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【視野】日本采用高爐新工藝減少CO2排放
(時(shí)間:2011/9/20 11:33:31)
  目前的高爐采取熱風(fēng)熱送,熱風(fēng)中的氮起熱傳遞的作用,但對(duì)還原不起作用。氧氣高爐煉鐵工藝是從風(fēng)口吹入冷氧氣,隨著還原氣體濃度的升高,能夠提高高爐的還原功能。由于氣體單耗的下降和還原速度的提高,因此如果產(chǎn)量一定,高爐內(nèi)容積就可比目前高爐減小1/3,還有助于緩解原料強(qiáng)度等條件的制約。
  日本已采用試驗(yàn)高爐進(jìn)行了高爐吹氧煉鐵實(shí)驗(yàn)和在實(shí)際高爐進(jìn)行氧氣燃燒器的燃燒實(shí)驗(yàn)。對(duì)以氧氣高爐為原形和以氧氣高爐為基礎(chǔ)再加上CO2分離及爐頂氣體循環(huán)的煉鐵工藝進(jìn)行了比較。兩種工藝都噴吹大量的粉煤作為輔助還原劑。由于高爐上部沒(méi)有起熱傳遞作用的氮,熱量不足,因此要噴吹循環(huán)氣體。以氧氣高爐為基礎(chǔ)再加上CO2分離及爐頂氣體循環(huán)的煉鐵工藝,在去除高爐爐頂氣體中的CO2后,再將其從爐身上部或風(fēng)口吹入,可提高還原能力。對(duì)未利用的還原氣體進(jìn)行再利用,可大幅度削減輸入碳的量,容易大幅度減少CO2排放。關(guān)于高爐內(nèi)的還原變化,可分為CO氣體還原、氫還原和固體碳的直接還原,在普通高爐中它們的還原率分別為60%、10%和30%。如果對(duì)爐頂氣體進(jìn)行CO2分離,對(duì)利用的CO氣體進(jìn)行循環(huán)利用,就能提高氣體的還原功能,使作為大的吸熱反應(yīng)的直接還原比率降至10%左右,從而降低還原劑比。
  在以氧氣高爐外加CO2分離并進(jìn)行爐頂煤氣循環(huán)工藝為基礎(chǔ)的整個(gè)煉鐵廠(chǎng)的CO2產(chǎn)生量中,根據(jù)模型計(jì)算可知利用爐頂煤氣循環(huán)可將高爐還原劑比降到434kg/t。由于不需要熱風(fēng)爐,因此可減少該工序產(chǎn)生的CO2。但另一方面,由于制氧消耗的電力會(huì)使電廠(chǎng)增加CO2的產(chǎn)生量。總的來(lái)說(shuō),可以減少CO2排放9%。如果在制氧過(guò)程中能使用外部產(chǎn)生的清潔能源,削減CO2的效果會(huì)進(jìn)一步增大。
  這些技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)因循環(huán)煤氣量的分配和供給下道工序能源設(shè)定的不同而不同,其中還包括了其它的條件。根據(jù)采用模擬模型求出的CO2削減率的變化可知,如果能排除因CO2分離而固定的CO2,作為出口側(cè)基準(zhǔn)線(xiàn)的CO2就能減少大約50%。也就是說(shuō),如果能從單純的CO2分離向CO2的輸送和存貯和穩(wěn)定固定進(jìn)行展開(kāi),就能大幅度削減CO2。但是,為同時(shí)減少供給下道工序的能源,因此同時(shí)對(duì)下道工序進(jìn)行節(jié)能是很重要的。在一般煉鐵廠(chǎng)的下道工序中需要0.8~1.0Gcal/t的能源,在考慮補(bǔ)充能源的情況下,最好使用與碳無(wú)關(guān)的能源。如果能忽略供給下道工序的能源,最大限度地使用生產(chǎn)中所產(chǎn)生的氣體,如爐頂煤氣的循環(huán)利用等,就可以減少大約25%的輸入碳。

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