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关于直接还原铁工艺及还原气制备的若干思考 被引量：12
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作者 沈峰满 郑艾军 +3 位作者 郑海燕 王小艾 李洋 章苇玲 《钢铁》 CAS CSCD 北大核心 2022年第3期10-15,共6页
优化改良氢基直接还原铁制备工艺是中国发展实施碳减排的有效途径之一,随着碳减排和碳中和的积极推进,氢基直接还原铁工艺必将有较大的发展。从含铁原料、还原气制备参数选择和能源保障等三方面讨论分析了有关氢基气体直接还原铁工艺中... 优化改良氢基直接还原铁制备工艺是中国发展实施碳减排的有效途径之一,随着碳减排和碳中和的积极推进,氢基直接还原铁工艺必将有较大的发展。从含铁原料、还原气制备参数选择和能源保障等三方面讨论分析了有关氢基气体直接还原铁工艺中存在的难点问题,尤其针对还原气制备参数的选择问题,创新性地提出了确定制备氢基还原气体工艺参数的图解法。本方法构建了“H-C-O体系质量及化学平衡衡算图”,采用n_(H)/n_(C)和n_(O)/n_(C)统一了还原气体的表述方式,引入过CO_(2)点的射线n_(H_(2)O)/n_(CH_(4))标尺和平行于线L1(n_(H_(2)O)+n_(CH_(4))>0、nCO_(2)=0)的nCO_(2)/n_(CH_(4))标尺以及引入不同温度条件下n_(H_(2))/n_(CO)等值线的直线族。使用“H-C-O体系质量及化学平衡衡算图”可明确表达任意组成气体的存在域,即明确表达任意组成气体的n_(H)/n_(C)和n_(O)/n_(C);可确定针对1 mol CH4且能满足给定n_(H_(2))/n_(CO)的n_(H_(2)O)或nCO_(2)添加量;针对天然气或焦炉煤气重整制备氢基还原气工艺,可根据气源条件由图解的方式便捷地确定在指定温度条件下制备给定n_(H_(2))/n_(CO)值的还原气工艺操作参数(如添加量及配比),为制备氢基还原气体工艺参数的选择提供理论指导依据。 展开更多
关键词 氢基直接还原 氢基还原气 H-C-O体系 质量及化学平衡衡算图 天然气及焦炉煤气重整
原文传递
关于H-C-O体系析碳状态分布图的开发与应用
2
作者 沈峰满 丁智敏 +2 位作者 王硕 张严 郑海燕 《钢铁》 CAS CSCD 北大核心 2024年第9期122-129,共8页
针对冶金领域的富氢直接还原气体制备、竖炉直接还原过程、高炉煤气循环利用以及化工领域的天然气制氢等涉及CH_(4)-H_(2)-CO-H_(2)O-CO_(2)体系尤其是更具广泛代表性的H-C-O体系的析碳共性问题,建立一种便捷、快速、易操作、普适性强... 针对冶金领域的富氢直接还原气体制备、竖炉直接还原过程、高炉煤气循环利用以及化工领域的天然气制氢等涉及CH_(4)-H_(2)-CO-H_(2)O-CO_(2)体系尤其是更具广泛代表性的H-C-O体系的析碳共性问题,建立一种便捷、快速、易操作、普适性强地判断体系是否析碳的方法十分必要。在“H-C-O体系质量与化学平衡衡算图”基础上,基于多相、多反应共存体系的平衡原理,确定了包括体系温度、总压、体系内n_(H_(2))/n_(CO)比值等各种操作条件下对应的临界析碳点坐标(nO/nC,nH/nC),连接相同参数的临界析碳点得到对应的临界析碳曲线,构建了“H-C-O体系析碳状态分布图”,开发了一种可准确把握生产状态、确定体系是否发生析碳的新方法,建立了H-C-O体系析碳状态分布理论,为选择控制析碳工艺参数提供了理论基础;为了解决制作“H-C-O体系析碳状态分布图”时存在计算较繁杂的不足,开发了“H-C-O体系析碳状态分布图”分析专用软件,并结合已知的生产实践以及文献数据,验证了“H-C-O体系析碳状态分布图”的合理性和实用性。研究表明,论文提出的确定体系是否发生析碳的新方法普适性广、包容性强,“H-C-O体系析碳状态分布图”不仅能简捷、快速、准确地判别某给定条件下体系是否会发生析碳问题,而且可以给出既能防止体系析碳又能最大限度降低天然气制氢工序能耗和成本的努力方向,为实际生产降本、降耗、稳定、顺行提供有效的指导。 展开更多
关键词 H-C-O体系质量与化学平衡衡算图 临界析碳曲线 H-C-O体系析碳状态分布图 析碳控制 分析专用软件
原文传递
关于天然气重整制备富氢还原气体过程中析碳问题的调控--H-C-O体系质量及化学平衡衡算图的应用例 被引量：1
3
作者 沈峰满 章苇玲 +3 位作者 郑艾军 郑海燕 丁智敏 李季 《钢铁》 CAS CSCD 北大核心 2023年第7期9-16,共8页
采用天然气重整或焦炉煤气重整工艺制备富氢还原气体时,若操作参数控制不当将会出现碳的析出问题,影响制备富氢气体工序的稳定顺行,因此研究控制制备富氢还原气体过程中的析碳非常必要。应用“H-C-O体系质量及化学平衡衡算图”和化学平... 采用天然气重整或焦炉煤气重整工艺制备富氢还原气体时,若操作参数控制不当将会出现碳的析出问题,影响制备富氢气体工序的稳定顺行,因此研究控制制备富氢还原气体过程中的析碳非常必要。应用“H-C-O体系质量及化学平衡衡算图”和化学平衡原理,探讨了天然气重整或焦炉煤气重整工艺制备富氢还原气体过程中的“析碳”问题。在假设天然气重整或焦炉煤气重整体系处于临界析碳状态的前提下,确定了析碳曲线与还原气体n_(H_(2))/n_(CO)、重整温度和体系总压等因素的对应关系,从热力学角度给出了天然气重整或焦炉煤气重整制备富氢还原气体工艺中的临界析碳曲线、“析碳区”与“非析碳区”以及控制析碳且能满足直接还原铁要求的给定n_(H_(2))/n_(CO)值富氢还原气体制备时的重整温度与体系总压等工艺参数。结果表明,为了确保n_(H_(2))/n_(CO)和有效成分φ(H_(2))+φ(CO)合量同时满足直接还原气体组成要求,在体系总压P_(tot)=0.1 MPa条件下重整温度须高于800℃;随着体系总压的升高,CH4的转化率呈下降趋势;对于低n_(H_(2))/n_(CO)(=2),随着体系总压的升高析碳区域将增大;但对于n_(H_(2))/n_(CO)(=5),随着体系总压的升高析碳区域反而变小,这是因为当n_(H_(2))/n_(CO)较低时,碳的气化反应为主流反应,提高压力将增强析碳,而当n_(H_(2))/n_(CO)较高时,甲烷分解反应为主流反应,压力升高将妨碍甲烷分解,抑制了析碳的缘故;另外,体系总压过高将无法获得有效成分φ(H_(2))+φ(CO)合量满足直接还原铁工艺要求的还原气体。 展开更多
关键词 富氢直接还原铁 富氢还原气体 天然气重整或焦炉煤气重整 H-C-O体系质量及化学平衡衡算图 析碳控制 热力学分析
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