高炉富氢热储备区矿焦匹配关系模拟研究

通过建立高炉热储备区CO、H_(2)混合气体还原FeO矿球未反应核模型,探究煤气利用率与温度的关系,进而得到不同H_(2)含量时,矿球还原性与焦炭反应性的匹配关系。结果表明:①还原性气体全为CO时,对于单一种矿球来说,随着热储备区温度的降低,煤气利用率受动力学和热力学共同作用,呈现升高后降低的趋势,有一个煤气利用率最大值;②富氢时,对同一种矿球来说,随着H_(2)含量的增加,在温度为950~1000℃时,煤气利用率整体升高,煤气利用率最大值对应的温度也升高;③矿球还原性越高,匹配的焦炭反应性越高,H_(2)含量增加1%,焦炭反应性指数需降低0.42%。

高炉热储备区温度对煤气利用率的影响

研究了高炉热储备区内温度与煤气利用率的关系.结合热力学和实际情况,热储备区内只发生氧化亚铁的还原.因此需要利用吉布斯自由能计算和单界面未反应核模型对热储备区内还原反应进行热力学和动力学分析.结果表明:只有在H_2+H_2O体积分数小于0.3时降低热储备区温度才能提高煤气利用率.从1 273 K降温到1 223 K,氢气还原速率降低得比CO还原速率降低得多,说明温度对氢气还原的影响更大.对一般高炉来说,炉料在热储备区中还原所需的时间比其停留时间长或接近,说明热储备区内的还原反应没有达到平衡,降低温度不利于提高煤气利用率.

氧气高炉工艺研究进展及新炉型设计

从氧气高炉的数学模型、实验室实验以及工业试验角度系统分析了氧气高炉工艺的发展现状及趋势,同时讨论了氧气高炉炉型的设计依据。论述了氧气高炉的静态工艺模型研究需要计算合适的直接还原度和热空区温度,同时应考虑氧气高炉工况下生产率的变化、热损失的变化、风口煤粉的喷吹上限以及N2的循环积累等问题。指出了多维动力学模型和多目标优化模型中尚需解决的问题,以及氧气高炉数学模型的主要发展方向。结合文献研究中的氧气高炉特点,从炉身高度设计、炉腹角和炉身角设计以及风口设计3方面综述了氧气高炉炉型设计的变化规律。

高炉焦炭反应性与含铁炉料还原性的匹配

考虑CO还原FeO的反应,热储备区温度对煤气利用系数的影响在热力学和动力学方面存在竞争关系.本文以单界面未反应核模型为基础,就温度对高炉煤气利用系数的影响推导理论模型,然后利用此模型解析高炉热储备区温度对煤气利用系数的影响规律,进而探讨高炉焦炭反应性与含铁炉料还原性的匹配.结果表明,高炉使用高反应性焦炭降低热储备区温度,进而提高煤气利用系数的前提是矿石具有高的还原性.矿石还原性低时,高反应性焦炭的使用会导致煤气利用系数下降,而期望通过增加矿石停留时间或提高压力来改变这样规律的操作空间甚小.矿石还原性高时,热储备区所能承受的温降在理论上仍有一个极限.因此,在实际生产中不必盲目追求焦炭的高反应性,应根据矿石的还原性选择具有适宜反应性的焦炭.