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Q345c鋼板爐頂煤氣循環利用和氫氣利用改質工藝
 爐頂煤氣循環利用和氫氣利用的工藝是由對焦爐煤氣中的甲烷進行水蒸汽改質、使氫增加并利用這種氫進行還原的方法和從高爐爐頂煤氣中分離CO2再將爐頂煤氣循環利用于高爐的工藝構成。在利用氫時由于制氫需要消耗很多的能源,因此總的生產Q345c鋼板工藝評價產生了問題,但該工藝能通過利用焦爐煤氣的顯熱來補充水蒸汽改質所需的熱能。計算結果表明,由于CO2的分離、固定和氫的利用,高爐煉鐵可減少CO2排放30%。氫還原的優點是還原速度快。但由于氫還原是吸熱反應,與CO還原不同,因此必須注意氫還原擴大時高爐上部的熱平衡。根據理查德圖對從風口噴吹氫時的熱平衡進行了計算。結果可知,當從風口噴吹的氫還原率比普通操作倍增時,由于氫還原的吸熱反應和風口回旋區溫度保障需要而要求富氧鼓風的影響,高爐上部氣體的供給熱能和固體側所需的熱能沒有多余,接近熱能移動的操作極限,因此難以大量利用氫。如果高爐具備還原氣體的制造功能,并能使用天然氣或焦爐煤氣等氫系氣體,那么利用氣體中的C成分就能達到熱平衡,還能分享到氫還原的好處。在各種氣體中,天然氣是最好的氣體。在一面從外部補充熱能,一面制氫的工藝研究中還包含了優化噴吹量和優化噴吹位置等課題。

  高爐內的還原可分為CO氣體間接還原、氫還原和直接還原,根據Q345c鋼板其還原的分配比可以明確還原平衡控制、爐頂煤氣循環或氫還原強化的方向。根據模型計算可知,在普通高爐基本條件下,CO間接還原為62%、氫還原為11%、直接還原為27%。

  在氧氣高爐的基礎上對爐頂煤氣進行CO2分離,由此可提高返回高爐內的CO氣體的還原能力,此時雖然CO氣體的還原能力會因循環氣體量分配的不同而不同,但CO還原會提高到大約80%,直接還原會下降到10%以下。根據噴吹的氫系氣體如COG、天然氣和氫的計算結果可知,在氫還原加強的情況下,會出現氫還原增加、直接還原下降的情況。另一方面,循環氣體的上下運動會使輸入碳減少,實現低碳煉鐵的目標。另外,當還原氣體都是從爐身部吹入時,其在爐內的浸透和擴散會影響到還原效果。根據模型計算可知,氣體的滲透受動量平衡的控制。采用CH4對CO2進行改質,并以爐頂煤氣中的CO2作為改質源,還原氣體的性狀不會偏向氫。

  從CO2總產生量最小的觀點來看,在爐頂煤氣循環和氧氣高爐的基礎上,還要考慮噴吹還原氣體時的工藝優化。在2050年實現COURSE50項目后,為追求新的煉鐵工藝,還必須對熱風高爐的基礎概念做進一步的研究。
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