COREX预还原竖炉煤气停留时间分布的数值模拟

为研究COREX预还原竖炉内煤气流动特性,利用数值模拟方法研究了炉内煤气停留时间分布(RTD),考察了AGD(Areal Gas Distribution)梁对COREX预还原竖炉炉内RTD的影响以及不同熔炼率下COREX预还原竖炉的RTD变化规律.模拟结果表明,随着2#COREX预还原竖炉AGD梁的安装,其整体时间密度分布函数变宽,平均停留时间变短,无量纲方差变大.AGD梁的安装增大了炉内的死区体积分数,2#COREX预还原竖炉炉内死区体积分数达到了26.81%.随着竖炉熔炼率的增加,炉内平均停留时间逐渐减小,无量纲方差逐渐增大.当熔炼率从150 t/h增长到180 t/h时,1#COREX竖炉死区体积分数降幅为68.1%,2#COREX竖炉降幅仅为15.52%.

COREX预还原竖炉反应进程的物理模拟

COREX工艺主要由预还原竖炉和熔化气化炉两部分组成,预还原竖炉作为气-固逆流式反应器,炉内铁氧化物的还原情况至关重要,关系到整个流程的生产效益.本文通过建立1∶20的半圆周冷态模型,利用硅胶吸水逐渐变色的特性进行预还原竖炉内气-固反应进程的可视化模拟实验,测定了不同气体流量下填充床内铁矿石的还原情况.结果表明炉内径向铁矿石还原率相差较大,随着气体流量增大而炉内气-固反应进程加快,反应进程在轴向、径向上很不均匀.

布料模式对COREX预还原竖炉煤气流分布的影响

布料模式决定了炉料的空隙度,而炉料的空隙度分布决定了煤气流的第2次分布。采用三维竖炉数学模型,考察了单环布料情况下,挡位分别在竖炉炉顶直径的0.0、0.8、1.6、2.0、2.4、2.8m时竖炉内煤气压差和煤气流的变化情况。结果表明:布料过程在料面上发生的炉料粒度偏析对煤气流分布的影响很大,料堆尖处煤气流速很低。随着布料档位外移,竖炉整体压差和围管压差呈现增加的趋势,而反窜煤气比例呈现先微弱降低后迅速增加的趋势,拐点出现在2.0m布料档位。竖炉炉料布料方式对煤气流有再分配的作用,较为适宜的布料档位为1.6m,不宜超过2.0m。

COREX CGD预还原竖炉内煤气停留时间分布的数值模拟

文章利用数值模拟方法研究了COREX预还原竖炉内煤气停留时间分布(RTD)特性,分析了CGD (central gas distribution)装置对炉内煤气RTD分布特性的影响,并对不同熔炼率下炉内煤气RTD规律进行了研究。模拟结果表明,安装CGD后,增加了竖炉底部中心供气,提高了煤气平均停留时间。此外,CGD的安装降低了炉内平均停留时间的无量纲方差,且有效减少了炉内死区体积分数,有利于炉内气固相间的还原反应及传质、传热。随着熔炼率增加,炉内煤气平均停留时间缩短,死区体积分数减小。

COREX预还原竖炉海绵铁渗碳行为的分析

由于COREX预还原竖炉中海绵铁的渗碳对COREX工艺的稳定运行有较大影响,以COREX熔融气化炉产生的还原煤气成分为基础,对COREX预还原竖炉海绵铁的渗碳行为进行了分析,结合经典热力学理论,分别推导出CO2-CO体系、CH4-H2体系、Fe3C-Fe体系的碳势表达式。在此基础上,对COREX预还原竖炉的压力、温度波动进行了计算,得出COREX预还原竖炉中海绵铁的渗碳范围为4.21%-5.4%。

COREX用碱性球团制备及其预还原性能

研究了熔剂类型、碱度及原料铁品位对COREX用碱性球团预还原性能的影响。结果表明:生石灰能提高生球性能,铁品位对生球性能影响小。在基准热工制度下,碱度升高至0.8时,石灰石作熔剂的碱性球团抗压强度降低至2 812 N/个,生石灰作熔剂的碱性球团的抗压强度升高至3 227 N/个;铁品位提高时,焙烧球抗压强度出现小幅升高。在预还原条件下,随着碱度升高,石灰石作熔剂的碱性球团RI升高,SI_2下降,RDI_(+3.15 mm)、RSI变化不大;生石灰作熔剂的碱性球团RSI、RI均有升高,RDI_(+3.15 mm)下降,SI_2较大;提高精矿铁品位能改善石灰石作熔剂碱性球团的预还原性能。其中以精矿b为原料、石灰石作熔剂、碱度0.8的球团,其预还原后的RDI_(+3.15 mm)>96.90%,RSI<4.62%,RI>93.15%,SI_2<4.23%,是一种优质的COREX用碱性球团。

COREX竖炉还原热模拟实验研究

介绍了一套ＣＯＲＥＸ竖炉还原热模拟试验装置及试验结果。讨论了ＣＯＲＥＸ竖炉还原过程中的重要工艺参数。对工业竖炉还原生产数据进行了剖析。

COREX预还原反应过程的数学物理仿真

使用二维冷态模型对预还原竖炉反应过程进行了可视化模拟实验，同时在二维柱坐标系下数值模拟 Ｃ Ｏ Ｒ Ｅ Ｘ 预还原竖炉反应过程 数学及物理的仿真结果得出：在预还原竖炉操作过程中径向上反应进行程度不同。

喷吹焦炉煤气对COREX竖炉还原的影响研究

为降低COREX的固体燃料消耗,焦炉煤气(COG)作为一种清洁、高热值能源被引入到COREX炉中,以替代原有的循环冷却煤气。计算了不喷吹焦炉煤气、喷吹焦炉煤气以取消冷却煤气和喷吹焦炉煤气以取消冷却煤气和过剩煤气(完全取消煤气冷却)三种情况下入竖炉煤气的成分,并通过实验室模拟试验,对焦炉煤气中的甲烷在竖炉中的行为和含铁炉料还原情况进行研究。结果甲烷在竖炉中存在少量的分解,竖炉喷吹焦炉煤气会降低含铁炉料还原。

COREX竖炉炉料黏结的机理研究和影响因素分析

竖炉内炉料黏结是COREX炼铁工艺中的一个重大难题,国内外COREX生产操作都表明预还原竖炉内部的炉料容易黏结成块或黏结在竖炉的炉墙上,累积到一定程度后,会引起竖炉悬料,影响COREX还原煤气的利用和预还原竖炉的顺行,严重时甚至堵塞竖炉,使还原煤气难以接受或无法排料而被迫清空竖炉。在竖炉清空期间,对竖炉内黏结物进行了取样和分布情况调查,借助于化学成分检测、SEM和XRD等手段,分析了竖炉内黏结物形成的机理。在上述分析的基础上,通过实验室的试验研究考察了竖炉内炉料黏结的影响因素,结果表明,温度、金属化率、挤压时间、煤气成分等是黏结的主要影响因素。

COREX竖炉的数值物理模拟

预还原竖炉作为气固逆流式反应器,竖炉内铁氧化物的还原情况与炉内还原气的流动状态密切相关.通过建立某厂的1:20的半周的冷态模型,对不同气体流量和不同床层高度下的填充床内压力场进行了测定.同时利用FLUENT商业软件模拟了填充床内的气流速度场和压力场.研究表明,气体流量是影响填充床内压强变化的主要因素,随着气体流量的增大,压强几乎成比例增大,气体流量达到78m3/h时,在风口处出现转折点.数值计算与实验测量结果吻合较好.

COREX竖炉螺旋结构对物料运动影响的DEM模拟

基于离散单元方法建立了三维COREX-3000竖炉模型,通过模拟研究比较了宝钢螺旋与设计的均匀下料螺旋的下料均匀性指数、物料流型和物料下降速度在炉内的分布.结果表明,宝钢螺旋的下料均匀性指数在第1节到第5节螺旋上都较小,最大值在第4节螺旋上为0.36,而设计螺旋的下料均匀性指数在整个下料段都接近1,在理论上达到了均匀下料的目的;从宏观上看,设计螺旋在整个竖炉高度上的物料流型比宝钢螺旋更均匀;在围管下方设计螺旋沿竖炉径向的下料速度比宝钢螺旋均匀,在围管上方螺旋结构对物料下降速度的影响很小,下料模式接近活塞流.

不同还原度铁氧化物球团在微波场中的升温及还原行为

为深入了解氧化球团在微波竖炉中的升温以及煤基直接还原行为,实验采用铁精矿氧化球团作为基础原料,在气体还原剂条件下进行预还原,通过控制还原时间得到不同还原度铁氧化物球团,并从不同还原度铁氧化物球团的结构以及性能出发,研究它们在微波场中的升温性能及其还原变化。电磁性能测试结果表明,球团中的铁及其氧化物在微波场中的升温速度从快到慢依次为:Fe3O4,Fe2O3,Fe,FeO。微波加热还原结果分析及矿相结构观察显示,Fe2O3的深还原时间较长,物相多重转变,造成过程温度和还原气氛跟不上氧化物的还原反应速度;Fe3O4阶段升温速度快,结构松散,有助于进一步的还原,但进入浮士体(FeO的固溶体)阶段后孔隙率降低,升温速度骤降,造成还原的困难;在还原度达到66.90%时,表层以金属铁相为主,孔洞发达,吸波性能强,在气化反应有效进行的条件下,球团将会实现快速还原。

COREX炼铁煤气生产热压块流程的模拟分析

COREX熔融还原炼铁工艺采用非炼焦煤直接炼铁,缩短了工艺流程,减轻了炼铁工业对环境的污染,生产过程产生的大量优质煤气可以用于生产热压块。1套COREX C2000装置输出的煤气量和1座年产0.8 Mt的直接还原设备所需要的还原煤气量大致相当。对利用COREX炼铁煤气生产热压块的工艺能量利用进行了分析,指出了竖炉还原过程中的适宜条件和影响因素。

COREX工艺系统模拟的数学模型

对COREX工艺进行系统模拟,不仅为进一步开发该工艺提供信息预测服务,而且为实际生产中其工艺控制系统的设计奠定基础。在对各反应器内化学反应和热交换作必要假设的基础上,分别对熔化气化炉、还原竖炉和热旋风除尘器等设备进行单元模化。对每个反应器均利用1组物料和(或)热量平衡式、所需的化学反应平衡式和其它有关约束式,计算物料、燃料消耗量或各种生成量。以反应器间物流和能流走向关系进行各反应器衔接匹配情况计算,形成对COREX工艺的系统模拟。

COREX炼铁尾气生产海绵铁的研究

研究了把ＣＯＲＥＸ尾气改质成还原煤气，并采用竖炉法生产海绵铁的工艺流程以及该工艺对还原气和海绵铁质量的影响。

我国熔融还原技术的研究与开发

本文介绍我国近十年来的熔融还泵技术研究开发情况,主要包括铁浴造气和铁浴熔融还原、含碳球团竖炉预还原、流态化预还原、竖炉终还原、小型联动试验、半工业试验、炼铁合金和不锈钢母液、软科学研究、发表论文和人才培养等简况。

关于八钢欧冶炉竖炉围管耐材优化的探讨

欧冶炉预还原竖炉围管部位是还原煤气与炉料进行能量交换的关键部位,耐火材料的长寿与稳定是决定预还原效果与生产指标的核心.2021年欧冶炉经历了6年的生产运行,还原竖炉围管耐火出现磨损侵蚀脱落问题,影响围管耐材的长寿%文章对八钢欧冶炉还原竖炉围管耐材优化的过程进行了分析,提出了预还原竖炉围管耐材长寿的新方案.

熔融还原炼铁法和高炉法投资规模及生产成本分析

序言 目前,高炉和碱性顶吹转炉是炼铁、炼钢的主要方法.这种方法是把事先充分处理过的原料—人造块矿装入大型高炉,采用优质焦炭还原,冶炼成质量均匀的铁水,经脱硫处理后,用顶吹转炉炼钢。 由于高炉法中铁矿石造块和炼焦需要大量资金(约占铁水生产成本25％),为使高炉生产体系具有竞争力,生产规模必须在年产粗钢100～150万吨以上。因此,50年代后,很多国家为探讨省去铁矿石造块和炼焦工序获得低成本、小规模的生产进行了大量研究. 开发高炉以外炼铁法的经济原因可归纳如下: 1. 不需要造块直接使用粉矿石; 2.能用廉价燃料代替昂贵的高炉焦炭; 3. 能够设计出较为经济的并以较小规模就可生产的炼铁法; 4.能减少环境污染并降低生产成本。