高炉喷吹不同富氢介质节能减排潜能的分析与比较

作者：王新东; 郄亚娜^*; 吕庆; 王艺帆

来源：钢铁, 2023, 58(10): 34-41.

DOI：10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20230312

• 富氢介质
• 高炉喷吹
• 限制性环节
• 节能减排
• 操作窗口

目前中国钢铁生产仍以高炉→转炉长流程为主，高炉富氢操作是中国氢冶金发展的重要方向。富氢介质和喷吹方式有很多种，合理有效地选取高炉富氢工艺显得尤为重要。为了确定合适的富氢工艺，基于有氢参与的Rist操作线工具，结合高炉整体与区域热平衡联合计算，提出了“碳消耗-碳排放-焦比-理论燃烧温度操作窗口”概念。对比分析了高炉喷吹焦炉煤气、天然气、氢气在常温与预热条件下的节能减排效果。研究结果表明，随富氢介质喷入量的增加，高炉焦比、理论燃烧温度、碳消耗、CO2排放均呈升高趋势，富氧率对这些指标的影响呈相反规律。在不喷煤的情况下，高炉单喷富氢介质技术虽然可以降低碳素消耗，降低碳排放，但焦比仍然较高。通过比较不同富氢工艺的操作窗口区域大小得出高炉喷煤+纯氢气具有更高的节能减排效果。从操作窗口可以直观地得出不同富氢技术的最大喷吹量和限制性环节。研究结果表明，高炉喷煤+天然气、高炉喷煤+焦炉煤气、高炉喷煤+纯氢气的最大喷吹量分别为128、359和500 m3/t,高炉喷煤+950℃预热氢气相比于常温条件节能减排率增加20%左右。

• 单位
  河钢集团有限公司; 华北理工大学