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氢气气基竖炉-电炉短流程环境影响分析 被引量：12
1
作者 李峰 储满生 +1 位作者 唐珏 柳政根 《中国冶金》 CAS 北大核心 2021年第9期104-109,共6页
氢冶金是中国钢铁行业实现低碳绿色化转型升级的有效途径之一,基于煤制氢技术的气基竖炉-电炉短流程是一种典型的氢冶金工艺,具有广阔的发展前景。采用生命周期评价法(LCA)对煤制氢-气基竖炉-电炉短流程环境影响进行了分析,并对比研究... 氢冶金是中国钢铁行业实现低碳绿色化转型升级的有效途径之一,基于煤制氢技术的气基竖炉-电炉短流程是一种典型的氢冶金工艺,具有广阔的发展前景。采用生命周期评价法(LCA)对煤制氢-气基竖炉-电炉短流程环境影响进行了分析,并对比研究了短流程与传统高炉-转炉(BF-BOF)长流程的环境性能。结果表明,煤制氢-气基竖炉-电炉短流程LCA结果为2.56×10^(-11),其中GWP100(全球变暖潜值)和POCP(光化学臭氧合成潜值)分别贡献54.16%和36.76%;煤气脱碳和电炉电能消耗是造成碳排放和能源消耗的主要原因;短流程整体评价结果仅为BF-BOF流程的27.41%,吨钢CO2排放和能耗可分别减少53.75%和47.45%,环境性能明显优于传统长流程。 展开更多
关键词 氢气 气基竖炉 环境影响 碳排放 能耗
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氢气竖炉内气固热质传递行为的数值模拟 被引量：7
2
作者 邵磊 张晓楠 +3 位作者 聂浩 曲迎霞 邹宗树 陈严 《中国冶金》 CAS 北大核心 2021年第9期110-114,共5页
随着对钢铁行业绿色低碳发展要求的日益迫切,氢气竖炉已成为目前涉及氢冶金工艺的研发焦点。由于H_(2)还原铁氧化物为强吸热反应,氢气竖炉的供气强度主要由还原反应和加热固相炉料对应的物理能需求决定,因此造成炉内物理能与化学能的利... 随着对钢铁行业绿色低碳发展要求的日益迫切,氢气竖炉已成为目前涉及氢冶金工艺的研发焦点。由于H_(2)还原铁氧化物为强吸热反应,氢气竖炉的供气强度主要由还原反应和加热固相炉料对应的物理能需求决定,因此造成炉内物理能与化学能的利用严重不匹配。为定量研究氢气竖炉内复杂的气固两相热质传递行为,基于双流体假设,建立氢气竖炉CFD模型,并利用其考察炉料热装技术的影响。结果表明,炉料常温入炉及所考虑工况条件下,氢气竖炉的炉顶H_(2)利用率仅为23.7%。由于炉料显热无法得到有效利用,热装技术难以显著改善氢气竖炉内部热状态,也就不能解决物理能与化学能利用的不匹配问题。 展开更多
关键词 氢气竖炉 直接还原 热质传递 炉料热装 数值模拟
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竖炉还原煤气中H_2S临界值对海绵铁硫含量的影响
3
作者 宋华 付晓燕 +1 位作者 吕遐平 尹鑫平 《钢铁研究》 CAS 2014年第6期9-11,共3页
基于竖炉直接还原过程中的硫走向分析,结合经典热力学理论,对可逆反应H2S+FeH2+FeS的吉布斯自由能进行了计算,推导出还原煤气H2S含量与海绵铁硫含量的临界关系,分析了焦炉煤气、煤制气及COREX煤气等竖炉还原煤气的H2S临界值。结果表明... 基于竖炉直接还原过程中的硫走向分析,结合经典热力学理论,对可逆反应H2S+FeH2+FeS的吉布斯自由能进行了计算,推导出还原煤气H2S含量与海绵铁硫含量的临界关系,分析了焦炉煤气、煤制气及COREX煤气等竖炉还原煤气的H2S临界值。结果表明:通过控制还原煤气中H2和H2S含量的比值,可以使H2S中的硫不进入固相,以保证海绵铁的质量。 展开更多
关键词 竖炉 h2S 还原煤气
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全氢竖炉内气流分布特性的数值模拟
4
作者 余珊 孙野 +2 位作者 陈韧 邵磊 邹宗树 《材料与冶金学报》 CAS 北大核心 2022年第6期391-395,447,共6页
采用数值模拟方法对氢气竖炉内的气流分布特性进行解析,具体考察了竖炉底部中心辅助供气对炉内气相流动和压力分布等的影响.研究结果表明:实施中心辅助供气可有效提高氢气竖炉底部的气相速度,当中心供气比由0.05提高至0.20时,竖炉中心... 采用数值模拟方法对氢气竖炉内的气流分布特性进行解析,具体考察了竖炉底部中心辅助供气对炉内气相流动和压力分布等的影响.研究结果表明:实施中心辅助供气可有效提高氢气竖炉底部的气相速度,当中心供气比由0.05提高至0.20时,竖炉中心处气相速度的最小值从6.3 m/s增大至9.3 m/s;中心供气比的提高对竖炉内围管平面以上的气压分布影响不明显;对竖炉生产而言,压缩气体所需的总能耗随中心供气比的增大先降低后升高,中心供气比为0.10时达到最低,约为345 MJ/t. 展开更多
关键词 全氢竖炉 气流分布 数值模拟 直接还原 氢冶金
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中国钢铁生产“碳中和”解决方案探讨 被引量：37
5
作者 邵远敬 徐蕾 +1 位作者 刘校平 陈洪智 《中国冶金》 CAS 北大核心 2022年第4期1-8,共8页
根据某工程各工序碳素流计算出全流程吨热轧钢材的直接CO_(2)排放量为1.786 t。以此为基数,就高炉-转炉长流程工艺的几种主要减碳技术的减碳效果进行了定量评估,发现减碳效果有限,只能作为从“碳达峰”到“碳中和”的过渡方案或最终解... 根据某工程各工序碳素流计算出全流程吨热轧钢材的直接CO_(2)排放量为1.786 t。以此为基数,就高炉-转炉长流程工艺的几种主要减碳技术的减碳效果进行了定量评估,发现减碳效果有限,只能作为从“碳达峰”到“碳中和”的过渡方案或最终解决方案的补充。从“碳中和”要求的角度看,以全废钢或气基还原铁+废钢为原料的电炉炼钢短流程无疑是最佳解决方案。结合中国资源条件就几种典型短流程组合方案进行了适应性分析,提出了以“氢基竖炉直接还原铁+电炉炼钢方案”为主、以“高炉-转炉长流程工艺减碳技术+碳捕集与封存(CCS)方案”和“全废钢电炉炼钢方案”为补充的“碳中和”解决方案,最后给出了安全低成本获取氢基竖炉直接还原铁所需的“绿氢”方案建议。 展开更多
关键词 钢铁行业 碳中和 氢基竖炉直接还原 绿氢 解决方案
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数值模拟φ(CO)∶φ(H_(2))对直接还原竖炉反应过程的影响 被引量：1
6
作者 田旭 周恒 +3 位作者 黄健 蔡皓宇 寇明银 吴胜利 《钢铁》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期34-40,57,共8页
随着制氢技术的发展,气基直接还原竖炉使用绿色H_(2)作为还原剂进行生产变得可行。在诸多非高炉炼铁技术中,富氢直接还原竖炉工艺有望解决传统高炉长流程工艺CO_(2)排放高的问题。但富氢直接还原竖炉面临的共性问题是还原煤气中H_(2)体... 随着制氢技术的发展,气基直接还原竖炉使用绿色H_(2)作为还原剂进行生产变得可行。在诸多非高炉炼铁技术中,富氢直接还原竖炉工艺有望解决传统高炉长流程工艺CO_(2)排放高的问题。但富氢直接还原竖炉面临的共性问题是还原煤气中H_(2)体积分数过高时还原吸热导致炉内热量不足,从而影响煤气利用率和金属化率。如何调整还原煤气φ(CO)∶φ(H_(2)),使CO还原过程释放热量来弥补H_(2)还原吸收的热量,并配合其他操作参数及炉型结构的优化,实现充分利用还原煤气中物理能与化学能,从而提高煤气利用率及金属化率,成为富氢直接还原竖炉亟需解决的问题。建立了富氢直接还原竖炉二维CFD数学模型,考察还原煤气中φ(CO)∶φ(H_(2))对竖炉内温度场、浓度场分布的影响规律。数学模型的正确性通过与实际工厂数据对比得以验证。模拟结果显示,当还原煤气中H_(2)体积分数上升时,竖炉内温度整体持续下降。随着还原煤气中H_(2)体积分数逐渐升高,H_(2)利用系数逐渐下降、CO利用系数缓慢增长,煤气综合利用系数呈现先上升后下降的趋势,当H_(2)体积分数为60%时,综合利用系数达到最高,为0.28。随着H_(2)体积分数的升高,竖炉出口铁摩尔分数呈现先上升后下降的趋势,当H_(2)体积分数为40%~50%时,铁摩尔分数最高可达95.67%。实际生产过程中,还原煤气中φ(CO)∶φ(H_(2))维持在40%∶60%左右可获得较高的煤气利用率及产品金属化率。 展开更多
关键词 富氢直接还原竖炉 φ(CO)∶φ(h_(2)) 反应过程 数值模拟 煤气利用率
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