欧盟高炉操作模式改进与发展

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与过去欧盟高炉还原剂的消耗相比，目前的还原剂消耗已显著降低。过去几年来还原剂消耗体现出来的下降趋势表明，未来还原剂消耗的进一步降低是完全可能的。换句话说，高炉操作者为优化工艺成本所做的努力，实际上就是在降低还原剂消耗。但不可能持续降低，特别是不可能大幅降低。德国和西欧目前运行的高炉工艺已成为最佳工艺。毫无疑问，现在应考虑如何应用这种最佳工艺进一步减少还原剂消耗，最大限度减少CO2排放。

欧盟15国最为关注的是高炉操作参数的变化，单座高炉的铁水年产量从104万t增加到154万t，增幅达48%。高炉的平均工作容积从1630m3增大到2063m3，容积增大率达27%，同时高炉的平均生产率也从2.2t/m3(W.V.).24h.增加到2.34t/m3(W.V.).24h，增幅6.3%。多数高炉为中等尺寸，炉缸直径在8.0m～11.9m之间。所有高炉的炉缸直径平均为10.0m，大高炉炉缸直径达12.0m。

欧盟15国高炉的还原剂消耗几乎处在同一水平没有改变。高炉喷煤量(从50kg/tHM增加到123.9kg/tHM)的提高使焦比从1990年的408kg/tHM降至2008年的351.8kg/tHM。同一时期，油及其他燃料的消耗几乎没有改变，处于较低的水平约20kg/tHM。

欧洲少数高炉运用了针对降低焦比和提高喷煤比的特别操作模式。在艾默伊登塔塔科勒斯钢厂的6号高炉年均最高喷煤比达到235kg/tHM，最低焦比为281kg/tHM。蒂森克虏伯汉伯恩钢厂9号高炉焦比为333.5kg/tHM，其中包括70.9kg/tHM粒径为10mm～35mm的焦丁。然而，不是所有的高炉都选择喷煤。前欧盟15国的部分高炉如Ruukki2号高炉仍保持喷油100kg/tHM，生产率高达3.44t/m3(W.V.).24h。高炉BHKM除喷吹重油23.5kg/tHM，还吹喷天然气84.9kg/tHM。2009年，HKM高炉将喷油+喷气改为喷煤，以后将在奥钢联StahlLina钢厂的A号高炉喷射特殊材料，如塑料和焦油。

喷吹技术和富氧技术是一对不可分离的技术措施，配合高炉操作有利于降低煤气产生量、最佳的焦炭置换比、提高H:输入和优化火焰温度。康力斯艾默伊登钢厂6号高炉富氧量已达36%。西欧高炉含铁炉料的化学成分差别较大。比利时、芬兰、法国、德国、意大利、西班牙、英国高炉加入的烧结矿比例超过50%，而荷兰高炉加入的球团矿超过52%，瑞典高炉加入球团矿已达95%以上。前欧盟15国高炉烧结矿的平均装料比为62.4%，球团矿27.3%、块矿和其他炉料为10.3%。

这项大型跨国RFCS(煤钢研究基金)研究项目的目标是开发应用无氮高炉或全氧高炉工艺。这种工艺是将常温氧喷进风嘴而不是直接喷进高温高炉，绝大多数的炉顶煤气经过CO2洗涤塔后和回收的部分富含CO的煤气一起被喷入风嘴加热到1200℃再循环，剩余的煤气加热到900℃经第二排风嘴喷入高炉炉身下部。由该工艺模型计算得知，如果新高炉喷煤量达到175kg/tHHM，焦比将降低到约200kg/trHM。与目前的传统高炉相比，高炉操作者一定会震惊于新高炉工艺的焦比能够降至这么低，却不影响高炉生产。如果高炉下部含铁炉料的预还原度能达到95%，新高炉的杜布阿尔反应(碳的气化反应)消耗的焦炭量仅为15kg/tHM，而传统高炉该反应的焦炭消耗量为107kg/tHM。在瑞典吕勒奥LKAB试验高炉证明，新工艺的还原剂(焦炭+喷煤)消耗将降低24%。关于建设一座年产250万t铁水的小型循环利用炉顶煤气的工业高炉的计划已被提上日程。大型高炉开发应用这项技术，可能要再花15年～20年。另外要注意的是，由于炉顶煤气在高炉内循环使用，因而钢铁联合企业内的煤气管网中的用量将减少80%。