發(fā)布時(shí)間：2021-05-06 01:31

　　煉鐵系統(tǒng)的CO2排放占鋼鐵流程總排放的70%以上,降低煉鐵系統(tǒng)的碳耗對(duì)于減少鋼鐵產(chǎn)業(yè)CO2排放非常重要。高爐煉鐵系統(tǒng)經(jīng)過近幾十年的技術(shù)發(fā)展,運(yùn)行效率已經(jīng)大大提高,要想進(jìn)一步降低煉鐵過程的CO2排放,需發(fā)展新的低碳煉鐵工藝。爐頂煤氣循環(huán)氧氣高爐煉鐵技術(shù)采用氧氣代替熱空氣鼓風(fēng),大量噴吹煤粉,爐頂煤氣經(jīng)脫除CO2后噴吹進(jìn)高爐循環(huán)利用,具有高生產(chǎn)率、高噴煤量、低焦比和低碳排放等優(yōu)點(diǎn)。本文從基礎(chǔ)工藝、關(guān)鍵過程和鋼鐵流程等不同層次建立模型來分析氧氣高爐工藝可行性,獲得了關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)影響規(guī)律,解析了爐內(nèi)熱化學(xué)行為,評(píng)估了鋼鐵流程的能耗和碳排放。本文建立的氧氣高爐系統(tǒng)工藝模型包含爐身爐腹區(qū)傳輸與反應(yīng)模型、風(fēng)口回旋區(qū)燃燒模型以及爐外煤氣能質(zhì)平衡模型。該工藝模型實(shí)現(xiàn)了三個(gè)子模型的耦合計(jì)算,可以更精準(zhǔn)地描述爐內(nèi)熱化學(xué)過程煤氣分配情況。利用該模型,研究了萊鋼3號(hào)高爐的改造方案和氧氣高爐系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)的影響規(guī)律。研究表明：為了保證爐內(nèi)合理的理論燃燒溫度和較好的鐵礦石還原效果,風(fēng)口循環(huán)煤氣的流量應(yīng)為300 Nm3/t-鐵左右,鼓風(fēng)氧氣濃度不低于80%,上部爐身循環(huán)煤氣流量不低于300 Nm3/t-鐵：鼓風(fēng)氧氣濃... 

【文章來源】：北京科技大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：146 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
致謝
摘要
Abstract
1 引言
2 文獻(xiàn)綜述
    2.1 高爐煉鐵工藝發(fā)展現(xiàn)狀
        2.1.1 高爐煉鐵節(jié)能減排的重要性
        2.1.2 高爐煉鐵發(fā)展趨勢(shì)
    2.2 氧氣高爐工藝特征及研究進(jìn)展
        2.2.1 氧氣高爐工藝特征
        2.2.2 國內(nèi)外典型工藝流程
    2.3 氧氣高爐數(shù)學(xué)模型研究進(jìn)展
        2.3.1 全爐能質(zhì)守恒模型
        2.3.2 全爐一維反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型
        2.3.3 全爐多維多相流模型
        2.3.4 風(fēng)口回旋區(qū)燃燒模型
    2.4 鋼鐵生產(chǎn)流程的能耗和碳排放研究現(xiàn)狀
        2.4.1 鋼鐵流程能耗研究現(xiàn)狀
        2.4.2 鋼鐵流程碳排放研究現(xiàn)狀
    2.5 本文研究內(nèi)容
3 氧氣高爐系統(tǒng)工藝模型
    3.1 工藝模型架構(gòu)
    3.2 爐身及爐腹區(qū)傳輸與反應(yīng)模型
        3.2.1 模型簡化和假設(shè)
        3.2.2 控制方程
        3.2.3 化學(xué)反應(yīng)及熔融相變動(dòng)力學(xué)
    3.3 風(fēng)口回旋區(qū)燃燒模型
        3.3.1 物質(zhì)平衡
        3.3.2 能量平衡
    3.4 爐外煤氣能質(zhì)平衡模型
    3.5 模型的求解方法
    3.6 模型的驗(yàn)證
        3.6.1 萊鋼3號(hào)高爐的基本參數(shù)
        3.6.2 萊鋼3號(hào)高爐的解剖實(shí)驗(yàn)和模型驗(yàn)證
        3.6.3 歐盟ULCOS實(shí)驗(yàn)氧氣高爐的驗(yàn)證分析
    3.7 本章小結(jié)
4 氧氣高爐可行工藝及關(guān)鍵參數(shù)分析
    4.1 萊鋼3號(hào)高爐改造方案分析
        4.1.1 傳統(tǒng)高爐與氧氣高爐工藝過程的對(duì)比
        4.1.2 萊鋼3號(hào)高爐改造方案的選擇
    4.2 氧氣高爐關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)分析
        4.2.1 基本工藝參數(shù)的限定范圍
        4.2.2 關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)的正交試驗(yàn)
        4.2.3 關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)的直觀分析
    4.3 氧氣高爐典型工況能耗和碳流分析
        4.3.1 氧氣高爐工藝的典型工況
        4.3.2 工序能耗分析
        4.3.3 工序碳流分析
    4.4 本章小結(jié)
5 氧氣高爐爐內(nèi)關(guān)鍵過程研究
    5.1 爐料下降運(yùn)動(dòng)行為實(shí)驗(yàn)研究
        5.1.1 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的搭建及實(shí)驗(yàn)方法
        5.1.2 基本工況實(shí)驗(yàn)結(jié)果
        5.1.3 參數(shù)分析
    5.2 風(fēng)口煤粉燃燒研究
        5.2.1 風(fēng)口回旋區(qū)燃燒模型
        5.2.2 回旋區(qū)內(nèi)燃燒過程數(shù)值模擬
    5.3 煤氣循環(huán)對(duì)爐內(nèi)熱化學(xué)過程的影響
        5.3.1 爐內(nèi)傳輸與反應(yīng)過程模型
        5.3.2 結(jié)果分析
    5.4 本章小結(jié)
6 氧氣高爐工藝對(duì)鋼鐵全流程能耗和碳排放的影響
    6.1 鋼鐵流程的物質(zhì)流、能量流模型
        6.1.1 鋼鐵流程的物質(zhì)流、能量流模型框架
        6.1.2 鋼鐵流程的物質(zhì)流、能量流平衡
        6.1.3 鋼鐵流程能耗和碳排放的計(jì)算方法
    6.2 氧氣高爐鋼鐵流程的物質(zhì)流和能量流
        6.2.1 物質(zhì)流和能量流分析
        6.2.2 副產(chǎn)煤氣平衡
        6.2.3 電力平衡
    6.3 鋼鐵流程能耗和碳排放分析
        6.3.1 流程能耗分析
        6.3.2 流程碳排放分析
    6.4 本章小結(jié)
7 結(jié)論
參考文獻(xiàn)
作者簡歷及在學(xué)研究成果
學(xué)位論文數(shù)據(jù)集



本文編號(hào)：3170973