关于直接还原铁工艺及还原气制备的若干思考

作     者：沈峰满 郑艾军 郑海燕 王小艾 李洋 章苇玲 SHEN Feng-man;ZHENG Ai-jun;ZHENG Hai-yan;WANG Xiao-ai;LI Yang;ZHANG Wei-ling

作者机构：东北大学冶金学院辽宁沈阳110819 宣化钢铁集团有限责任公司河北宣化075100 河钢集团钢研总院河北石家庄050024 宝钢湛江钢铁有限公司制造管理部广东湛江524072 

出 版 物：《钢铁》 (Iron and Steel)

年 卷 期：2022年第57卷第3期

页      面：10-15页

核心收录：

学科分类：080602[工学-钢铁冶金] 08[工学] 0806[工学-冶金工程] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(NSFC51974073) 

主　　题：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 

摘      要：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。