发布时间 : 星期一 文章高炉喷吹焦炉煤气技术的研究与工业喷吹结果调研更新完毕开始阅读5b9785db49649b6648d74718
图14 气体转换模拟工具中质量流与温度边界
Fig 14 Mass flows and temperature boundaries in the gas conversion simulation tool
气体 铁水 炉渣 死料柱 开始 结束 铁矿还原气体 焦炭 炉料 模拟 熔融区 气体转换模拟中质量流示于图14，为了绘出不同区域的轮廓，选择固体温度作为模拟的边界条件。因为在出铁温度约1450℃情况下，认为回旋区的固/液温度保持恒定，为1500℃。把该温度选为进行所有模拟的固体温度，与还原剂无关。
死料柱区在1375℃结束。还原反应约在死料柱之上1370℃完成，在该温度情况下几乎没有浮士体存在。认为铁的还原主要在区域②和③中完成。熔融区温度范围为1150℃～1250℃（含C为4.5%的铁的熔融温度约为1150℃），其中，渣大约在1200℃时开始熔融（相当于CaO·SiO2的熔点）。
表8表示模拟中考虑的主要化学反应。不仅有均相的气相反应，也有焦炭与气体的非均相反应，还包括浮士体的还原反应等。表9表示喷吹时焦炉煤气和鼓风的特征。
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表8 模拟工具中进行的主要化学反应 Table 8 Implemented reactions in the simulation tool 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 化学反应 C+H2O=CO+H2 C+CO2=2CO C+2H2=CH4 C+（1+y）/2O2=(1-y)CO+yCO2 CO+H2O=CO2+H2 CO+H2O=CO2+H2 CO+1/2O2=CO2 H2+1/2O2=H2O CH4+2O2=CO2+2H2O CH4+H2O=CO+3H2 FeO+H2=Fe+H2O FeO+CO=Fe+CO2 表9 喷吹焦炉煤气和鼓风的特征
Table 9 Coke oven gas and blast injection characteristics 热风 Nm3/h kg/h 温度/℃ 热风富氧 Nm3/h kg/h 铁水 冶炼速率/t/h 温度/℃ 焦炉煤气喷吹 Nm3/h kg/h 吨铁喷吹COG* Nm3/t kg/t *COG喷入温度为30℃。
高炉总鼓风 93000 119135 1150 24900 35565 100 1500 12500 5030 125 50 单风口鼓风 5470 7008 1150 1465 2092 5.88 1500 735 296 7.4 2.9 备注 非均相 非均相 非均相 非均相 非均相催化 均相 均相 均相 均相 均相 非均相 非均相 分别对单枪喷吹和双枪喷吹情况进行了研究。在一个风口采用单
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枪喷吹时，模拟的温度区线和压损曲线如图15所示。开始模拟时的温度差为551℃。在到达软熔区之前（1.3m的高度内），固、气体的温度下降梯度几乎相同。在高度为1.95m软熔区，两条温度曲线开始靠拢。在软熔区结束处，所有炉料都是固态的，气、固相温差约为280℃。过了软熔区后，两条温度曲线更加靠拢，最后趋于气、固温度相同，这对应于高炉中1000℃附近的区域。
压力（Pa） 反应器高度（m） 温度（℃） 炉渣 软熔区 气体 铁水 固体
反应器高度（m） 图15 单枪喷吹焦炉煤气后的温度与软熔区
Fig 15 Temperature and melting zone after the injection of COG with one lance
气体的还原能力表示在模拟高度内，气体能够把浮士体还原成铁水的量，而不表示实际条件下的实际有效量。
使用单枪喷吹焦炉煤气时，在模拟反应器为6m的高度内，形成的气体能还原铁水流中9.96%的浮士体。焦炉煤气在回旋区转化后进入死料柱，立即与焦炭发生反应，在10-5m高度内成分达到平衡状态，
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见图16。平衡状态气体主要成分为51.1%N2、37.9%CO、11.0%H2。
反应器高度（m） 图16 焦炉煤气离开回旋区进入死料柱区后气体的摩尔分数
Fig 16 Mole fraction of gas components directly after leaving the raceway
and entering the active coke zone
摩尔分数（-）
在一个风口采用双枪喷吹焦炉煤气时，所得温度曲线示于图17。由于焦炉煤气在回旋区内转化率较高（参见表7），即生成的H2O和CO2较多、气体离开回旋区时温度较高，模拟开始时气固温差约635℃，比单枪喷吹的高。因此，在软熔区之前的1.05m高度内，温度下降梯度较高。软熔区的高度为1.48m，比单枪喷吹的短25%。
在6m的模拟高度内，预测形成的气体对铁水流中浮士体的还原量为7.45%。该值比单枪喷吹的低。在转化后的气体进入死料柱区后，立即达到平衡状态。
通过模拟发现，只要有碳存在，剩余氧消耗得很快。还原气体的成分会很快达到平衡，且在模拟期间基本上保持衡定。平衡气相中，主要成分为N2、CO和H2。
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