喷吹的氢气在高炉内的还原行为

本文对喷吹的氢气在高炉内各个区域的还原行为进行研究.氢气在风口区吸收热量,然后在高炉内1000℃以上区域将热量传给固态或熔态物料,并作为催化剂加速焦炭与多价态氧化铁的还原反应.氢气高效还原各种价态氧化铁发生在高炉内1 000℃至水煤气变换反应平衡转变温度的区域,当温度低于水煤气变换反应平衡转变温度时,氢气一边还原氧化铁,同时还充当催化剂功能促进C0和各种价态氧化铁的还原.高炉内氢气利用率可近似表达为ηH2 =45.4-0.23?H2.往高炉风口喷吹氢气,虽然氢气在风口区吸收了能量,但随着高炉上部间接还原量的增加,高温段的直接还原量得到降低以及部分氢气释放的热量随炉料被带入高温区,可实现高温区能量的收支平衡,并可减少部分碳的使用量.在高炉内喷吹氢气的节碳效果可近似表达为△C=0.287 +0.137V.在国际降碳大背景下,往高炉喷吹氢气可以降低炼铁的部分碳排放.例如喷吹氢气100 m3/t铁可节碳14.09 kg/t铁,并最终减排C02达51.7 kg/t铁.