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高炉目前以喷吹煤粉为主,但高炉喷吹煤粉给高炉冶炼带来许多无法解决的问题。通过煤造气,用煤气代替煤粉进行喷吹,简化了高炉冶炼过程,避免了喷吹煤粉给高炉冶炼带来的不利影响,也使喷吹煤气的高炉冶炼达到焦比极限成为可能。
论文通过焦比与直接还原度的联合计算方法,研究了喷吹煤气新工艺下的极限焦比值得到:
煤气仅进行间接还原时高炉冶炼1000kg生铁的总耗热为1506849.53kJ/tFe,焦比为238.88kg/tFe,直接还原度为0.20。而煤气在风口区燃烧提供热量时高炉冶炼一吨生铁的总耗热为1873112.57kJ/tFe,焦比为258.89kg/tFe,直接还原度为0.34。这两种情况的耗热均小于传统高炉冶炼的单位生铁热消耗5250348kJ/tFe。由此可见,新工艺无论是哪种情况,单位生铁的总耗热都小于传统的喷煤高炉;
喷煤气高炉冶炼,热收入项中风口区的碳素燃烧放热的比例减少,喷吹煤气和鼓风带入的有效物理热比例增加。在热支出项中由于直接还原度的降低,直接还原耗热减少;
喷入的煤气仅在上部间接还原区进行间接还原来减少焦炭量和煤气在风口区燃烧提供热量而减少焦炭量,这两种情况都不能达到新工艺的最低焦比值,只有喷入的煤气一部分在风口区燃烧供热,一部分在间接还原区进行间接还原,两者相结合才能得到焦比极限值。通过计算得喷入煤气的极限焦比值为124.76kg/tFe,喷入的煤气量为1127.97m<'3>/tFe,直接还原度可降到0.044,新工艺冶炼需要的单位生铁总热量为1074599.9kJ/tFe:
与传统高炉工艺相比,新工艺在许多方面都有着显著的优点。它不仅可以降低焦比,还有炉内还原气氛强、冶炼强度高、能耗少、炉顶煤气热值高等优点。对于高热值的炉顶煤气还可以循环使用,达到CO<,2>的“零”排放,真正实现高炉“绿色.”冶炼。