Numerical simulation of H2-intensive shaft furnace direct reduction process

高炉煤气 高炉 工作(物理) 天然气 炼钢 还原(数学) 流量(数学) 体积流量 传热 颗粒 工艺工程 材料科学 环境科学 机械工程 机械 冶金 废物管理 工程类 复合材料 几何学 数学 物理
作者
Zhaoyang Li,Zheng Qi,Lechen Zhang,Meng Guo,Liang Dong,Qiang Dong
出处
期刊:Journal of Cleaner Production [Elsevier BV]
卷期号:409: 137059-137059 被引量:48
标识
DOI:10.1016/j.jclepro.2023.137059
摘要

The shaft furnace based H2-intensive direct reduction process has the potential to realize "carbon neutrality" and can significantly reduce the CO2 emission, compared to the traditional blast furnace process. To date, no commercial-scale shaft furnace using H2 has been established, due to the lack of corresponding understanding. In this work, a continuum-based shaft furnace model is developed, which considers the multi-phase flows of gas and solid, heat and mass transfer as well as key chemical reactions in the direct reduction process. It is validated by comparing the simulated performance indicators with those measured in the plant. Using the model, the effects of the pressure at the cooling gas outlet have been studied. The results show that the pressure at the cooling gas outlet has a significant impact on in-furnace gas flow, which should be carefully controlled to separate the reducing and cooling gas effectively. As for the product, the carburization and metallization of direct reduced iron can also be optimized through proper control of the pressure at the cooling gas outlet. On this basis, under the same injection rate, the production using H2 is compared with the normal one using reformed natural gas, under their respectively optimized conditions. It is shown that the production with H2 delivers direct reduced iron with less carburization and metallization. Charging large-sized pellets into the furnace centre can solve the problems to a degree by improving the gas flow distribution in the reducing zone. This work should provide a deeper insight into the cleaner production of the shaft furnace based direct reduction process, particularly that operated with H2.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
2秒前
kyt_vip完成签到,获得积分10
2秒前
xx完成签到 ,获得积分10
4秒前
5秒前
清新的问梅完成签到 ,获得积分10
5秒前
乔杰完成签到 ,获得积分10
7秒前
橙子橙完成签到,获得积分10
7秒前
13秒前
小趴菜发布了新的文献求助10
14秒前
煲汤的螃蟹完成签到 ,获得积分10
16秒前
XU博士完成签到,获得积分10
16秒前
17秒前
arniu2008发布了新的文献求助10
18秒前
lili完成签到 ,获得积分10
18秒前
温温发布了新的文献求助10
22秒前
勤恳含之完成签到 ,获得积分10
23秒前
葱饼完成签到 ,获得积分10
24秒前
25秒前
29秒前
靓丽的平蝶完成签到 ,获得积分10
31秒前
31秒前
踏实海豚完成签到 ,获得积分10
34秒前
小趴菜发布了新的文献求助10
36秒前
爱听歌未来完成签到,获得积分10
37秒前
Xixi完成签到 ,获得积分10
39秒前
雪山大地发布了新的文献求助10
40秒前
石头完成签到,获得积分10
40秒前
害怕的元霜完成签到,获得积分10
42秒前
研友_GZ3zRn完成签到 ,获得积分0
43秒前
小趴菜发布了新的文献求助10
43秒前
朴实航空完成签到 ,获得积分10
47秒前
积极问凝完成签到 ,获得积分10
49秒前
科研通AI6.4的应助被小趴菜采纳,获得10
52秒前
Tonald Yang发布了新的文献求助10
52秒前
52秒前
青平完成签到 ,获得积分10
57秒前
58秒前
忧郁血茗完成签到,获得积分10
59秒前
舟舟完成签到 ,获得积分10
1分钟前
小趴菜发布了新的文献求助10
1分钟前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Spec 401: Standards for Jet Fuel Facility and Equipment Commissioning and Flushing at Airports, 2026.1 (Original Issue) 1000
Spec 103: Standard for Jet Fuel Quality Control at Airports, Revision 2026.1 1000
Klimaschutzrecht durch den Energiesektor im Mehrebenensystem – Ein Rechtsvergleich 1000
Topological Photonics: Fundamentals and Applications 500
5th World Conference on Detergents: Reinventing the Industry : Opportunities and Challenges 500
Les Mots du discours 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 计算机科学 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 物理 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 人工智能 细胞生物学 无机化学 物理化学 数学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 8097576
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9508110
关于积分的说明 21463898
捐赠科研通 7672177
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3407219
关于科研通互助平台的介绍 2535231
邀请新用户注册赠送积分活动 2446709