·450· 北京科技大学学报 第35卷 c)m 尔分数=C0,C02,H2,H20:（ 代 如果考虑加入到熔融气化炉的块煤在上部挥 表1mol铁渗入碳的物质的量；Q代表摩尔 发分的析出和采用部分氧气将块煤析出的挥发分燃 焓，Jmol-1(其中，i=j表示燃料带入的物理 烧的情况，假设块煤中挥发分以CH4的形式与氧气 热，i=b表示碳和氢氧化物的化学热，=Fe表 燃烧生成C02和H2O,熔融气化炉内质量平衡和 示液态铁的总热量，=02表示风口喷吹氧气带入 热量平衡方程如下. 的热量)：识代表物质i在温度T时的摩尔 质量平衡方程： 焓，Jmol-(i=O2,Fe(l),Fe(s),C,H2:Ho代表物 n8+1.056xre.0+(y+2)m'= 质i在温度T的摩尔生成焓，Jmol-1(i=FezO,CO, C02,H2O):T代表熔融气化炉不同部位温度，K [r80+xi2+2(8o2+2H2o+4r8nh】 (其中=1表示风口吹氧的温度，=2表示入炉燃 n'(+)- [()+]} (10) 料的温度，=3表示进入熔融气化炉铁氧化物的温 度，=4表示熔融气化炉炉顶煤气温度) 气化炉上部块煤挥发分的析出及其与氧气燃 Rist操作线图K点描述了入炉预还原铁矿石 烧对于下部热量没有影响，因此热平衡方程： 的金属化率和熔融气化炉炉顶煤气成分，H点描述 了熔融气化炉的热量平衡，联立物料质量平衡和热 QFe +nl.Qi+ng.Q02= 平衡方程，可得操作线图中K点和H点坐标如下. n'(z+)- [()+]} Q (11) K:K= O+H2 0+H28 C+H C+H 式中：h表示炉顶煤气中块煤挥发分气体的体积 yK= 0+H2=1.056xFe:0 (7) Fe 分数：nh表示块煤中挥发分的物质的量，mol. 联立物料平衡和热平衡方程，可得操作线图中 H:TH= 0+H2= C+H2 K1点和H1点坐标如下 Q 0+H2)8 Q02+ y+ 0+H2 0+H2)8 02 x+y C+H2 x+y K1:K=C+H2 C+H2 Qb 0+H2 乐、 +H2 =1.056xFe.0 (12) C+H Fe (8) O+H2 H= 02+H2=1.056xpe=0- Fe H:ZHC+H2 /C\"/Qj z+y/ Fe +1.056xFez0 Q /0+H28 x+y C+H Q0?+ /0+H25 C+H2/ O+H2 (13) C+H2) A 0+H2=1.056cpe,0 -Q0 yH=Fe x+yFe, 1.056xFe.0 O+H2 C+H2 (14) 1.3熔融气化炉的Rist操作线 Rist操作线，如图2所示. 选取了宝钢COREX-C3000使用的不同成分块 表2混合煤的组分（质量分数） 煤及焦炭进行Rist操作线计算，并将其折算成混合 Table 2 Components in the mixed coal % 煤，混合煤的成分和元素分析结果分别如表2和表 固定碳 灰分 挥发分 水分 3所示8). 63.21 9.88 26.91 5.0 将相应的热力学参数代入式(7)~（⑨）后，可计 但在实际生产中，COREX使用的块煤挥发分 算出不考虑块煤挥发分时的COREX熔融气化炉 含量较高，挥发分会在气化炉上部析出，为避免析· · 北 京 科 技 大 学 学 报 第 卷 尔分数。、一 ‚ ‚ ‚ 乙乒、 代 表 铁渗入碳的物质的量 守 代表摩尔 焙 ‚ 一‘其 中‚乞 表示燃料带入的物理 热 ‚艺 表示碳和氢氧化物 的化学热 ‚乞 表 示液态铁 的总热量 ‚落 表示风 口喷吹氧气带入 的热量 瑕 代表物质‘在温度 时的摩尔 烩‚· 一‘‘一 ‚ ‚ ‚‚ 玛 ‘代表物 质 乞在温度 的摩尔生成烩‚ 一‘沁 二 ‚ ‚ ‚ 双 代表熔融气化炉不同部位温度 ‚ 其 中 乞 表示风 口吹氧 的温度 ‚沁 表示入炉燃 料的温度 ‚祥 表示进入熔融气化炉铁氧化物 的温 度 ‚艺 表示熔融气化炉炉顶煤气温度 操作线 图 点描述 了入炉预还原铁矿石 的金属化率和熔融气化炉炉顶煤气成分 ‚ 点描述 了熔融气化炉的热量平衡 ‚联立物料质量平衡和热 平衡方程 ‚可得操作线图中 点和 点坐标如下 如果考虑加入到熔 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 烧的情况‚假设块煤中挥发分以 的形式与氧气 燃烧生成 和 ‚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 、 ‘ 雌。 塌 十 抚 。 氛 一一、卜畏二篡一」· ‘ ‚ 气化炉上部块煤挥发分 的析 出及其 与氧气燃 烧对于下部热量没有影响‚因此热平衡方程 ‘· 吕· ‚ ⑦ 厂又旦上十生、‘ 二 · 一· 。卜畏 ·篡一」·· ‘ ‚ 式中 表示炉顶煤气中块煤挥发分气体的体积 分数 氛 表示块煤中挥发分的物质的量‚ 联立物料平衡和热平衡方程 ‚可得操作线图中 点和 点坐标如下 恙十缺 十 黯 卫业岁、。一 凡 厂又旦兰些、‘’ · 凡 一、 如 一飞屯一 劣 二 一 。 乙勤厂 三十牛岁 一。。 些十夸、厂当厂 十 ‚一 巨 吕瓷 卜卑二汀旦李毕、‘ ‘些 、 刁 夕 十岁 十且 一 万 一 回 黯 ’‘ 夕 飞 毛一 一 二 一 ·… 二篡韶脚 一。。脚 · 、一 · 、二。 巨 黯 熔融气化炉的 操作线 选取 了宝钢 一 使用 的不同成分块 煤及焦炭进行 操作线计算 ‚并将其折算成混合 煤 ‚混合煤的成分和元素分析结果分别如表 和表 所示 将相应 的热力学参数代入式 后‚可计 算 出不考虑块煤挥发分时的 熔融气化炉 七操作线 ‚如图 所示 表 混合煤的组分 质量分数 固定碳 灰分 挥发分 水分 但在实际生产 中‚ 使用 的块煤挥发分 含量较高‚挥发分会在气化炉上部析出‚为避免析