氧氣高爐工藝的探討研究.pdf

1、高爐煉鐵仍然是世界上最主要的煉鐵生產(chǎn)工藝，但面臨嚴(yán)重節(jié)能減排壓力。氧氣高爐工藝是用冷態(tài)氧氣代替?zhèn)鹘y(tǒng)熱風(fēng)操作的一種新型煉鐵工藝，其在冶煉效率和節(jié)能減排等方面具有顯著優(yōu)勢。結(jié)合碳捕集與貯存技術(shù)的氧氣高爐工藝流程可以比現(xiàn)在CO2排放最少的煉鐵工藝減少50％以上，其中爐頂煤氣循環(huán)-氧氣高爐流程是最有希望實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的工藝流程。但是現(xiàn)有關(guān)于氧氣高爐的數(shù)學(xué)模型大部分假定直接還原度，因?yàn)槿鄙俳?jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，選擇具有一定的盲目性，而且針對不同的操作需要選擇不同

2、的直接還原度，所以選擇的直接還原度難以和實(shí)際生產(chǎn)相符。
　　根據(jù)高爐的冶煉特點(diǎn)，本文將高爐分為風(fēng)口回旋區(qū)、高溫區(qū)和低溫區(qū)三個(gè)部分。在物料平衡和熱平衡的基礎(chǔ)上，充分考慮了化學(xué)平衡對冶煉的影響，建立了氧氣高爐多區(qū)域約束工藝模型，并用Visual Basic進(jìn)行編程。模型結(jié)果與生產(chǎn)數(shù)據(jù)十分接近，用來分析氧氣高爐工藝流程具有很高的可信度。模型不僅可及分析傳統(tǒng)熱風(fēng)高爐操作，還可以分析不同操作條件下的氧氣高爐工藝。根據(jù)循環(huán)煤氣噴吹的位置和溫度

3、的不同，爐頂煤氣循環(huán)-氧氣高爐主要有三個(gè)流程，本文詳細(xì)分析了煤比和風(fēng)口噴吹煤氣對三種高爐流程的影響，并得到了以下主要結(jié)論。
　　(1)傳統(tǒng)熱風(fēng)操作的風(fēng)中含氧率小于0.353時(shí)，通過調(diào)整操作條件可以使傳統(tǒng)高爐流程仍能夠正常運(yùn)行。風(fēng)中含氧率超過這個(gè)界限后，高爐不能夠正常運(yùn)行。
　　(2)在爐頂煤氣循環(huán)-氧氣高爐工藝中，從爐身噴吹預(yù)熱循環(huán)煤氣，主要是為了補(bǔ)充低溫區(qū)的熱量，循環(huán)煤氣的成分對低溫區(qū)的礦石還原影響不大。
　　(3)

4、當(dāng)采用工業(yè)室溫氧氣代替?zhèn)鹘y(tǒng)熱風(fēng)且爐身風(fēng)口噴吹預(yù)熱煤氣時(shí)，對于爐缸風(fēng)口噴吹冷態(tài)循環(huán)煤氣流程，煤比為150kg/thm,爐缸風(fēng)口噴吹冷煤氣400.5Nm3/thm，爐身風(fēng)口噴吹163.1Nm3/thm時(shí)，燃料中碳素消耗為383.1kg/thm，比傳統(tǒng)熱風(fēng)操作減少12.9kg/thm;對于風(fēng)口噴吹預(yù)熱循環(huán)煤氣流程，煤比為162kg/thm,爐缸風(fēng)口噴吹預(yù)熱煤氣535.4Nm3/thm，爐身風(fēng)口噴吹預(yù)熱煤氣10.5Nm3/thm時(shí)，脫除CO2后

5、的爐頂煤氣恰好能滿足使用，燃料中碳素消耗為305.5kg/thm，比傳統(tǒng)熱風(fēng)操作減少90.5kg/thm。
　　(4)當(dāng)采用工業(yè)室溫氧氣代替?zhèn)鹘y(tǒng)熱風(fēng)，且僅爐缸風(fēng)口噴吹預(yù)熱煤氣，煤比為200kg/thm，爐缸風(fēng)口噴吹煤氣量為535.3Nm3/thm時(shí)，燃料中碳素消耗為305.0kg/thm，比傳統(tǒng)熱風(fēng)操作減少91.0kg/thm。
　　(5)對于噴吹焦?fàn)t煤氣-氧氣高爐流程，宜采用較低的煤比，較低的理論燃燒溫度。煤比為150kg