氣基直接還原豎爐內(nèi)還原過程的研究與分析.pdf

1、目前，我國廢鋼資源的短缺，并且鋼鐵行業(yè)對環(huán)境污染日益嚴重，不符合我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。直接還原鐵技術(shù)具有有害氣體排放少、能源利用率高等特點,對我國鋼鐵行業(yè)的發(fā)展有非常大的促進作用。在這個背景下，本文通過數(shù)值模擬對含鐵物料的變化過程以及不同豎爐爐型對溫度場、壓力場的影響進行了研究。
　　本文從化學反應(yīng)平衡和熱平衡兩個角度計算出了當還原氣體為氫氣和一氧化碳條件下的還原氣量。通過實驗，當還原氣為氫氣和一氧化碳時，在不同溫度下分別得到了含鐵

2、物料的還原度隨時間變化曲線，通過計算得出化學反應(yīng)的不同階段的指前因子和活化能。
　　通過Fluent軟件建立氣基直接還原豎爐的二維模型，將含鐵物料設(shè)簡化多孔介質(zhì)，通過滑移網(wǎng)格的形式來模擬物料在豎爐內(nèi)下行運動。當溫度T>570℃時，含鐵物料的還原過程為：Fe2O3→Fe3O4→FeO→Fe。通過數(shù)值模擬，得出了在不同的還原氣氛條件下含鐵物料的變化過程以及在不同溫度和不同顆粒直徑條件下對還原過程的影響。結(jié)果表明：在相同的條件下，氫氣與

3、含鐵物料的反應(yīng)速率大于一氧化碳與含鐵物料的反應(yīng)速率；隨著溫度的升高，化學反應(yīng)速度越快；顆粒直徑越小，化學反應(yīng)速率越快，并且金屬化率越高。
　　合理豎爐爐型的設(shè)計是提高生產(chǎn)效率的重要因素，當還原氣體為氫氣時，通過設(shè)計不同高徑比的豎爐模型，研究了在不同豎爐爐型條件下海綿鐵的分布情況以及對豎爐內(nèi)的溫度場、壓力場的影響。結(jié)果表明：含鐵原料在豎爐中心處的還原率低于豎爐邊緣處的還原率，隨著豎爐直徑的增加，在同一高度處，豎爐中心的還原率減??；豎