適用於富CO煤氣噴吹的低碳高爐理論模型

        本研究目的為建立一種基於氣固換熱及反應動力學的低碳高爐理論模型，在滿足物質守恆、能量守恆、質量守恆定律前提下，考慮氣固換熱、氣固反應、爐料軟融、渣鐵滴落等過程。建立的理論模型被用於研究富CO煤氣噴吹工況下不同噴吹量對高爐爐內溫度分佈及壓差的影響，其研究結論如下：

• 模型將高爐風口至爐頂的區域劃分為塊狀區、軟融帶和滴落帶3個子區域，根據各子區域內的氣流運動差異和熱負荷差異，以能量守恆方程式和壓差計算控制方程式進行修正；模型中的氣固反應過程由熱力學條件和動力學條件協同控制。

• 以中國一座2300 m³高爐為對象，利用模型分析常規高爐爐內溫度、煤氣流等分佈特徵（圖2），並將模型計算結果和理論計算結果（物質平衡與熱量平衡模型）與生產資料進行對比，驗證模型的有效性。
• 利用模型研究噴吹富CO煤氣下高爐爐內煤氣流分佈、溫度分佈情況。結果顯示，煤氣進入高爐後，促進間接還原發展，高爐上部煤氣溫度和爐料溫度均隨噴吹量的增加而升高，爐內壓差略有下降。
• 建立的模型為基於假設條件的理論計算模型，可作為低碳高爐新技術前期探索的理論工具。

圖2、低碳高爐動力學理論模型架構

（摘自：鋼鐵(CNKI) 2024-12-05）