直接還原豎爐氫氣利用率及爐內(nèi)溫度研究.pdf

1、目前，由溫室氣體排放造成全球變暖的問題已引起世界關(guān)注，且鋼鐵工業(yè)的CO2排放量占其他工業(yè)部門的19％，所以在緩解全球變暖的問題上迫切需要鋼鐵企業(yè)尋找低碳、環(huán)保的綠色可持續(xù)發(fā)展之路。故本文采用純H2做還原劑生產(chǎn)海綿鐵，實現(xiàn)溫室氣體的零排放。但純H2做還原劑時還原氣利用率僅為23%左右，主要是由于H2在參與還原時為吸熱反應(yīng)，導(dǎo)致熱平衡需求量遠大于化學(xué)平衡需求量，即爐內(nèi)物理能（物理熱）和化學(xué)能嚴(yán)重不匹配。故在豎爐上部增加吹氧裝置燃燒掉部分未參

2、與還原反應(yīng)的H2，且燃燒放出的熱用來加熱上部爐料，達到提高還原氣利用率的目的，為此進行了如下研究。
　　計算H2和CO還原鐵礦石過程中各階段的平衡常數(shù)，利用平衡常數(shù)計算出各階段不同還原氣的理論利用率、最小需氣量及總還原反應(yīng)過程的綜合利用率。根據(jù)熱平衡和化學(xué)平衡計算出各還原成分下生產(chǎn)海綿鐵的理論需氣量，得出在用純H2還原時，傳統(tǒng)豎爐理論需氫量和吹氧豎爐理論需氫量、相應(yīng)的吹氧量。
　　建立傳統(tǒng)豎爐還原段的一維傳熱模型，利用熱平衡

3、得出還原氣和爐料在還原段任意高度L處的溫度。為進一步研究還原段在軸向和徑向的溫度變化，建立傳統(tǒng)豎爐和吹氧豎爐還原段的二維軸對稱模型，根據(jù)質(zhì)量、動量、能量守恒方程，利用Fluent軟件采用多空介質(zhì)的熱平衡模型和滑移網(wǎng)格技術(shù)進行仿真模擬，得出傳統(tǒng)豎爐和吹氧豎爐穩(wěn)態(tài)時的溫度場、壓力場、爐內(nèi)氣體成分，將模擬的結(jié)果進行對比分析，得出吹氧豎爐的優(yōu)勢。
　　在還原段得到的高溫海綿鐵為避免再次氧化需經(jīng)冷卻段進行冷卻后排出，進而對冷卻段的傳熱進行研