[科普中国]-氢利用率

简介

氢利用率是衡量高炉炼铁过程中炉内氢在与铁氧化物的还原反应中转化为H2O的程度的指标。在生产中还原生成的水蒸气量也就是参加还原消耗的H2量，无法测定，所以其数量常通过入炉总H2量减去炉顶煤气中的H2量来确定，而炉顶煤气中H2量与还原生成的H2O之和就是入炉总氢量。1

评价指标为计算出冶炼过程的ηH2，首先要通过物料平衡算出单位生铁消耗的风量V风和产生的煤气量V煤(见高炉物料平衡)，然后根据入炉原燃料的成分和单位生铁原燃料(包括喷吹燃料)的消耗量算出单位生铁的入炉原燃料中的H2量，加上鼓风湿度中的H2量就得到单位生铁的入炉总H2量;再根据炉顶煤气含H2量和单位生铁产生的煤气量算出单位生铁炉顶煤气中的H2量;最后就能按上式算出ηH2。由于在1083K以上氢具有较强的还原能力，而且氢的扩散能力也比CO强，能扩散到CO不能到达的矿石微小空隙，所以ηH2要略高于ηCO。但是因有水煤气反应的存在，又制约了ηH2的提高(见一氧化碳利用率)，使ηH2维持在ηCO的同等水平。在喷吹含氢燃料数量不大 (煤气中H2含量5%以下)时，氢对加速还原和再生CO的作用较大，ηH2明显提高，ηCO也随之提高。此后随着喷吹量的增加，这种作用就递减，因为氢对CO的再生作用与氢含量关系不大，这时ηH2随喷吹量的增加略有改善，而ηCO则不再因氢的作用而升高。因此，现在多数炼铁工作者认为用ηH2/ηCO比值或综合利用率ηH2+CO来评价氢的还原作用更为合适。2

在生产中还原生成的水蒸气量也就是参加还原消耗的H2量，无法测定，所以其数量常通过入炉总H2量减去炉顶煤气中的H2量来确定，而炉顶煤气中H2量与还原生成的H2O之和就是入炉总氢量，为计算出冶炼过程的μH2，首先要通过物料平衡算出单位生铁消耗的风量V风和产生的煤气量V煤(见高炉物料平衡)，然后根据入炉原燃料的成分和单位生铁原燃料(包括喷吹燃料)的消耗量算出单位生铁的入炉原燃料中的H2量，加上鼓风湿度中的H2量就得到单位生铁的入炉总H2量；再根据炉顶煤气含H2量和单位生铁产生的煤气量算出单位生铁炉顶煤气中的H2量；最后就能按上式算出μH2。由于在1083K以上氢具有较强的还原能力，而且氢的扩散能力也比CO强，能扩散到CO不能到达的矿石微小空隙，所以μH2要略高于μCO。

但是因有水煤气反应的存在，又制约了μH2的提高(见一氧化碳利用率)，使μH2维持在μCO的同等水平。在喷吹含氢燃料数量不大