在全球碳中和目标驱动下,钢铁工业亟需低碳冶金技术革新。本文基于热力学最小自由能原理,构建了铁氧化物碳还原与碳-氢协同还原理论模型,量化分析了还原剂消耗、能耗及碳排放极限。研究表明:氢还原吨铁需53.7 kg H_(2)及878.4 MJ热量,...在全球碳中和目标驱动下,钢铁工业亟需低碳冶金技术革新。本文基于热力学最小自由能原理,构建了铁氧化物碳还原与碳-氢协同还原理论模型,量化分析了还原剂消耗、能耗及碳排放极限。研究表明:氢还原吨铁需53.7 kg H_(2)及878.4 MJ热量,对应碳排放仅为H_(2)O,较传统碳还原碳排放强度降低97%,节能率达80.6%。碳-氢协同还原可降低20%~40%碳耗,高温(>810℃)下氢气还原效率较CO提升30%~50%,且温度每升高100℃,氢利用率增加8%~12%。碳循环与氢循环在>1000℃及C/CO_(2)摩尔比>1.5时协同作用显著,平衡转化率达99%,双循环耦合可额外减排0.3~0.5 t CO_(2)/t Fe。提出了高炉富氢冶炼工艺优化路径,综合减排潜力达30%~40%。本研究为氢冶金工业化及钢铁低碳转型提供了关键理论支撑。展开更多
文摘在全球碳中和目标驱动下,钢铁工业亟需低碳冶金技术革新。本文基于热力学最小自由能原理,构建了铁氧化物碳还原与碳-氢协同还原理论模型,量化分析了还原剂消耗、能耗及碳排放极限。研究表明:氢还原吨铁需53.7 kg H_(2)及878.4 MJ热量,对应碳排放仅为H_(2)O,较传统碳还原碳排放强度降低97%,节能率达80.6%。碳-氢协同还原可降低20%~40%碳耗,高温(>810℃)下氢气还原效率较CO提升30%~50%,且温度每升高100℃,氢利用率增加8%~12%。碳循环与氢循环在>1000℃及C/CO_(2)摩尔比>1.5时协同作用显著,平衡转化率达99%,双循环耦合可额外减排0.3~0.5 t CO_(2)/t Fe。提出了高炉富氢冶炼工艺优化路径,综合减排潜力达30%~40%。本研究为氢冶金工业化及钢铁低碳转型提供了关键理论支撑。
