白永强 周 翔

高炉治炼过程需要还原剂和热量，C和H两种元素均可作为还原剂。由于我国煤炭资源相对充足，高炉燃料以焦炭和喷吹煤为主，除喷吹煤和鼓风中的水分带入少量H元素外，主要依靠C作为还原剂、发热剂。因此，高炉炼铁工序的碳排放量主要由碳素消耗量决定，减少碳在炼铁过程中的消耗是降低碳排放的主要路径。

高炉中C主要消耗于4个方面：（1）风口前燃烧碳Cb，形成间接还原剂并为治炼过程提供热能，其量与鼓风温度、吨铁热量消耗和炉内还原状况有关；（2）铁的直接还原耗碳CdFe，与炉内氧化铁直接还原进行的程度有关；（3）少量元素还原和脱硫Cda，与生铁中Si、Mn、Ti等元素含量及硫负荷有关；（4）生铁渗碳Ce，与生铁成分和铁水温度有关。其中，焦炭在高炉中的支柱作用无可替代，第（2）、（3）、（4）项的C也主要由焦炭提供。

1.理论碳比计算方法

理论碳比C∑由Cb、CdFe、Cda和Ce四部分组成，Cda和Ce数值小且基本固定，Cb和CdFe为碳支出的主要构成项和变化幅度较大的项，与高炉治炼过程直接还原度有着密切联系。C-rd法是计算高炉理论碳比应用最广泛的方法之一，是FeO与CO在直接还原和间接还原的界限温度时反应达到平衡条件下，满足热量需求的C热-rd线性关系，与间接还原耗碳Ci-rd线性关系相交而得。用还原剂消耗碳素方程式和热量消耗碳素方程作图，得到生铁的直接还原度与碳素消耗的关系。见图1[1]。

图1 碳素消耗与直接还原度rd的关系

其中：A=（Q-5076n）/（9800+v风ct风）

式中，[Fe]为生铁含铁量，kg/kg-生铁；n为CO间接还原过剩系数；……