考慮CO還原FeO的反應(yīng),熱儲(chǔ)備區(qū)溫度對(duì)煤氣利用系數(shù)的影響在熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)方面存在競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系.本文以單界面未反應(yīng)核模型為基礎(chǔ),就溫度對(duì)高爐煤氣利用系數(shù)的影響推導(dǎo)理論模型,然后利用此模型解析高爐熱儲(chǔ)備區(qū)溫度對(duì)煤氣利用系數(shù)的影響規(guī)律,進(jìn)而探討高爐焦炭反應(yīng)性與含鐵爐料還原性的匹配.結(jié)果表明,高爐使用高反應(yīng)性焦炭降低熱儲(chǔ)備區(qū)溫度,進(jìn)而提高煤氣利用系數(shù)的前提是礦石具有高的還原性.礦石還原性低時(shí),高反應(yīng)性焦炭的使用會(huì)導(dǎo)致煤氣利用系數(shù)下降,而期望通過增加礦石停留時(shí)間或提高壓力來改變這樣規(guī)律的操作空間甚小.礦石還原性高時(shí),熱儲(chǔ)備區(qū)所能承受的溫降在理論上仍有一個(gè)極限.因此,在實(shí)際生產(chǎn)中不必盲目追求焦炭的高反應(yīng)性,應(yīng)根據(jù)礦石的還原性選擇具有適宜反應(yīng)性的焦炭. 

【文章來源】：材料與冶金學(xué)報(bào). 2020,19(04)北大核心

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

單界面未反應(yīng)核模型示意圖

圖2為使用上述兩種鐵礦后高爐(熱儲(chǔ)備區(qū))煤氣利用系數(shù)隨溫度的變化,計(jì)算中停留時(shí)間(τ)和操作壓力(P)分別為3.0×103 s和2.0×105 Pa.由圖可知,平衡系數(shù)(ηe)隨熱儲(chǔ)備區(qū)溫度的降低而升高.若使用還原性高的礦球II,實(shí)際煤氣利用系數(shù)在所研究范圍內(nèi)隨溫度的變化遵循相同規(guī)律,但兩者間的動(dòng)力學(xué)差距隨溫度的降低逐漸增大.若使用還原性低的礦球I,實(shí)際煤氣利用系數(shù)在所研究范圍內(nèi)隨溫度的變化規(guī)律截然相反,即溫度越低,煤氣利用系數(shù)越小.同時(shí),實(shí)際煤氣利用系數(shù)(η)與平衡系數(shù)(ηe)間的動(dòng)力學(xué)差距隨溫度降低而增大的趨勢(shì)更顯著.其他停留時(shí)間和操作壓力下的計(jì)算結(jié)果與圖2類似,本文在此不再贅述.為便于分析,將圖2中的三條曲線分別對(duì)溫度求導(dǎo),得到煤氣利用系數(shù)隨溫度的變化率,如圖3所示.由圖可知,因平衡系數(shù)(ηe)隨著溫度的降低而單調(diào)升高,其隨溫度的變化率始終為負(fù)值.低還原性礦球I對(duì)應(yīng)實(shí)際煤氣利用系數(shù)隨溫度的變化率始終為正值,說明其隨溫度的降低而單調(diào)下降.然而,高還原性礦球II對(duì)應(yīng)實(shí)際煤氣利用系數(shù)隨溫度的變化率在一臨界溫度(Tcrit=873 ℃)處出現(xiàn)轉(zhuǎn)折.高于臨界溫度時(shí),實(shí)際煤氣利用系數(shù)隨溫度的變化率為負(fù)值,即隨溫度的降低而提高,低于臨界溫度時(shí)為正值,隨溫度的降低而下降.

為便于分析,將圖2中的三條曲線分別對(duì)溫度求導(dǎo),得到煤氣利用系數(shù)隨溫度的變化率,如圖3所示.由圖可知,因平衡系數(shù)(ηe)隨著溫度的降低而單調(diào)升高,其隨溫度的變化率始終為負(fù)值.低還原性礦球I對(duì)應(yīng)實(shí)際煤氣利用系數(shù)隨溫度的變化率始終為正值,說明其隨溫度的降低而單調(diào)下降.然而,高還原性礦球II對(duì)應(yīng)實(shí)際煤氣利用系數(shù)隨溫度的變化率在一臨界溫度(Tcrit=873 ℃)處出現(xiàn)轉(zhuǎn)折.高于臨界溫度時(shí),實(shí)際煤氣利用系數(shù)隨溫度的變化率為負(fù)值,即隨溫度的降低而提高,低于臨界溫度時(shí)為正值,隨溫度的降低而下降.由圖2和圖3所示結(jié)果可得以下啟示:①實(shí)際煤氣利用系數(shù)是否遵循平衡系數(shù)隨溫度降低而提高的規(guī)律取決于溫降對(duì)兩者間動(dòng)力學(xué)差距的影響,礦石的還原性越高,溫降對(duì)動(dòng)力學(xué)差距的約束越小,實(shí)際煤氣利用系數(shù)隨溫度的變化規(guī)律與平衡系數(shù)越同步,反之亦然;②高爐使用高反應(yīng)性焦炭降低熱儲(chǔ)備區(qū)溫度,進(jìn)而提高煤氣利用系數(shù)的前提是保證礦石的高還原性,使用低還原性礦石,降低熱儲(chǔ)備區(qū)溫度會(huì)導(dǎo)致實(shí)際煤氣利用系數(shù)的下降,徒增高爐燃料比和高反應(yīng)性焦炭對(duì)應(yīng)的生產(chǎn)成本;③即便是使用高還原性礦石,熱儲(chǔ)備區(qū)的溫降理論上仍有一個(gè)極限,低于此極限所對(duì)應(yīng)的臨界溫度,煤氣利用系數(shù)隨溫度的降低而下降.綜上,在實(shí)際生產(chǎn)中不必盲目追求焦炭的高反應(yīng)性,應(yīng)理性處理礦石還原性與焦炭反應(yīng)性的匹配問題,即根據(jù)礦石的還原性選擇具有適宜反應(yīng)性的焦炭.


本文編號(hào)：3431656