氧气高炉喷吹焦炉煤气数学模型

近年来，随着全球气候变暖及能源资源日益短缺，钢铁行业的高能耗和高污染引起了社会的极大关注。中国钢铁工业总能耗占全国总能耗的16.3%，尤其高炉炼铁工序能耗占到整个钢铁生产流程的近70%，钢铁工业节能减排重点应放在高炉炼铁工序，钢铁业尤其是炼铁工序智能制造亟待开展。提高高炉能量利用效率的主流思路主要有：在铁矿石还原速率保持不变或略有提高的条件下低温操作，用氢代替当前碳还原剂，挖掘碳还原潜力，发展炼铁新工艺等。
北京科技大学的学者为降低氧气高炉炼铁流程中循环煤气脱除CO2及煤气预热成本，提出了氧气高炉喷吹焦炉煤气炼铁流程，并建立了新流程能质平衡数学模型，应用该模型分别对传统高炉、传统高炉喷吹焦炉煤气、氧气高炉（鼓风氧体积分数为30%、40%、50%、100%）喷吹焦炉煤气炼铁流程主要技术参数进行计算并对比。结果表明，传统高炉喷吹少量焦炉煤气（30m3/t）可降低燃料比13kg/t，焦炉煤气置换焦炭的置换比为0.433kg/m3，但是对其他参数影响不大。氧气高炉喷吹焦炉煤气流程随着富氧率提高，炉内还原势提高，CO和氢利用率下降，炉内存在还原剂表观过剩，非全氧鼓风条件下炉内没有发生氮气富集。新流程外供煤气总热值为3000MJ/t左右，与传统高炉相比变化不大，对现有钢铁联合企业煤气供需平衡影响较小。全氧高炉喷吹焦炉煤气炼铁流程相较于目前的高炉炼铁流程可节焦43%，增煤33%，总燃料比降低20%。