日本開發噴吹氫作高爐還原劑的技術

  作(zuo)(zuo)為(wei)降低高(gao)爐(lu)還(huan)(huan)原(yuan)(yuan)(yuan)劑比的手(shou)段,有效的辦法除了改善還(huan)(huan)原(yuan)(yuan)(yuan)效率(lv)、減小熱損失、使用金屬鐵外(wai),還(huan)(huan)有高(gao)爐(lu)噴(pen)吹含氫(qing)高(gao)的還(huan)(huan)原(yuan)(yuan)(yuan)劑,例如,噴(pen)吹廢塑料(liao)(CnHm)和(he)天然氣(qi)(CH4)。為(wei)有效利用這些(xie)含氫(qing)量(liang)高(gao)的還(huan)(huan)原(yuan)(yuan)(yuan)劑,可(ke)以在(zai)以往的噴(pen)煤操作(zuo)(zuo)(PC)的同時進行噴(pen)吹。但是,關(guan)于氫(qing)對粉煤燃燒性(xing)的影響(xiang)及對高(gao)爐(lu)內原(yuan)(yuan)(yuan)料(liao)還(huan)(huan)原(yuan)(yuan)(yuan)性(xing)的影響(xiang),目前能定量(liang)了解的情況較少。

  為(wei)(wei)(wei)(wei)弄清氣體狀還原(yuan)劑(ji)(CH4)對固(gu)(gu)(gu)體還原(yuan)劑(ji)(粉煤、廢塑(su)料(liao)(liao))燃(ran)(ran)(ran)(ran)燒性的(de)(de)(de)(de)影響,使用熱態模(mo)型進行(xing)(xing)了(le)(le)燃(ran)(ran)(ran)(ran)燒實(shi)(shi)驗。實(shi)(shi)驗用粉煤的(de)(de)(de)(de)粒度(du)為(wei)(wei)(wei)(wei)-74,占(zhan)實(shi)(shi)驗用固(gu)(gu)(gu)體還原(yuan)劑(ji)的(de)(de)(de)(de)80%,廢塑(su)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)粒度(du)為(wei)(wei)(wei)(wei)4mm左右。實(shi)(shi)驗的(de)(de)(de)(de)送(song)風(feng)(feng)(feng)溫度(du)為(wei)(wei)(wei)(wei)1200℃,為(wei)(wei)(wei)(wei)使風(feng)(feng)(feng)口(kou)前的(de)(de)(de)(de)理(li)論燃(ran)(ran)(ran)(ran)燒溫度(du)(TFT)保持不變,在送(song)風(feng)(feng)(feng)中(zhong)進行(xing)(xing)了(le)(le)富(fu)氧(yang)送(song)風(feng)(feng)(feng)。噴吹(chui)條(tiao)件(jian)分為(wei)(wei)(wei)(wei)固(gu)(gu)(gu)體還原(yuan)劑(ji)單獨噴吹(chui)和將固(gu)(gu)(gu)體還原(yuan)劑(ji)與CH4同時(shi)噴吹(chui)時(shi)兩種條(tiao)件(jian)。而且,對氧(yang)過(guo)剩率(送(song)風(feng)(feng)(feng)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)氧(yang)和噴吹(chui)的(de)(de)(de)(de)還原(yuan)劑(ji)完全燃(ran)(ran)(ran)(ran)燒所需氧(yang)量之比)和固(gu)(gu)(gu)體還原(yuan)劑(ji)燃(ran)(ran)(ran)(ran)燒氣化率的(de)(de)(de)(de)關系進行(xing)(xing)了(le)(le)調查。燃(ran)(ran)(ran)(ran)燒氣化率是(shi)(shi)根據(ju)熱態模(mo)型中(zhong)的(de)(de)(de)(de)碳(tan)(C)平衡,由(you)實(shi)(shi)驗得(de)出的(de)(de)(de)(de),它是(shi)(shi)固(gu)(gu)(gu)體還原(yuan)劑(ji)的(de)(de)(de)(de)合計值。

  與固體還原劑(ji)單獨燃(ran)燒(shao)時(shi)相比(bi),與CH4同時(shi)噴(pen)(pen)吹時(shi)的燃(ran)燒(shao)氣化(hua)率在(zai)噴(pen)(pen)吹粉(fen)煤時(shi)為4%,在(zai)粉(fen)煤和(he)廢塑料同時(shi)噴(pen)(pen)吹時(shi)可(ke)提(ti)高(gao)5%左右。這(zhe)是(shi)因為燃(ran)燒(shao)速度快的氣體還原劑(ji)CH4在(zai)噴(pen)(pen)吹后就會立(li)刻著火燃(ran)燒(shao),使(shi)爐(lu)(lu)(lu)內溫度升高(gao),使(shi)粉(fen)煤和(he)塑料升溫、揮發(fa),促進揮發(fa)份的燃(ran)燒(shao)和(he)固體成分的燃(ran)燒(shao)等一系列燃(ran)燒(shao)氣化(hua)反應所(suo)致(zhi)。燃(ran)燒(shao)氣化(hua)率的提(ti)高(gao)可(ke)以使(shi)未燃(ran)粉(fen)的發(fa)生量下降(jiang),因此這(zhe)些因素有助于減(jian)小爐(lu)(lu)(lu)料在(zai)爐(lu)(lu)(lu)缸中心死料柱和(he)爐(lu)(lu)(lu)下部(bu)的堆積,避免爐(lu)(lu)(lu)下部(bu)透氣性變差。

  根據荷重(zhong)軟(ruan)化試驗就還(huan)(huan)原(yuan)(yuan)氣體中(zhong)的(de)(de)氫對燒結礦還(huan)(huan)原(yuan)(yuan)行為(wei)的(de)(de)影(ying)響進行了調查(cha)。隨著氫濃度的(de)(de)升高(gao),能看到(dao)在同一溫(wen)(wen)度下還(huan)(huan)原(yuan)(yuan)率(lv)(lv)會(hui)提高(gao),收縮(suo)率(lv)(lv)會(hui)下降(jiang),壓損會(hui)稍下降(jiang)。這是因為(wei)氫可以加快燒結礦的(de)(de)還(huan)(huan)原(yuan)(yuan)速度,在到(dao)達軟(ruan)化融熔溫(wen)(wen)度區域之前未還(huan)(huan)原(yuan)(yuan)的(de)(de)FeO量(liang)會(hui)下降(jiang)所致。即,由于軟(ruan)化融熔層中(zhong)含FeO的(de)(de)渣滯留(liu)量(liang)減(jian)小(xiao),因此可以確保層內的(de)(de)空隙(xi)。

  東日本制(zhi)鐵所(京浜地區(qu))2號高爐(lu)從2004年12月開(kai)始噴(pen)(pen)吹(chui)民用(yong)煤(mei)(mei)氣(qi)(qi)(以天然氣(qi)(qi)為基礎調(diao)整成分后的(de)(de)氣(qi)(qi)體)。民用(yong)煤(mei)(mei)氣(qi)(qi)的(de)(de)噴(pen)(pen)吹(chui)量設定為30kg/t,為使TFT保持不變,對富氧化(hua)量進(jin)行了調(diao)整。關于透氣(qi)(qi)性,雖然爐(lu)身上部與噴(pen)(pen)吹(chui)前基本相(xiang)同,但(dan)爐(lu)身下部得(de)到很(hen)大的(de)(de)改善。這是因為上述還原(yuan)得(de)到了促進(jin)和軟(ruan)熔帶空隙得(de)到確保等(deng)所致。利用(yong)這種透氣(qi)(qi)余力,可以提(ti)高高爐(lu)利用(yong)系數。另外,在生(sheng)產量一定條(tiao)件(jian)下,減(jian)少CO2排放的(de)(de)效果提(ti)高2.3%左右。