第十六届全国不定形耐火材料学术会议在浙江长兴成功举办
您的当前位置:首页 > 资讯行情 > 行业动态 > 正文

绿色低碳炼铁技术展望

2017年09月19日 11:03 耐火材料网 zr/文

导读:高炉炼铁需要配套建设烧结(或球团)与炼焦工序,整个生产工艺流程长、能耗高、污染排放大,加之焦煤资源的短缺,使得钢铁行业成为当前资源环境约束条件下常常被诟病的产业之一。因此长期以来,发展绿色低碳炼铁工艺,一直都是钢铁工业技术创新与突破的重要课题。

    其中,步骤( 1) 和( 7) 合称为外扩散过程,步骤( 2) 和( 6) 合称为内扩散过程,均属传质过程( 如果反应过程伴随有吸热或放热现象,则内外扩散过程同时也是传热过程) ; 步骤( 3) 、( 4) 和( 5) 合称为表面反应。每一步骤的阻力,都会对反应速度产生影响。若其中某一步骤的阻力远较其他步骤为大,则该步骤为控制步骤。为了消除内、外扩散对反应过程的影响,通常均可通过增大气流速度( 如搅拌、形成湍流流动等) 以减小外扩散阻力、通过减小颗粒粒度以减小内扩散阻力,从而加快反应进程、提高设备产能。流固非均相反应,除了上面所述的流体相反应物和固相反应物之间发生的反应外,还包括固相反应物受热分解生成流体相产物的反应、不同流体相之间的反应( 如: 气体与液滴、气泡与液体、气体与熔体、不混溶的液体与液体) 、以及流体相反应物生成固相产物的反应,等。对于固相颗粒大小发生变化的反应( 如颗粒溶化、熔化、分解、燃烧等) ,不仅要考虑内外传递过程和颗粒内微孔表面反应的影响,还要考虑反应过程中颗粒性状( 特性与形状) 变化的影响。此外,反应过程中各反应物和生成物组分的分压、浓度和温度分布等,也会影响反应速度。

1. 2 非均相反应器模型

   以煤气化为例,有固相参与的流固反应器模型结构大致可以分为: 移动床反应器( 常被误称为固定床反应器) 、流化床反应器、气流床反应器和熔融床反应器等几类。

   ( 1) 移动床反应器,颗粒状或块状固体反应物在反应器内堆积成一定高度( 或厚度) 的床层,通常流体( 气体或液体) 则自下而上( 或自上而下、或横向) 通过固体床层以进行反应。随着反应的进行,固体物料层逐渐下移,移动床反应器因此而得名; 同时,由于固体颗粒之间基本上没有相对运动,所以经常被误称为固定床反应器。

   ( 2) 流化床反应器,颗粒状固相反应物由分散板上面供给、流体相( 气体或液体) 反应物从分散板下面送入,流体相流过颗粒相床层而使固体颗粒处于悬浮运动状态,并进行流固相反应。

   ( 3) 气流床反应器,细颗粒与流体相一起从喷嘴高速吹入反应器内,发生“闪速”流固相反应。

   ( 4) 熔融床反应器,也称熔池反应器,将反应物加入高温熔池后发生气、液、固多相反应并放出热量以保持熔池始终处于熔融态。在煤气化技术领域有一种熔融床气化技术( 铁浴、盐浴或渣浴) ,是指煤在熔融物质中与气化剂直接接触而气化。随着现代技术的发展,熔铁浴- 熔融还原炼铁及熔盐浴- 燃料电池发电联合工艺也引起了人们的广泛关注。

     从参与反应过程的固相粒度和流体相速度两个方面来看,适用于移动床( 包括固定床) 、流化床、气流床的颗粒粒度呈数量级递减,而熔融床反应器中的固相颗粒粒度分布则较宽; 相应地,移动床( 包括固定床) 、流化床、气流床中流体相的流动速度则是呈数量级递增,而熔融床反应器内流体相的喷吹速度也必须足够大以起到搅拌熔池的作用。

相关阅读