含氢冷却气对热态氧化球团冷却过程的影响

摘要

在“双碳”背景下，高温氧化球团的余热回收成为钢铁生产的一个节能潜力点.采用氢气将热态氧化球团冷却，可提高球团的金属化率，降低后续冶炼工序的能量需求.本文中采用数值模拟方法，分析了冷却气流量及其氢气占比对球团冷却行为、金属化率、能量利用率及气体利用率的影响，同时还利用热态实验探索了冷却气对预还原球团冶金性能的影响.结果表明：适宜的冷却气流量可提升预还原球团的金属化率、能量利用效率和冷却气的利用率，过量的冷却气会导致降温过快，从而减少化学反应吸热，使金属化率下降；随着冷却气中氢气占比的增大，金属化率升高，但能量利用效率和冷却气利用率均降低；当采用纯氢冷却、气流量（标准状况下冷却1 t氧化球团）为800 m³/t时，炉内气流分布均匀，冷却效果最优，预还原球团的金属化率、（火用）效率、冷却气利用率分别为31.5%,23.48%和26.4%;纯氢条件下冷却得到的预还原球团金属化率、抗压强度、转鼓指数分别为34.77%,1 902 N/个和98.21%,其抗压强度和转鼓指数均满足后续生产需求.

关键词

氧化球团 / 氢气冷却 / 数值模拟 / 金属化率

基金资助

国家自然科学基金项目(U23A20608,ZX20230376); 国家资助博士后研究人员计划项目(GZC20230392); 中央高校基本科研业务费项目(N2025023,N25ZJL011); 辽宁省科技计划联合计划项目(2023-BSBA-109)