近年来，钢铁工业作为碳排放的主要来源之一，其减排需求日益迫切。高炉炼铁是钢铁生产的关键环节，碳排放占比超过全流程的60%。为实现碳达峰与碳中和目标，国内外针对低碳炼铁技术的研究不断深化，其中高炉喷吹富氢燃料技术逐渐成为重要方向。
尽管国内外已在富氢喷吹技术方面取得了一些试验性进展，但受制于气体来源、经济性及工艺适应性等因素，其工业化应用仍存在瓶颈。同时，针对富氢燃料种类、喷吹量及置换比对高炉操作参数影响的系统研究尚不完善。
最近，首钢集团有限公司的青格勒博士及其团队通过系统性研究，分析了天然气、焦炉煤气、氨气及氢气四种富氢燃料的高炉喷吹行为。他们基于物料平衡和热平衡模型，考察了富氢气体的置换比、预热温度、喷吹量及富氧率对高炉主要操作参数的影响。
相关研究成果以“高炉喷吹富氢燃料对高炉冶炼过程的影响”为题目发表于《中国冶金》2023年第33卷第11期。论文作者为：程相锋, 青格勒*, 张福明, 徐萌, 钱瑞清, 武建龙。
研究结果和结论:
每喷吹10m³/t天然气、焦炉煤气、氢气及氨气，铁的直接还原度分别降低2.4%、1.2%、1.2%、1.8%，显著减少了碳素燃料的消耗。
提高富氧率可降低炉腹煤气量并显著提升理论燃烧温度，而富氢气体的预热则对炉腹煤气量无明显影响。
高置换比条件下，炉腹煤气量显著下降，但理论燃烧温度的变化不大，有助于提升燃料利用效率。
在维持炉缸区高温热量不变的情况下，所需的富氧率依次为天然气、焦炉煤气、氢气和氨气。
该论文中共有图片5张、表格4个，部分图片和表格如下：
图1. 富氢气体喷吹量与直接还原度rd和氢气间接还原度riH2关系
图2. 不同富氢气体置换比对炉腹煤气量和理论燃烧温度的影响
图3. 富氢气体喷吹量及预热温度对炉腹煤气量和理论燃烧温度的影响
图4. 富氧率对炉腹煤气量和理论燃烧温度的影响
图5. 富氢气体喷吹量与富氧率和理论燃烧温度关系
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