日本開發(fā)噴吹氫作高爐還原劑的技術

作為降低高爐還原劑比的手段，有效的辦法除了改善還原效率、減小熱損失、使用金屬鐵外，還有高爐噴吹含氫高的還原劑，例如，噴吹廢塑料（CnHm）和天然氣（CH4）。為有效利用這些含氫量高的還原劑，可以在以往的噴煤操作（PC）的同時進行噴吹。但是，關于氫對粉煤燃燒性的影響及對高爐內(nèi)原料還原性的影響，目前能定量了解的情況較少。

　　為弄清氣體狀還原劑（CH4）對固體還原劑（粉煤、廢塑料）燃燒性的影響，使用熱態(tài)模型進行了燃燒實驗。實驗用粉煤的粒度為-74，占實驗用固體還原劑的80%，廢塑料的粒度為4mm左右。實驗的送風溫度為1200℃，為使風口前的理論燃燒溫度（TFT）保持不變，在送風中進行了富氧送風。噴吹條件分為固體還原劑單獨噴吹和將固體還原劑與CH4同時噴吹時兩種條件。而且，對氧過剩率（送風中的氧和噴吹的還原劑完全燃燒所需氧量之比）和固體還原劑燃燒氣化率的關系進行了調(diào)查。燃燒氣化率是根據(jù)熱態(tài)模型中的碳（C）平衡，由實驗得出的，它是固體還原劑的合計值。

　　與固體還原劑單獨燃燒時相比，與CH4同時噴吹時的燃燒氣化率在噴吹粉煤時為4%，在粉煤和廢塑料同時噴吹時可提高5%左右。這是因為燃燒速度快的氣體還原劑CH4在噴吹后就會立刻著火燃燒，使爐內(nèi)溫度升高，使粉煤和塑料升溫、揮發(fā)，促進揮發(fā)份的燃燒和固體成分的燃燒等一系列燃燒氣化反應所致。燃燒氣化率的提高可以使未燃粉的發(fā)生量下降，因此這些因素有助于減小爐料在爐缸中心死料柱和爐下部的堆積，避免爐下部透氣性變差。

　　根據(jù)荷重軟化試驗就還原氣體中的氫對燒結(jié)礦還原行為的影響進行了調(diào)查。隨著氫濃度的升高，能看到在同一溫度下還原率會提高，收縮率會下降，壓損會稍下降。這是因為氫可以加快燒結(jié)礦的還原速度，在到達軟化融熔溫度區(qū)域之前未還原的FeO量會下降所致。即，由于軟化融熔層中含F(xiàn)eO的渣滯留量減小，因此可以確保層內(nèi)的空隙。

　　東日本制鐵所（京浜地區(qū)）2號高爐從2004年12月開始噴吹民用煤氣（以天然氣為基礎調(diào)整成分后的氣體）。民用煤氣的噴吹量設定為30kg/t，為使TFT保持不變，對富氧化量進行了調(diào)整。關于透氣性，雖然爐身上部與噴吹前基本相同，但爐身下部得到很大的改善。這是因為上述還原得到了促進和軟熔帶空隙得到確保等所致。利用這種透氣余力，可以提高高爐利用系數(shù)。另外，在生產(chǎn)量一定條件下，減少CO2排放的效果提高2.3%左右。