第4期 湛文龙等：COREX熔融气化炉Rist操作线的建立和应用 ·449· 中的挥发分在气化炉上部的析出，以及采用部分氧1.1氢气对COREX操作线的影响 来进行燃烧，防止块煤高温裂解产生的焦油堵塞煤 与高炉不同，COREX流程所使用块煤的挥发 气管道的特点，建立了COREX熔融气化炉的改进 分含量较高，挥发分裂解会产生较多的氢气.贾国 的Rist操作线图，讨论了该操作线图与普通高炉操 利⑧)计算了熔融气化炉的煤气成分，结果如表1所 作线图的区别，进而分析了不同因素对熔融气化炉 示.从表1可见H2体积占煤气总体积的22.47%， 热量利用的影响，提出了进一步降低COREX流程 在有喷吹燃料的条件下，入炉的氢气量会显著增加， 能耗的途径， 氢气对COREX流程冶炼的影响不能忽略.因此，在 建立COREX物料平衡和热量平衡时必须考虑氢气 1熔融气化炉中炼铁操作线的建立 的影响 表1 COREX熔融气化炉煤气成分（体积分数） 由物料平衡和热平衡方程，可以建立两步法熔 Table 1 Gas composition of the COREX melter gasifier% 融还原的Rist操作线5-6.两步法的熔融还原能耗 Co C02 H2 N2 CH4 H2O 取决于竖炉预还原和熔融气化炉终还原中能耗最高 62.79 6.98 22.472.24 1.55 3.97 的一步，当预还原和终还原能耗相同时，整个流程 能耗达到最低，该种情况类似于高炉流程的Rist操 1.2熔融气化炉的平衡方程 作线，即为一条线1.COREX流程的Rist操作线如 将加入熔融气化炉的燃料（块煤和少量焦炭） 图1所示.其中(O+H2)/(C+H)表示每个碳原子和 用Cz(H2)yO2表示，其中x、y和z分别表示燃 氢分子带走的氧原子和氢分子数，(O+H2)/Fe表示 料中碳原子、氢分子和氧原子数，如果不考虑加入 冶炼每个铁原子进入熔融气化炉的氧原子数和氢分 到熔融气化炉的块煤在上部挥发分的析出和采用部 子数之和，AK和KB线分别是竖炉和熔融气化炉 分氧气将块煤析出的挥发分燃烧掉的情况，熔融气 化炉内质量平衡和热量平衡方程如下 在一定条件下的操作线，UV线是热平衡线，x=1 质量平衡方程： 与KB的交点是炉内直接还原与间接还原的理论 分界点.KB线在纵坐标的投影表示COREX熔 n8+1.056rez0+(y+z)n= 融气化炉冶炼1mol铁所用的氧和氢的量，其中 [说0+x唱2+2(8o2+xH2o)小 X轴上方为预还原铁FeO带入的氧和氢的量，X C m- 轴下方是碳（入炉块煤及半焦）燃烧氧气及生铁中 nl(x+y) Fe) (1) 合金元素还原带入的氧和氢的量.由图可见，目前 热平衡方程： COREX流程中下部终还原的能耗大于上部预还原 QFe+n!.Qi+nB.Q02= 的能耗.因此，降低下部终还原的能耗就意味着降 低整个COREX流程的能耗. m n'(x+y)- (2) 15 式中： 1.0 QFe=-1.056xfe,0 0.5 0.0 Heo1-0.5(H鲵-H)o2] 2 -0.5 +(H明.Ee)-H号et) (3) (O+H2)/(C+H2) -1.0 Q0=-0.5(H9-H9)o2 (4) -1.5 -2.0 Q=-H2+x(H品-H9)c+(H9,-H9)H,+ -2.5 0.52(H9,-H9)o2, (5) -3.0￥ B -3.5 Q=-(80H(co)+8o2H5(Co2)+ -4.0 x唱20·H,(H2o)小 (6) -4.5L 式中：唱代表熔融气化炉风口喷入氧的物质的 量；xe:0代表进入熔融气化炉的铁氧化物中 Fe0的摩尔分数(x=0.947):nl代表入炉 图1 COREX流程Rist操作线图 燃料的物质的量：x代表气体中i组元的摩 Fig.1 Rist operating line of COREX process第 期 湛文龙等 熔融气化炉 操作线的建立和应用 · · 中的挥发分在气化炉上部的析 出‚以及采用部分氧 来进行燃烧 ‚防止块煤高温裂解产生的焦油堵塞煤 气管道的特点 ‚建立 了 熔融气化炉的改进 的 操作线 图‚讨论 了该操作线 图与普通高炉操 作线 图的区别 ‚进而分析 了不 同因素对熔融气化炉 热量利用的影响‚提 出了进一步降低 流程 能耗 的途径 熔融气化炉 中炼铁操作线的建立 氢气对 操作线的影响 与高炉不 同‚ 流程所使用块煤的挥发 分含量较高 ‚挥发分裂解会产生较多的氢气 贾 国 利 计算了熔融气化炉的煤气成分 ‚结果如表 所 示 从表 可见 体积 占煤气总体积的 咒 ‚ 在有喷吹燃料的条件下 ‚入炉的氢气量会显著增加‚ 氢气对 流程冶炼的影响不能忽略 因此 ‚在 建立 物料平衡和热量平衡时必须考虑氢气 的影响 由物料平衡和热平衡方程 ‚可 以建立两步法熔 融还原的 操作线 一 两步法的熔融还原能耗 取决于竖炉预还原和熔融气化炉终还原中能耗最高 的一步 ‚当预还原和终还原能耗相 同时‚整个流程 能耗达到最低 ‚该种情况类似于高炉流程的 操 作线 ‚即为一条线川 流程的 操作线如 图 所示 其中 表示每个碳原子和 氢分子带走的氧原子和氢分子数‚ 表示 冶炼每个铁原子进入熔融气化炉的氧原子数和氢分 子数之和 ‚ 和 线分别是竖炉和熔融气化炉 在一定条件下的操作线 ‚ 线是热平衡线 ‚ 与 的交点是炉内直接还原与间接还原的理论 分界 点 线在纵坐标 的投影表示 熔 融气化炉冶炼 铁所用 的氧和氢 的量 ‚其 中 轴上方为预还原铁 二 带入的氧和氢 的量 ‚ 轴下方是碳 入炉块煤及半焦 燃烧氧气及生铁中 合金元素还原带入 的氧和氢的量 由图可见 ‚目前 流程 中下部终还原的能耗大于上部预还原 的能耗 因此 ‚降低下部终还原的能耗就意味着 降 低整个 流程 的能耗 表 熔融气化炉煤气成分 体积分数 口 一 熔融气化炉的平衡方程 将加入熔融气化炉的燃料 块煤和少量焦炭 用 二 。 表示 ‚其 中 、。和 分别表示燃 料 中碳原子 、氢分子和氧原子数‚如果不考虑加入 到熔融气化炉的块煤在上部挥发分的析 出和采用部 分氧气将块煤析出的挥发分燃烧掉的情况 ‚熔融气 化炉 内质量平衡和热量平衡方程如下 质量平衡方程 吕 二 二 ‚ ‘ 工急。 二氢 急 」· ‚ 、 、 ‘又十“‚一戈瓦少 · ‘ 热平衡方程 ‘· 十 吕·仇一 日门︺尸 一 一 一 一 图 流程 操作线图 ‚ 、 ’ “一戈孟 」·。· 式中 凡 二一 二。 呱。二。。一·毗一毗 」 嗯 一暇 。‚ 一 碱 一瑕 ‚ 一 峨 瑕 一瑕 、瑕 一 影 毗 一瑕 ‚ 护 一 。·呱 雄。·吸 氢。·戮 · 式中 吕代表熔融气化炉风口喷入氧的物质的 量 户 代表 进 入 熔 融 气 化 炉 的铁 氧 化 物 中 二 的摩尔分 数 二 代表 入 炉 燃料的物质的量 蜻 代表气体中 、组元的摩 ︶灿︵十