炉顶煤气循环氧气高炉一维气固换热与反应动力学模型
高炉煤气和焦炉煤气
焦炉煤气，又称焦炉气，英文名为Coke Oven Gas(COG)，由于可燃成分多，属于高热值煤气，粗煤气或荒煤气。
是指用几种烟煤配制成炼焦用煤，在炼焦炉中经过高温干馏后，在产出焦炭和焦油产品的同时所产生的一种可燃性气体，是炼焦工业的副产品。
焦炉气是混合物，其产率和组成因炼焦用煤质量和焦化过程条件不同而有所差别，一般每吨干煤可生产焦炉气300~350m3（标准状态）。
其主要成分为氢气（55%~60%）和甲烷（23%~27%），另外还含有少量的一氧化碳（5%~8%）、C2以上不饱和烃（2%~4%）、二氧化碳（1.5%~3%)、氧气(0.3%~0.8%))、氮气(3%~7%)。
其中氢气、甲烷、一氧化碳、C2以上不饱和烃为可燃组分，二氧化碳、氮气、氧气为不可燃组分。
概述焦炉气属于中热值气，其热值为每标准立方米17~19MJ，适合用做高温工业炉的燃料和城市煤气。
焦炉气含氢气量高，分离后用于合成氨，其它成分如甲烷和乙烯可用做有机合成原料。
焦炉气为有毒和易爆性气体，空气中的爆炸极限为6%~30%。
构成焦炉煤气主要由氢气和甲烷构成，分别占56%和27%，并有少量一氧化碳、二氧化碳、氮气、氧气和其他烃类；其低发热值为18250kJ/Nm3，密度为0.4~0.5kg/Nm3，运动粘度为25×10`(-6)m2/s。
根据焦炉本体和鼓冷系统流程图,从焦炉出来的荒煤气进入之前,已被大量冷凝成液体,同时,煤气中夹带的煤尘,焦粉也被捕集下来，煤气中的水溶性的成分也溶入氨水中。
焦油、氨水以及粉尘和焦油渣一起流入机械化焦油氨水分离池。
分离后氨水循环使用，焦油送去集中加工,焦油渣可回配到煤料中炼焦煤气进入初冷器被直接冷却或间接冷却至常温，此时，残留在煤气中的水分和焦油被进一步除去。
出初冷器后的煤气经机械捕焦油使悬浮在煤气中的焦油雾通过机械的方法除去，然后进入鼓风机被升压至19600帕(2000毫米水柱)左右。
为了不影响以后的煤气精制的操作，例如硫铵带色、脱硫液老化等，使煤气通过电捕焦油器除去残余的焦油雾。
化学反应工程(第九章 气-液-固三相反应工程)
易于更换、补充失活的催化剂，但又要求催化剂耐磨损。 使用三相流化床或三相携带床时，则存在液-固分离的技术
问题，三相携带床存在淤浆输送的技术问题。
3. 气、液并流向上休系的操作流型 颗粒运动基本操作方式：固定床、膨胀床（悬浮床）、 输送床（携带床）。 液体介质的液固系统中固体颗粒终端速度ut：
采用多孔固体催化剂时，可以定义两 种润湿率： ①内部润湿或空隙充满率。 ②外部有效润湿率。
图9-6 催化剂颗粒间的 液囊和流动膜
4. 床层压力降
单相气体通过固定床的压力降与气体的流速和物性、催
化剂的粒径、形状及催化剂的装填状况等因素有关，可 用Ergun式作为计算固定床压降的基本方程。 并未计入破碎、积炭、物流中的固体杂物沉积和床层下 沉等因素致使随操作后期压力降增加，因此工业反应器 开工初期的压力降可称为床层固有压力降。 气、液并流下向下滴流床反应器的床层固有压力降，还 应考虑液体以液膜的形式在催化剂颗粒表面间流动形成
床层宏观反应动力学91气液固三相反应器的类型及宏观反应动力学92三相滴流床反应器93机械搅拌鼓泡悬浮三相反应器9497压力对三相悬浮床反应器操作性能的影响95气液并流向上三相流化床反应器96三相悬浮床中的相混合98气液固三相悬浮床反应器的数学模型99讨论与分析图95气液井流滴流床流动状态与操作条件气液并流向下固定床内气体和液体的流动状态可以分为稳定流动滴流区脉冲流动区和分散鼓泡区如图95流动状态一气液并流向下通过固定床的流体力学气液稳定流动滴流区当气速较低时液体在颗粒表面形成滞流液膜气相为连续相这时的流动状态称为滴流状
rA, g dNA/dVR k AG a(cAg c Aig ) kALa(cAiL c AL ) kAS Se(c AL c AS ) kwSeρ sw c AS ζ 向气－液界面传质速率 向液相主体传质速率 向催化剂外表面传质速 率 催化剂内的扩散 - 反应速率
如何构建低能耗的炼铁工艺流程
如何构建低能耗的炼铁工艺流程摘要：在介绍近年来国际上发展比较快的非高炉炼铁工艺以及一种低焦比高炉炼铁新工艺（全氧高炉）的基础上，综合考虑能源消耗、环境污染、资源利用、产品质量、生产效率等各方面因素，探讨如何构建低能耗的现代炼铁新工艺流程。
COREX、FINEX和HISMELT等熔融还原流程可以避免炼焦工艺引发的环境污染。
成熟的竖炉气基还原工艺是COREX流程工业化的重要保障, 粉体流化床由于粘结等问题尚未完全解决和铁浴炉二次燃烧与炉衬侵蚀之间的固有矛盾注定了FINEX和HISMELT实现的难度远高于COREX流程。
气基还原流程(MIDREX、HYL- III、FINMET) 目前都要使用天然气资源, 很难在我国得到发展。
转底炉可使用低强度的含碳球团,给煤基直接还原流程注入新的活力, 但其能耗高、生产效率低、产品质量差将会制约它的发展。
全氧高炉原理的是将以COREX的竖炉和熔融气化炉合为一体，降低高炉炼铁能耗，取消了COREX中部高温区的所有活动部件，将COREX工艺的优质块煤炉内造气改用廉价粉煤炉外气化来代替。
关键词：低能耗；熔融还原；直接还原；全氧高炉引言钢铁产品是人类社会最主要的结构材料,也是产量最大、覆盖面最广的功能材料。
2007年我国的粗钢产量约4. 9亿t/a,生铁产量4. 6亿t/a,遥遥领先于其它国家。
然而,钢铁工业又是资源、能源密集型产业,资源、能源消耗大,排放量大。
高炉炼铁主要包括原料造块(包括烧结、氧化球团)、焦化、高炉主体。
单原料造块一项,吨铁能耗就达到100kg标煤;炼焦工序的吨铁能耗需要65kg标煤;高炉主体吨铁燃料比在510kg左右,在考虑尾气能量回收利用情况下,能耗也在450 kg左右。
因此,每吨铁水的净能耗达到615kg左右,而一次能耗超过700kg标煤。
由于高炉炼铁系统的高能耗、高排放,长期以来,冶金界一直在开发无焦或少焦的非高炉炼铁流程。
1 熔融还原1.1 COREX流程1.1.1 COREX对煤种的要求较高COREX对煤种的要求较高,我国很多煤种不宜使用,另外COREX存在粉煤如何利用的问题。
煤炭气化—气化炉的基本原理
气化温度℃ 440～1400
800～1100 1200～1700
>1500
优点
低温煤气易于净 *操作简单，动
化*适于高灰熔 力消耗少*对耐
点煤*技术成熟， 火炉衬要求低*
全世界煤气化装 适于高灰熔点的
置容量占90%
煤
碳转化率高*液 态灰渣易排出放 大容量：5000 吨/日*负荷跟踪
好（50%） *煤种适应性广
N ——返混程度 XC ——碳的转化率 K ——反应速率常数 T ——温度
ρ煤 取决于煤的的表观密度ρs（原料煤性质） 煤堆的疏松程度ε（反应器类型）
所要求碳的转化率（XC）的下降 τ随以下的因素而减小 返混的减少（N值上升）
反应速率常数K的上升、温度的上升和更高的反应性
不同反应器类型煤容积气化强度（qm/vR）的比较
②流化床气化炉 原料：3~5mm 加料方式：上部加料 排灰方式：固态排渣 灰渣和煤气出口温度：接近炉温 炉内情况:悬浮沸腾
③气流床气化炉 原料：粉煤（70％以上通过200目） 加料方式：下部与气化剂并流加料 排灰方式：液态排渣 灰渣和煤气出口温度：接近炉温 炉内情况：煤与气化剂在高温火焰中反应
煤种适应性 广
*气化效率 高
固定床
流化床
气流床 熔融床
缺点
不适于焦结性强 的煤
*低温干馏产生煤 焦油、沥青等
*单段炉不易大型 化，1200吨/日
*容量较小 1500吨/日 *飞灰中未燃 尽碳多（第
二代利用灰 团聚功能）
*对耐火炉衬 要求高（第 二代用水冷
套） *适于低灰熔
点煤
适于低 灰熔点
煤
碳转化（%）
④熔池气化炉
气－固－液三相反应气化炉 原料：6㎜以下直至煤粉所有范围的煤粒 加料方式：燃料与气化剂并流加入 排灰方式：液态 灰渣和煤气出口温度：接近炉温 炉内情况：熔池是液态的熔灰、熔盐或熔融金属作为气化剂和煤的 分散剂，作为热源供煤中挥发物的热解和干馏。
高炉炼铁
3.用固体C还原
高炉冶炼特点
1.高炉冶炼是在炉料与煤气流的逆向运动 过程中完成各种复杂的化学反应和物理变 化，反应气氛是还原性气氛； 2.高炉是一个密闭容器，除了装料、出铁、 出渣以及煤气以外，操作人员都无法直接 观察到反应过程的状况，只能凭借仪器间 接观察； 3.高炉生产过程是连续的，大规模的高温 生产过程，机械化和自动化水平较高。
燃料燃烧反应 铁矿石还原反应（铁氧化物） 非铁元素还原（Si，Mn，等） 造渣过程 生铁生成
A、燃烧反应
放热 燃烧 产生高温还原气体CO 在高炉下部形成空间， 保证炉料持续下降 直接还原（参与化学还原） 溶入生铁（铁水中含有一定量C）
焦炭 （主要燃料）
燃料的燃烧是高炉的热能和化学能的发源 地，决定了炉内煤气流，温度和热量的初始 分布，对高炉生产起着至关重要的作用！
1.钢筋混凝土 2.耐火砖 3.冷却壁 4.水冷管
5.炉壳
冷却设备
支梁式水箱 A—铸管式 B—隔板式
扁水箱 （铸钢）
炉腹、炉腰、炉身下部：冷却壁
炉缸和炉底周围：光板式冷却壁（紫铜冷却壁）
风口：冷却套
1.风口 2.风口二套 3.风口大套 4.直吹管 5.弯管 6.固 定弯管 7.围管 8.短管 9.带有窥视孔的弯管 10.拉杆 11.炉壳
B、还原反应
铁氧化物的还原
1.铁氧化物的还原条件 还原反应通式： MeO＋B＝Me＋BO B：还原剂 Me：某种金属 要使反应能够进行，则： Me O B
还原剂B与O的化学亲和力 > Me与O的化学亲和力 在高炉冶炼过程中，满足条件的还原剂是CO和C，还 有少量的H2也参与还原
二.铁氧化物的还原顺序
焦炭在风口发生燃烧反应： C＋O2 =CO2 ＋33356kJ/kg + C+CO2 =2CO －13794kJ/kg 2C+O2 =2CO ＋9781kJ/kg
炼焦工艺第二章
第二章炼焦炉及附属设备20、我国自行设计的焦炉系列有哪几种？我国自行设计的炉型很多，其中主要有：大容积焦炉、58 型焦炉、66 型焦炉、70 型焦炉、红旗三号焦炉和两分下喷式焦炉等，大、中、小各类型的焦炉均有定型设计，现分别简介如下：( 1 )大容积焦炉：焦炉炉体为双联火道、废气循环、下喷、复热式。
炭化室和蓄热室全部由硅砖砌成，炉头采用直缝砌筑。
燃烧室第l 、2 火道和31 、32 火道之间的隔墙取消了废气循环孔。
边火道的断面比中间火道小，减少了炉头的热负荷，从而提高炉头的温度二循环孔和跨越孔尺寸都有所增大，以增加废气循环量，使高向加热均匀。
在小烟道处采用了不同锥度的扩散形算子砖，以便在上升气流时或在下降气流时气流合理分配。
我国自行设计的大容积焦炉从炉体单元结构上和加热调节等方面基本上达到国外先进水平。
主要参数：炭化室全长：15980mm ；有效长：15140mm炭化室全高：55000mm;有效高：5200mm炭化室平均宽：450mm锥度：70mm炭化室中心距：135Omm炭化室有效容积：35.4m3加热水平：900mm炉墙厚：l05mm立火道中心距：48Omm每个燃烧室火道个数：32设计结焦时间：18h(2 ) 58型焦炉(目前有58 —I型和58—H型两种)：炉型为双联火道、废气循环、下喷、复热式。
其定型设计的炉型有两种，一种年产60万t 焦炭，另一种年产90 万t 焦炭。
主要参数：58—I型的炉组孔数有2X65孔和2X65孔两种。
2X65孔的58 —I型焦炉的主要参数：炭化室全长：14080mm ，有效长：13350mm炭化室全高：4300mm ，有效高：4000mm 炭化室平均宽：407mm锥度：5Omm炭化室中心距：1143mm炭化室有效容积：21.6 m3加热水平：600mm每个燃烧室立火道数：28设计结焦时间：15h2X 42孔的58 —I型焦炉与2X 65孔的58—I型焦炉不同的地方是：炭化室平均宽不是407mm ，而是450mm 。
高炉炼铁中碳和氧气反应条件
高炉炼铁中碳和氧气反应条件高炉炼铁是一项重要的冶金工艺，而碳和氧气之间的反应是其中一个关键步骤。
在高炉中，我们通过正确的反应条件来确保这一反应能够顺利进行，从而实现高质量的铁的生产。
首先，让我们来了解一下碳和氧气反应的基本原理。
当碳与氧气接触时，它们会发生化学反应，产生二氧化碳。
这个反应可以用如下的化学方程式表示：C + O2 → CO2。
这个反应是一个放热反应，也就是说会释放出大量的热能。
那么在高炉炼铁中，我们该如何控制这个反应呢？首先是碳的供应。
在高炉中，我们通过将焦炭（碳的一种形式）投放到高炉中来提供碳源。
焦炭是一种石墨质的材料，它在高温下能够迅速反应，释放出大量的碳气体。
而氧气的供应则需要通过炉顶喷吹来完成。
喷吹是将空气送入高炉中的一种方法，可以将氧气输送到焦炭堆中。
在喷吹过程中，可以通过调整喷吹速度和角度来控制氧气的供应量，从而控制碳和氧气反应的速率。
此外，炉内温度也是影响碳和氧气反应的重要因素。
在高炉中，我们通过燃烧煤气或其他燃料来提供炉内的热能，从而提高温度。
较高的温度可以加速碳和氧气的反应速度，但过高的温度也会导致反应过于剧烈，甚至产生异常情况。
因此，我们需要根据炉况和生产需求来控制炉内温度，以确保反应的顺利进行。
此外，高炉操作中还需要考虑炉况的平衡。
炉况的平衡是指炉内各种物质的存在状态和含量达到一种稳定状态。
在高炉操作中，我们需要根据矿石的成分和性质、炉内的温度和压力等参数来调整料液的供给，以使得反应的平衡达到最佳状态。
这样才能保证铁水质量的稳定和生产的连续进行。
总之，高炉炼铁中碳和氧气之间的反应是一个复杂而关键的步骤。
正确的反应条件包括适量的碳供给、适当的氧气供应、合适的炉内温度以及炉况的平衡。
只有在这些条件的控制下，才能保证高炉炼铁工艺的稳定和高效。
因此，在高炉操作中，我们需要密切关注这些反应条件，并根据实际情况进行调整，以确保铁的生产达到预期的效果。
煤气介绍
高炉煤气：高压鼓风机（罗茨风机）鼓风，并且通过热风炉加热后进入了高炉，这种热风和焦炭助燃，产生的是二氧化碳和一氧化碳，二氧化碳又和炙热的焦炭产生一氧化碳，一氧化碳在上升的过程中，还原了铁矿石中的铁元素，使之成为生铁，这就是炼铁的化学过程。
铁水在炉底暂时存留，定时放出用于直接炼钢或铸锭。
这时候在高炉的炉气中，还有大量的过剩的一氧化碳，这种混和气体，就是“高炉煤气”。
这种含有可燃一氧化碳的气体，是一种低热值的气体燃料，可以用于冶金企业的自用燃气，如加热热轧的钢锭、预热钢水包等。
也可以供给民用，如果能够加入焦炉煤气，就叫做“混和煤高炉气”，这样就提高了热值。
成分高炉煤气为炼铁过程中产生的副产品，主要成分为:CO、CO2、N2、H2、CH4等，其中可燃成分CO含量约占25%左右，H2、CH4的含量很少，CO2、N2的含量分别占15%、55 %，热值仅为3500KJ/m³左右。
高炉煤气的成分和热值与高炉所用的燃料、所炼生铁的品种及冶炼工艺有关，现代的炼铁生产普遍采用大容积、高风温、高冶炼强度、高喷煤粉量的生产工艺，采用这些先进的生产工艺提高了劳动生产率并降低能耗，但所产的高炉煤气热值更低，增加了利用难度。
高炉煤气中的CO2, N2既不参与燃烧产生热量，也不能助燃，相反，还吸收大量的燃烧过程中产生的热量，导致高炉煤气的理论燃烧温度偏低。
高炉煤气的着火点并不高，似乎不存在着火的障碍，但在实际燃烧过程中，受各种因素的影响，混合气体的温度必须远大于着火点，才能确保燃烧的稳定性。
高炉煤气的理论燃烧温度低，参与燃烧的高炉煤气的量很大，导致混合气体的升温速度很慢，温度不高，燃烧稳定性不好。
燃烧反应能够发生的另一条件是气体分子间能够发生有效碰撞，即拥有足够能量的相互之间能够发生氧化反应的分子间发生的碰撞，大量的C02、N2的存在，减少了分子间发生有效碰撞的几率，宏观上表现为燃烧速度慢，燃烧不稳定。
高炉煤气中存在大量的CO2L、N2，燃烧过程中基本不参与化学反应，几乎等量转移到燃烧产生的烟气中，燃高炉煤气产生的烟气量远多于燃煤。
煤化工工艺第五章5.1煤的气化
煤气化技术发展所追求的目标
希望能使用包括劣质煤在内的固体燃料， 大规模连续高效洁净地生产煤气。
5.1 煤气化原理
5.1.1 煤气化过程及化学反应 5.1.1.1 煤气化过程 在不同的气化方法中，原料煤与气化剂的 相对运动及接触方式有所不同，但煤由受 热至最终完全转化所发生化学反应的类型 及所经历的过程相似，原料煤通常要经过 干燥，热解，燃烧和气化过程。
R8 CO+H2O →H2+CO2 - Q R9 CO+3H2 →H2O+CH4 - Q
另外煤的热解反应 CHxOy →(1-y)C+yCO+x/2H2 + Q CHxOy→(1-y-x/8)C+yCO+x/4H2+x/8CH4 +Q
其他杂原子反应
化学当量计算
由此，导入以下三个重要的反应： R10 C+2H2O →CO2+2H2 + Q R11 3C+2H2O →2CO+CH4 + Q R12 2C+2H2O →CO2+CH4 +Q R10=（-1，0，-2；0，1，2，0） R11=（-3，0，-2；2，0，0，2） R12=（-2，0，-2；0，1，0，1） 或R10=R2+2R3-2R1=R3+R8 R11=3R3+R9 R12=2R1+R2+3R3+R9=R5+R10 96.6KJ/mol 185.6KJ/mol 12.2KJ/mol
第五章 煤的气化
比较分析高炉炼铁与非高炉炼铁技术
比较分析高炉炼铁与非高炉炼铁技术摘要：我国的焦煤资源供应日趋紧张，阻碍我国高炉炼铁技术的发展，非高炉炼铁成为关注度最高的冶炼技术。
文章重点就高炉炼铁与非高炉炼铁技术二者的比较分析进行研究，旨在为业内人士提供一些建议和帮助。
关键词：高炉炼铁；非高炉炼铁；技术比较分析前言：依据现阶段市场环境状况，高炉炼铁是炼铁生产的主体，高炉炼铁存在一个不足之处，对能源焦炭的依赖，同时冶炼焦炭也是环境污染的一个源头。
与高炉炼铁不同的是，非高炉炼铁的能耗和环境方面具有优势较强。
详细地说，非高炉炼铁在一定程度上可将焦煤的使用量降低，进而将高炉炼铁流程如球团、焦化工序等生成的污染物排放量降低。
对于原燃料，非高炉炼铁具有极高的要求，使原燃料只在较好生产指标的生铁生产企业中运用，这就表示着只能在特定的环境下，非高炉炼铁才能实施组织生产，这也是非高炉炼铁技术一直未被普及于全世界的关键原因。
基于此，文章主要对高炉炼铁与非高炉炼铁能耗进行了比较，然后分析了高炉炼铁与非高炉炼铁技术应用现状，最后展望了高炉炼铁与非高炉炼铁发展前景。
1能耗比较分析1.1相关高炉炼铁能耗分析高炉作为炼铁设备，是一个炼铁炉料和煤气反向运动的反应器，高炉属于一种高效化的反应竖炉。
在高炉这个特殊的竖炉中，炉料可以获得充分的物理过程和化学过程如原燃料预热、熔融、生铁改性等，同时炉料生产过程也伴随着粉尘等有害物质。
在高炉炼铁过程中，炉料会遇到选择间接还原与直接还原反应问题，相关分析证明，放热反应是铁矿石进行间接还原，而吸热反应则是直接还原。
所以在高炉中，进行间接还原反应的炉料大概有一半，这就表明了比起炉料在高炉中进行直接还原铁工艺过程的能源使用，要比间接还原的高出一部分。
1.2相关非高炉炼铁能耗分析非高炉炼铁划分为熔融还原和直接还原两大类。
在能源消耗方面，直接还原可以分为煤基、气基和电热三大类。
不论煤基、气基和电热，最终都是利用设备生产非高炉炼铁所需的气源。
例如煤基的直接还原生产工艺过程要求＞90%的CO+H2含量，同时要构建专门的造气装置。
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炉 顶 煤 气 循 环 氧 气 高 炉 一 维 气 固换 热 与 反 应 动 力 学 模 型
摘
要
结合风 口回旋 区燃烧 和炉外煤气 预热 、 脱除 和循环 的平衡关 系 ． 建立 了氧气高 炉一维气 固换热 与反应动 力学模 型 ，
并采 用传统高炉的运行和解剖数据对模 型进行 了验 证分析．通过模型研究 了氧气含 量和上部循 环煤气流量 对氧气 高炉 炉 内 过程 变量的影响规律．结 果表明 ： 氧气含量偏低 和上部循 环煤气 流量不 足时 ， 会降低 铁矿石 还原效果 ， 炉 渣 内出现大量未 还
２ ）Ｂ ｅ ｉ ｊ ｉ ｎ ｇ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ Ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ Ｃ ｅ ｎ ｔ ｅ ｒ ｏ ｆ Ｅ ｎ ｅ ｒ ｇ ｙ Ｓ ａ ｖ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ Ｅ ｎ ｖ ｉ ｒ ｏ ｎ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｌ Ｐ ｒ ｏ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ， Ｂ ｅ ｉ ｊ ｉ ｎ ｇ １ ０ ０ ０ ８ ３ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ３）Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｍｅ ｔ ａ ｌ ｌ ｕ ｒ ｇ ｉ ｃ ａ ｌ ａ ｎ ｄ Ｅ ｃ ｏ ｌ ｏ ｇ ｉ ｃ ａ ｌ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ， Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｙ ｇ Ｂ ｅ ｉ ｊ ｉ ｎ ｇ ，Ｂ ｅ ｉ ｊ ｉ ｎ ｇ １ ０ ０ ０ ８ ３ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ４ ）Ｂ ｅ ｉ ｊ ｉ ｎ ｇ Ｋ ｅ ｙ Ｌ ａ ｂ ｏ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ ｙ ｏ ｆ Ｅ ｎ ｅ ｒ ｙ ｇ Ｓ ａ ｖ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ Ｅ ｍｉ ｓ ｓ ｉ ｏ ｎ Ｒ ｅ ｄ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｆ ｏ ｒ Ｍｅ ｔ ｌｌ ａ ｕ ｒ ｇ ｉ ｃ ｌ ａ Ｉ ｎ ｄ ｕ ｓ ｔ ｙ， ｒ Ｂ ｅ ｉ ｊ ｉ ｎ ｇ １ ０ ０ ０ ８ ３ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ
原铁 氧化物 ； 氧气 含量 和 上 部循 环 煤 气 流 量 的 提 高 可 以有 效 提 高 炉 内 Ｃ Ｏ含 量 和 铁 矿 石 还 原 速 度 ， 但 提 高上 部 循 环 煤 气 流 量
会大 幅提升炉顶煤气温度 ， 增 大热量损失．与传统 高炉相 比 ， 氧气高炉 内 Ｃ Ｏ含量提高 １ ． ０～１ ． ５倍 ， 炉 内气体 还原性更强 ； 铁 矿石还原完成位 置提高 １ ． ４ ９ ｍ， 全炉还原反应速度更快 ； 直接还原度降低 ５ ５ ． ２ ％～ ７ ９ ． ２ ％， 炉 内直接还原反应消耗 的碳量更少．
关键 词
分 类号
高炉 ； 数学模 型 ； 煤气 ； 循环； 稳 态 ；传 热 ； 反应动力学
Ｔ Ｆ ５ ５ ９
Ｏｎ ｅ － ｄ ｉ ｍｅ ｎ ｓ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ ｍａ ｔ ｈ ｅ ｍａ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｆ ｏ ｒ ｏ ｘ ｙ ｇ ｅ ｎ ｂ ｌ ａ ｓ ｔ ｆ ｕ ｒ ｎ ａ ｃ ｅ ｓ ｗｉ ｔ ｈ ｔ ｏ ｐ ｇ ａ ｓ ｒ ｅ ｃ ｙ ｃ ｌ ｉ ｎ ｇ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｈ ｅ ａ ｔ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｆ ｅ ｒ ａ ｎ ｄ ｒ ｅ ａ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｋ ｉ ｎ ｅ ｔ ｉ ｃ ｓ
金 鹏 ¨， 姜 泽毅 ＇ 洇 ，包 成 ’ ，陆元翔 ¨，张建 良 程学院 ，北京 １ ０ ０ ０ ８ ３ ２ ）北京科技大学北京 高校节 能与环保工程研究 中心 ，北京 １ ０ ０ ０ ８ ３
３ ）北 京 科 技 大 学 冶 金 与 生 态 工 程 学 院 ， 北京 １ ０ ０ ０ ８ ３ ４ ）北京 科 技 大学 冶金 工 业 节 能减 排 北 京 市 重 点 实 验 室 ． 北京 １ ０ ０ ０ ８ ３ 园 通信作者 ， Ｅ — ｍ ａ ｉ ｌ ：ｚ ｙ ｊ ｉ ａ ｎ ｇ ＠ｕ ｓ ｔ ｂ ． ｅ ｄ ｕ ． Ｃ Ｒ