.1586 工程科学学报.第43卷，第12期 Reduction degree of iron ore 0 0.2 0.4 0.60.8 1.0 (a) (b) (c) 18 Burde surface 18 16 Solid temperature 16 Reduction degree of iron ore 0.1、 14 12 All is Fe;O 0) 6 All is Fe,O 40060080010001200140016001800 0 0.050.100.150.200.25 Solid temperature/K Reduction rate/m- 图7氧气高炉的热储备区与还原度分布.()还原度等值线图：(b)沿炉膛中心高度方向的还原度和炉料温度：(c)沿炉膛中心高度方向的还原 速率 Fig.7 Distributions of the thermal reserve zone and reduction degree of the oxygen blast furnacel (a)contour map of the reduction degree;(b)solid temperature and reduction degree of iron ore;(c)reduction rate along the furace center a 可上升17.7%.如果采用C02捕集封存技术，则可 实现CO2减排55%的良好效果.She等]做了传 统高炉和氧气高炉采用富氢气体喷吹的节碳潜力 对比研究.结果表明，传统高炉的减碳潜力仅为每 Case 2 吨铁38~56kg,而氧气高炉的减碳潜力为每吨铁 (b) Gas velocity/(m's-) 138kg.富氢碳循环氧气高炉理论最低碳消耗量为 每吨铁257kg.此外，李长乐等刚采用㶲分析方法 对氧气高炉喷吹气化炉重整煤气和传统高炉炼铁 主要㶲指数进行对比分析，发现传统高炉㶲效率 为83%，而氧气高炉的㶲效率可达91%. Song等o、Jin等、张欣欣等和金鹏基 于氧气高炉系统动力学模型和实际钢厂整体流程 Case 1 Case 2 Case 3 的生产运行数据，建立了钢铁制造流程的物质流 图8炉缸上升煤气与炉身喷吹煤气的交互作用网()不同工况下 和能量流模型，重点研究氧气高炉的应用对钢铁 风口配置方式的垂直视图(1,2一炉缸风口：3,4,5一炉身风口)：(b)上 流程物质流和能量流的影响，并对氧气高炉钢铁 升气流对SIG的影响 Fig.8 Interaction between rising gas from the hearth and gas injected 流程的能耗和碳排放情况进行综合评估.通过碳 from the furnace shaf (a)vertical view of shaft tuyere configuration 素流分析，绘制出不同类型企业的能流图（图9，图 mode in different conditions (1,2-hearth tuyere;3,4,5-shaft tuyere); 中COG为焦炉煤气、BFG为高炉煤气、LDG为转 (b)impact of rising flow on SIG 炉煤气)，在此基础上计算了两种类型企业的能耗 赵艺伟等[8%基于全生命周期方法提出了一套符合 及碳排放.与传统钢铁联合企业相比，配备TGR-OBF 中国钢铁企业现状的CO2排放计算方法，并计算 的钢铁联合企业综合能耗减少了17.7%，焦炭消耗 了钢铁企业的CO2排放量.薛庆国等7基于 量减少了39.6%，直接排放的C02减少了26.2%和 FOBF工艺分别计算氧气高炉和传统高炉的炼铁 56.5%(实施CO2捕集和封存).这进一步说明TGR- 工序能耗及CO2排放量，发现氧气高炉较传统高 OBF具有节能并降低碳排放的优势，综合来看氧 炉炼铁工序能耗降低10.4%，焦比下降16%，煤比 气高炉炼铁结合CO,捕集封存技术是一种可实现赵艺伟等[86] 基于全生命周期方法提出了一套符合 中国钢铁企业现状的 CO2 排放计算方法，并计算 了钢铁企业 的 CO2 排放量 . 薛庆国等 [87] 基 于 FOBF 工艺分别计算氧气高炉和传统高炉的炼铁 工序能耗及 CO2 排放量，发现氧气高炉较传统高 炉炼铁工序能耗降低 10.4%，焦比下降 16%，煤比 可上升 17.7%. 如果采用 CO2 捕集封存技术，则可 实现 CO2 减排 55% 的良好效果. She 等[88] 做了传 统高炉和氧气高炉采用富氢气体喷吹的节碳潜力 对比研究. 结果表明，传统高炉的减碳潜力仅为每 吨铁 38～56 kg，而氧气高炉的减碳潜力为每吨铁 138 kg. 富氢碳循环氧气高炉理论最低碳消耗量为 每吨铁 257 kg. 此外，李长乐等[89] 采用㶲分析方法 对氧气高炉喷吹气化炉重整煤气和传统高炉炼铁 主要㶲指数进行对比分析，发现传统高炉㶲效率 为 83%，而氧气高炉的㶲效率可达 91%. Song 等[90]、Jin 等[91]、张欣欣等[92] 和金鹏[85] 基 于氧气高炉系统动力学模型和实际钢厂整体流程 的生产运行数据，建立了钢铁制造流程的物质流 和能量流模型，重点研究氧气高炉的应用对钢铁 流程物质流和能量流的影响，并对氧气高炉钢铁 流程的能耗和碳排放情况进行综合评估. 通过碳 素流分析，绘制出不同类型企业的能流图（图 9，图 中 COG 为焦炉煤气、BFG 为高炉煤气、LDG 为转 炉煤气），在此基础上计算了两种类型企业的能耗 及碳排放. 与传统钢铁联合企业相比，配备 TGR−OBF 的钢铁联合企业综合能耗减少了 17.7%，焦炭消耗 量减少了 39.6%，直接排放的 CO2 减少了 26.2% 和 56.5%（实施 CO2 捕集和封存）. 这进一步说明 TGR− OBF 具有节能并降低碳排放的优势，综合来看氧 气高炉炼铁结合 CO2 捕集封存技术是一种可实现 18 16 14 12 10 Height/m 8 6 4 2 0 18 16 14 12 10 Height/m 8 6 4 2 0 Solid temperature/K Reduction rate/m−1 (a) (b) (c) 400 600 800 1000 1200 1400 0 0.2 0.4 Reduction degree of iron ore Burde surface Solid temperature Reduction degree of iron ore All is Fe3O4 All is FewO 0.6 0.8 1.0 1600 1800 0 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.8 0.7 0.6 0.9 图 7    氧气高炉的热储备区与还原度分布[41] . （a）还原度等值线图；（b）沿炉膛中心高度方向的还原度和炉料温度；（c）沿炉膛中心高度方向的还原 速率 Fig.7    Distributions of the thermal reserve zone and reduction degree of the oxygen blast furnace[41] : (a) contour map of the reduction degree; (b) solid temperature and reduction degree of iron ore; (c) reduction rate along the furnace center Case 1 Case 2 Case 3 Case 1 1 2 3 1 2 3 4 1 2 3 5 4 Case 2 Case 3 Gas velocity/(m·s−1) 0 1 2 3 4 5 6 7 (a) (b) 图 8    炉缸上升煤气与炉身喷吹煤气的交互作用[82] . （a）不同工况下 风口配置方式的垂直视图（1,2—炉缸风口；3,4,5—炉身风口）；（b）上 升气流对 SIG 的影响 Fig.8    Interaction between rising gas from the hearth and gas injected from the furnace shaft[82] : (a) vertical view of shaft tuyere configuration mode  in  different  conditions  (1,2—hearth  tuyere;  3,4,5—shaft  tuyere); (b) impact of rising flow on SIG · 1586 · 工程科学学报，第 43 卷，第 12 期