

氧气高炉冶炼过程的炉内料柱升温和反应特性

根据氧气高炉冶炼过程对于炉料的升温和反应特性,研究出一次数模,并由此得到以下计算结果:(1)随着鼓风中氧浓度的增加而热流比增大,炉内温度降低和还原减慢。当热流比在0.9以上时有必要吹预热煤气;(2)实现低直接还原度、低燃料比的预热煤气量和温度的适当范围,与煤气量相一致的热流比为0.74～0.90,温度为600～1200℃;(3)虽然预热煤气成分影响小,但是,为确保炉顶以下的传热容量范围,预热煤气吹入的位置应在炉身上部;(4)由风口前的理论燃烧温度能控制在风口水平面处的固体温度,以及在低燃料比的情况下也可控制预热煤气量和温度;(5)操作燃料比的范围很宽,从500kg/t(吹入预热煤气)到1200kg/t(不吹入预热煤气)。     

含水高炉煤气对轧钢加热炉预热器寿命影响的剖析

1 前言 随着技术的不断进步,高炉煤气以越来越多的方式用于冶金加热炉生产中,就拿我公司来说,过去用的燃料主要有重油(外购)、焦油(自产)、焦炉煤气以及少量高炉煤气。近年来,经过不断的改造,逐步减少重油用量,扩大了高炉煤气用量,并采用鼓励性政策来调动用户用高炉煤气的积极性。大力推广应用高炉煤气、不仅能够有效的利用了劣质能源,而且减少了污染。为此,了解一下高炉煤气中的水对轧钢加热炉管状煤     

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...     

氧气高炉炼铁技术分析

对氧气高炉进行了数值模拟,数值模拟结果表明氧气高炉炉顶煤气循环利用,可以降低燃料消耗5%左右,炉顶煤气CO2进行储存及资源化利用,可以减少CO2排放56%以上。通过分析氧气高炉的工业化试验情况,说明氧气高炉要实现低成本生产,尚需要解决高效喷吹及全流程优化控制技术,循环煤气加热技术,炉顶煤气CO2脱除技术和CO2储存及资源化利用技术四个关键问题,同时为发展氧气高炉炼铁新工艺提出建议。     

氧气高炉回旋区内煤粉燃烧行为的三维数值模拟研究

炉顶煤气循环氧气高炉是一种全新的炼铁新工艺,它可以有效提高煤比、减少CO₂的排放.但是其复杂的燃烧条件将使煤粉在回旋区内的燃烧及高炉下部的行为发生很大变化.为了了解氧气高炉炼铁新工艺条件下喷吹煤粉的复杂现象,建立了一个氧气高炉条件下的氧煤枪-直吹管-风口-回旋区-焦炭床的三维数学模型,研究了氧气高炉下部的温度场、浓度场及煤粉的流动和燃烧特性.模拟结果表明,氧气高炉条件下的回旋区温度显著升高、高温区面积扩大,CO₂含量提高,焦炭床内CO含量显著增加.此外,与传统高炉相比,氧气高炉回旋区表面的煤粉燃尽率增加了10.24%.      

高炉煤气放散火炬系统节能改造

国内钢铁企业的高炉煤气放散火炬系统多利用焦炉煤气作为点火伴烧能源,浪费了大量高品质煤气,为了节能降耗,利用高炉煤气代替常用的焦炉煤气作为放散塔的点火伴烧气源,对高炉煤气放散塔的火炬系统进行了改造。改造后的运行情况表明,高炉煤气放散塔能够实现可靠的点火放散,既减轻了对大气的污染,又节约了点火伴烧用的燃料气源。     

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。     

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。     

涟钢取消高炉煤气放散长明火的研究与应用

本文针对涟钢高炉煤气放散采用长明火的现状,对高炉煤气放散原理及设备进行研究,取消高炉煤气放散长明火,增加高炉煤气快切阀,减少焦炉煤气消耗和高炉煤气的泄漏,实现经济效益和环保双丰收。     

链条炉改造煤——煤气混燃的流化床锅炉的实践

将链条锅炉改造成以煤矸石和煤气(焦炉煤气和高炉煤气)为燃料的低速、低循环倍率流化床锅炉,将焦铁企业洗选剩下的煤矸石、炼焦炉排放出来的焦炉煤气和炼铁炉排放出来的高炉煤气用于流化床锅炉发电以供给炼铁高炉风机等用电设备使用;锅炉排出的冷渣、飞灰收集起来作为生产水泥和矸石砖的原料,实现了节能减排和资源的综合利用。     

焦炉立火道烟气外循环对NO_x生成的影响

文章以JN60型焦炉单对立火道为研究对象,采用CFD数值模拟方法对立火道燃烧特性及NO_x生成特性进行研究,分析了燃高炉煤气和燃焦炉煤气时烟气外循环对NO_x生成的影响。模拟结果表明:在无内循环孔的情况下,采用高炉煤气加热,外循环率约为12%时NO_x浓度可以达到国家排放标准;在内外双循环的作用下,当燃气为高炉煤气,外循环率约为5%时NO_x浓度可以达到国标,当燃气为焦炉煤气,外循环率约为11%时NO_x浓度可以达到国标。     

钢铁企业保护环境的技术措施

<正>a.焦炉煤气,高炉煤气和转炉煤气通过各种途径实现综合利用,减少煤气放散,以实现三种煤气100%利用为目标。b.采用全烧低热值高炉煤气锅炉发电技术、低热值煤气燃气轮机技术(CCPP)、烧结烟     

富氧燃烧技术在小型试验轧钢加热炉节能试验研究

在富氧燃烧过程中分别保持燃料量和钢坯附近炉气温度不变,研究不同氧浓度对钢坯的氧化烧损和燃料消耗的影响。结果表明:当氧质量分数在29%~33%之间,加热同样的钢坯降低了试样钢坯的氧化烧损,并节约了燃料,最大可节约煤气量44.4%,减少钢坯烧损41.2%。     

梅钢2号高炉喷吹焦炉煤气数值模拟

为实现绿色低成本炼铁,梅钢拟利用厂内富余焦炉煤气进行高炉风口喷吹。为保证喷吹实际效果的准确性和合理性,优先进行高炉喷吹焦炉煤气数值模拟研究。首先基于梅钢2号高炉的原燃料条件采用多流体高炉数学模型对高炉喷吹焦炉煤气进行数值模拟研究,然后初步分析了梅钢2号高炉喷吹焦炉煤气的经济效益。结果表明,与未喷吹焦炉煤气相比,喷吹50 m3/t(Fe)焦炉煤气,炉内还原气浓度增加,炉料还原速度加快;产量增至4 740 t/d,增幅30.12%;焦比降至321.80 kg/t(Fe),降幅14.43%;碳排放减至355.93 kg/t(Fe),减幅8.61%;当焦炭价格为1 607元/t、焦炉煤气价格为0.774 9元/m3时(2016年11月梅钢提供),吨铁成本降低20.14元,每年因喷吹焦炉煤气节约焦炭7.79万t,年创综合经济效益5 115万元。综合考虑经济效益、节焦潜力、梅钢富氧能力和焦炉煤气富余量,梅钢2号高炉适宜的焦炉煤气喷吹量宜维持在50 m3/t(Fe)左右。     

氧气高炉回旋区内煤粉燃烧行为的数值模拟

炉顶煤气循环-氧气鼓风高炉炼铁新技术的工艺特点决定了煤粉在其回旋区内的燃烧条件与传统高炉相比将发生很大变化.本文建立了氧气高炉直吹管—风口—回旋区下部煤粉流动和燃烧的数学模型,研究了入口布置方式、氧含量、循环煤气温度以及H₂O和CO₂含量对煤粉燃烧的影响.模拟结果表明:三种引入方式中,假想的循环煤气和氧气混合进入方式明显优于循环煤气和氧气单独进入方式.当氧的体积分数由80%增加到90%,相应的煤粉燃尽率由87.525%提高到93.402%.循环煤气温度对煤粉燃尽率的影响并不显著.循环煤气中H₂O和CO₂的体积分数提高5%,风口轴线上气体的最高温度分别降低124 K和113 K.