钢铁行业作为我国最大的制造业CO2排放源,排放量占全国总排量的15%左右,其向低碳制造转型对实现我国“碳达峰、碳中和”战略具有重大意义。由于废钢资源短缺,目前至未来相当长时间内,我国钢铁生产都将以高炉-转炉流程为主,而高炉炼铁所产生的CO2排放量占全流程70%以上。因此,减少高炉碳排放是实现钢铁行业低碳、绿色发展的必要措施。冶金工作者对高炉炼铁的降碳技术进行了大量的研究,如精料、高风温、富氧鼓风、合理布料、煤粉喷吹以及低硅操作等,但这些传统技术已经无法满足国家对钢铁行业节能减排的要求。诸多研究表明,使用富H2气体作为燃料和还原剂是降低高炉碳排放最有效的办法,也是未来炼铁工艺的主要发展方向。因此,本课题以重钢某高炉为研究对象,通过理论计算研究了从风口喷吹不同量和温度的H2对高炉冶炼指标、（火用）效率以及高炉操作线的影响。首先,通过将高炉分为高温区和低温区,利用各元素平衡和热平衡的多元方程式,利用线性规划模型进行高炉操作制度参数的最优化和降低成本的方法,找出了原料条件变化对高炉冶炼指标的影响。结果表明:当H2温度为25℃时,随着H2喷吹量的增加,焦炭消耗量降低,炉顶煤气量增加,炉顶煤气温度上升,风口回旋区温度呈指数下降,最佳喷吹量为448 Nm~3/thm;随着喷吹温度的增加,高炉燃烧消耗的碳量减少,还原消耗碳量增加,所需总碳量也略微降低,需要热风量随之降低,风口回旋区温度升高;炉顶煤气中N2的体积分数小幅度下降,其他成分占比保持不变,煤气中H2和CO的利用率上升,总煤气利用率也上升。其次,通过把不同形式、不同质和量的能量都考虑到总体能量计算中,建立了（火用）分析数学模型:输入（火用）模型、输出（火用）模型和（火用）评价指标模型,分析了高炉喷吹不同量和温度的H2对输入（火用）、输出（火用）以及（火用）效率的影响。发现当H2温度为25℃时,随着风口喷吹H2量的增加,输入高炉的总（火用）减少,CO还原铁氧化物的反应（火用）减少,H2还原铁氧化物的反应（火用）增加,热风的物理（火用）下降,高炉煤气物理（火用）下降。当风口H2喷吹温度由25℃增加至500℃时,（火用）效率下降,总输入（火用）上升,风口燃烧反应（火用）下降,H2与热风混合及其他（火用）损失下降,而CO和H2还原铁氧化物的反应（火用）不变。最后,借助“找补法”建立了高炉喷吹H2的操作线,分析了喷吹不同量和温度H2对操作线的影响,并绘制出富H2高炉冶炼的操作线图。结果表明:当H2的温度为25℃时,随着H2喷吹量的提高,操作线绕Y轴下方一固定点P（0.176,-0.978）向X轴转动,热平衡限制点W与操作线的距离越来越大,A、C、D和W点的横坐标均随喷吹H2量的增加而升高,且喷吹H2量不应超过560 Nm~3/thm。随着喷吹H2温度的提高,操作线绕Y轴上方一固定点P（1.313,0.616）向X轴转动,热平衡限制点W横坐标随喷吹H2温度的增加而增加,直接还原度升高。