氣基直接還原豎爐內(nèi)還原過(guò)程的研究與分析.pdf

1、目前，我國(guó)廢鋼資源的短缺，并且鋼鐵行業(yè)對(duì)環(huán)境污染日益嚴(yán)重，不符合我國(guó)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(diǎn),對(duì)我國(guó)鋼鐵行業(yè)的發(fā)展有非常大的促進(jìn)作用。在這個(gè)背景下，本文通過(guò)數(shù)值模擬對(duì)含鐵物料的變化過(guò)程以及不同豎爐爐型對(duì)溫度場(chǎng)、壓力場(chǎng)的影響進(jìn)行了研究。
　　本文從化學(xué)反應(yīng)平衡和熱平衡兩個(gè)角度計(jì)算出了當(dāng)還原氣體為氫氣和一氧化碳條件下的還原氣量。通過(guò)實(shí)驗(yàn)，當(dāng)還原氣為氫氣和一氧化碳時(shí)，在不同溫度下分別得到了含鐵

2、物料的還原度隨時(shí)間變化曲線，通過(guò)計(jì)算得出化學(xué)反應(yīng)的不同階段的指前因子和活化能。
　　通過(guò)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(jiǎn)化多孔介質(zhì)，通過(guò)滑移網(wǎng)格的形式來(lái)模擬物料在豎爐內(nèi)下行運(yùn)動(dòng)。當(dāng)溫度T>570℃時(shí)，含鐵物料的還原過(guò)程為：Fe2O3→Fe3O4→FeO→Fe。通過(guò)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(guò)程以及在不同溫度和不同顆粒直徑條件下對(duì)還原過(guò)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(xué)反應(yīng)速度越快；顆粒直徑越小，化學(xué)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(jì)是提高生產(chǎn)效率的重要因素，當(dāng)還原氣體為氫氣時(shí)，通過(guò)設(shè)計(jì)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(duì)豎爐內(nèi)的溫度場(chǎng)、壓力場(chǎng)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