喷吹煤气后高炉热平衡.pdf

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1、第29卷第1期河北理工学院学报Vol129No112007年2月JournalofHebeiInstituteofTechnologyFeb.2007文章编号:100722829(2007)0120027204喷吹煤气后高炉热平衡11,21郭豪,李福民吕庆(11河北理工大学冶金与能源学院,河北唐山063009;21东北大学材料与冶金学院,辽宁沈阳110004)关键词:富氧喷吹煤气;热平衡;物料平衡:焦比;模拟计算摘要:针对高炉富氧喷吹煤气的新工艺,进行了热平衡和物料平衡计算。通过分析研究得3到:当富氧率为10%,喷吹600mt

2、Fe时,与唐钢1#高炉相比,新工艺的焦比可降低约40%左右。同时炉内还原气氛强、冶炼强度高、能耗少、炉顶煤气热值高,风口理论燃烧温度可进行灵活的调节,高炉上下部热量可达到均衡的分配等特点,彻底消除了喷吹煤粉给高炉冶炼带来的负面影响。高炉富氧喷吹煤气具有十分诱人的开发应用前景。中图分类号:TF54413,TF02文献标识码:A0引言[1]高炉喷吹煤粉是降低冶炼成本、提高产品质量和增强竞争能力的一项有效的技术措施。但喷吹煤粉也给高炉冶炼带来了许多问题:首先,系统设备复杂、投资大;其次,煤粉在高炉内部进行加热、分解、燃烧、造渣等一系

3、列化学、物理变化,使炉内反应变得复杂、操作更加困难。同时,随着高炉喷煤量的增加,软熔带扩大,焦炭破损严重等问题增多。上述问题在目前条件下还无法根本解决,因此高炉利用喷煤的方法达到焦比[2-4]的极小值是比较困难的。另外,在正常的冶炼条件下,炼铁工序中约有41%的碳是以CO2的形式排放[5-7]掉,如果不考虑其它因素,高炉大喷煤后,CO2排放量还要增加,这就加重了对环境的负荷。[8-9]高炉喷吹技术应向复合喷吹方向发展,减轻高炉冶炼操作复杂程度,使喷吹技术专业化,高炉冶炼任务单一化,同时考虑环境保护和二次能量的利用问题。根据这一

4、目标,应把直接向高炉喷煤改为先通过煤造气,然后再通过风口向高炉喷吹煤气的工艺路线。因此,研究高炉喷吹煤气后高炉内化学反应热力学、动力学规律以及高炉内热平衡,总结冶炼特点对开发新的高炉喷吹工艺是十分必要的。通过对喷吹煤气高炉进行热平衡模拟计算,并根据煤气变化情况探讨了喷吹煤气高炉的最佳冶炼工艺参数。1计算条件选取唐钢1#高炉为对象,通过对实际高炉进行全面的测试,获得所需有关参数,依据物料和热平衡原理进行理论计算,按照喷吹煤气的工艺过程建立计算方法,与实际高炉的物料平衡、热平衡计算结果进行比较,[10-12]分析喷吹煤气对高炉热平

5、衡的影响。2计算结果分析211喷吹煤气高炉与普通高炉热平衡计算结果比较3拟采用的工艺条件:富氧率为10%,喷吹600m/tFe的煤气(70%CO+30%H2)。通过计算机模拟计[8]算,与唐钢1#高炉实际生产数据进行了比较,计算结果见表l。通过计算结果可以看出:收稿日期:2005205210基金项目:国家自然基金—钢铁钝联合基金项目(50374036)28河北理工学院学报第29卷1)喷吹煤气可满足替代200kg煤粉作为还原、发热剂的作用。2)高炉风口区的理论燃烧温度在2050~2150℃之间。3)直接还原度可以降低到8125%

6、。4)焦比有较大幅度的降低,理论焦比可达到195108kg/tFe。5)氮作为一种热载体逐渐被H2和CO取代。36)CO2的排放量可以减少72m/tFe,炉顶煤气的热值提高。7)冶炼单位生铁的渣量由320kg/tFe减少到261122kg/tFe。8)炉顶煤气减少574187kg/tFe。9)风量减少802156kg/tFe。10)在热收入项中碳素燃烧放热的比例减少,喷吹煤气和鼓风带入的物理热比例增加,在热支出项中由于直接还原度的降低,直接还原耗热减少。表1富氧喷吹煤气高炉与传统高炉技术指标的对比项目名称富氧喷吹煤气高炉的技术

7、指标唐钢1#高炉的技术指标焦比,kg/tFe180200240200焦比,kg/tFe37419煤比,kg/tFe0000煤比,kg/tFe60煤体积,M2600600500700焦丁,kg/tFe17123气重量,kg541.07541.07450.89631.25块煤,kg/tFe3.43风体积,m3454.14498.39642.32471.85燃料比,kg/tFe455.56量重量,kg590.38647.90835.02623.40热风,kg/tFe1650.04氧体积,m3139.35150.82162.02165

8、.93氧体积,m320气重量,kg199.07116.02231.46237.04气重量,kg28.533体积,m1209.721277.931360.961354.76体积,m1760重量,kg1559.481641.461784.611690.84重量,kg2385.58

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