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。結合碳捕集與貯存技術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現(xiàn)工業(yè)化的工藝流程。但是現(xiàn)有關于氧氣高爐的數(shù)學模型大部分假定直接還原度，因為缺少經(jīng)驗數(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際生產(chǎn)相符。
　　根據(jù)高爐的冶煉特點，本文將高爐分為風口回旋區(qū)、高溫區(qū)和低溫區(qū)三個部分。在物料平衡和熱平衡的基礎上，充分考慮了化學平衡對冶煉的影響，建立了氧氣高爐多區(qū)域約束工藝模型，并用Visual Basic進行編程。模型結果與生產(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流程，本文詳細分析了煤比和風口噴吹煤氣對三種高爐流程的影響，并得到了以下主要結論。
　　(1)傳統(tǒng)熱風操作的風中含氧率小于0.353時，通過調整操作條件可以使傳統(tǒng)高爐流程仍能夠正常運行。風中含氧率超過這個界限后，高爐不能夠正常運行。
　　(2)在爐頂煤氣循環(huán)-氧氣高爐工藝中，從爐身噴吹預熱循環(huán)煤氣，主要是為了補充低溫區(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、當采用工業(yè)室溫氧氣代替?zhèn)鹘y(tǒng)熱風且爐身風口噴吹預熱煤氣時，對于爐缸風口噴吹冷態(tài)循環(huán)煤氣流程，煤比為150kg/thm,爐缸風口噴吹冷煤氣400.5Nm3/thm，爐身風口噴吹163.1Nm3/thm時，燃料中碳素消耗為383.1kg/thm，比傳統(tǒng)熱風操作減少12.9kg/thm;對于風口噴吹預熱循環(huán)煤氣流程，煤比為162kg/thm,爐缸風口噴吹預熱煤氣535.4Nm3/thm，爐身風口噴吹預熱煤氣10.5Nm3/thm時，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)熱風操作減少90.5kg/thm。
　　(4)當采用工業(yè)室溫氧氣代替?zhèn)鹘y(tǒng)熱風，且僅爐缸風口噴吹預熱煤氣，煤比為200kg/thm，爐缸風口噴吹煤氣量為535.3Nm3/thm時，燃料中碳素消耗為305.0kg/thm，比傳統(tǒng)熱風操作減少91.0kg/thm。
　　(5)對于噴吹焦爐煤氣-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