基于H-C-O平衡理论的气基竖炉用焦炉煤气加热过程析碳状态分析

摘要

以焦炉煤气为还原介质的气基竖炉零重整直接还原工艺，是替代传统高炉冶炼工艺的低碳炼铁技术，可显著降低能耗及碳排放量.针对该工艺中焦炉煤气加热过程可能发生的析碳问题，本文基于H-C-O体系析碳状态理论，建立热力学平衡模型，采用H-C-O体系析碳状态分析软件，对典型焦炉煤气在不同温度、压强及添加H₂O、CO₂条件下的析碳行为进行了系统分析.结果表明：在0.1 MPa、500～1 300℃条件下，焦炉煤气均存在析碳行为.提高温度可使临界析碳曲线左移，扩大非析碳区域面积.定温条件下，增大压强对体系析碳的作用效果因温度而异：低温条件下，增大压强会使临界析碳曲线变化明显；但在高温条件下，压强的作用减弱，临界析碳曲线变化不大并趋于稳定.适量加入H₂O或CO₂均能使工作点向非析碳区移动.研究结果可为气基竖炉零重整过程的析碳控制和工艺参数优化提供理论依据.

关键词

气基竖炉直接还原工艺 / 焦炉煤气 / 析碳 / H-C-O体系

基金资助

国家自然科学基金资助项目(NSFC52274322,NSFC52074072,NSFC51974073)