日本開發(fā)噴吹氫作高爐還原劑的技術(shù)

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(shí)進(jìn)行噴吹。但是，關(guān)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(jìn)行了燃燒實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)用粉煤的粒度為-74，占實(shí)驗(yàn)用固體還原劑的80%，廢塑料的粒度為4mm左右。實(shí)驗(yàn)的送風(fēng)溫度為1200℃，為使風(fēng)口前的理論燃燒溫度（TFT）保持不變，在送風(fēng)中進(jìn)行了富氧送風(fēng)。噴吹條件分為固體還原劑單獨(dú)噴吹和將固體還原劑與CH4同時(shí)噴吹時(shí)兩種條件。而且，對氧過剩率（送風(fēng)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(guān)系進(jìn)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(shí)驗(yàn)得出的，它是固體還原劑的合計(jì)值。

　　與固體還原劑單獨(dú)燃燒時(shí)相比，與CH4同時(shí)噴吹時(shí)的燃燒氣化率在噴吹粉煤時(shí)為4%，在粉煤和廢塑料同時(shí)噴吹時(shí)可提高5%左右。這是因?yàn)槿紵俣瓤斓臍怏w還原劑CH4在噴吹后就會(huì)立刻著火燃燒，使?fàn)t內(nèi)溫度升高，使粉煤和塑料升溫、揮發(fā)，促進(jìn)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(yīng)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(yàn)就還原氣體中的氫對燒結(jié)礦還原行為的影響進(jìn)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(huì)提高，收縮率會(huì)下降，壓損會(huì)稍下降。這是因?yàn)闅淇梢约涌鞜Y(jié)礦的還原速度，在到達(dá)軟化融熔溫度區(qū)域之前未還原的FeO量會(huì)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(chǔ)調(diào)整成分后的氣體）。民用煤氣的噴吹量設(shè)定為30kg/t，為使TFT保持不變，對富氧化量進(jìn)行了調(diào)整。關(guān)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?yàn)樯鲜鲞€原得到了促進(jìn)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。