氧氣高爐節(jié)能技術(shù)的優(yōu)勢(shì)解析

　　 鋼鐵冶煉過(guò)程中節(jié)能的重要性已經(jīng)受到了廣泛的認(rèn)識(shí)。在煉鐵過(guò)程中，已經(jīng)采用了許多相關(guān)的節(jié)能措施，通過(guò)傳統(tǒng)方法實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步節(jié)能幾乎是沒(méi)法實(shí)現(xiàn)的。氧氣高爐在能源使用的靈活性方面和CO2排放方面具有優(yōu)勢(shì)，是一種很有前景的工藝方法。

　　1、日本高爐節(jié)能技術(shù)的發(fā)展

　　最近幾年，高爐的內(nèi)部容積已經(jīng)逐漸增大，因此需要更大的負(fù)載能力。例如，在日本正在運(yùn)行的一半高爐是巨型高爐，爐內(nèi)容積超過(guò)了5000m3。巨型高爐提供了優(yōu)秀的生產(chǎn)效率，然而需要高強(qiáng)、高質(zhì)量的爐料去抑制半徑方向的不均勻性和保證安全穩(wěn)定的運(yùn)行。

　　隨著焦化和燒結(jié)的增強(qiáng)，在碳化和燒結(jié)過(guò)程需要更多結(jié)塊能量。此外，隨著高質(zhì)量的自然資源的消耗，近幾年鐵礦石和煤的質(zhì)量已經(jīng)惡化，將來(lái)為現(xiàn)在的巨型高爐提供所必須的高質(zhì)量的負(fù)載材料變得很困難。

　　氧氣高爐工藝使用純氧氣代替熱鼓風(fēng)。它在20世紀(jì)80年代由JEF鋼鐵公司(前NKK)提出的。與傳統(tǒng)高爐相比，由于氧氣高爐在無(wú)氮環(huán)境下運(yùn)行，使提高一倍的生產(chǎn)率成為可能。

　　此外，與傳統(tǒng)高爐相比，氧氣高爐的CO2排放已經(jīng)明顯降低。文章研究了以最新提出的氧氣高爐為基礎(chǔ)的煉鐵工藝的優(yōu)良配置，旨在實(shí)現(xiàn)完整煉鋼工序能源消耗的最小化。

　　2、氧氣高爐能源節(jié)約的概念

　　2.1氧氣高爐特點(diǎn)

　　首先，氧氣高爐將純氧氣代替熱風(fēng)注入，氧氣高爐能以更高生產(chǎn)率運(yùn)行。在氧氣高爐中，由于在無(wú)氮環(huán)境下運(yùn)行，還原性氣體如CO和H2的濃度增加且廢氣氣體下降。

　　第一，熔渣流動(dòng)和礦石的還原速率限制了高爐生產(chǎn)率。因?yàn)槿墼鲃?dòng)和礦石還原速率的限制被解除了，使氧氣高爐的生產(chǎn)率可達(dá)到傳統(tǒng)高爐的兩倍。

　　第二，大量的粉狀煤注入到鼓風(fēng)口，注入的同時(shí)焦比下降。由于純氧的燃燒，氧氣高爐的燃燒效率更高，因此氧氣高爐能夠在更高的粉煤率和更低的焦比下運(yùn)作。

　　第三，氧氣高爐能夠產(chǎn)生比傳統(tǒng)高爐具有更高熱值的高爐氣。傳統(tǒng)高爐和氧氣高爐中的高爐氣的熱值分別為3.0MJ/Nm3和6.4MJ/Nm3。高熱值的高爐氣在其它工藝中能得到有效的利用，例如動(dòng)力裝置和作為某種化學(xué)資源。

　　同時(shí)，氧氣高爐也有自身內(nèi)在的限制。由于爐腹氣體體積下降，在還原豎井區(qū)域的固體材料的加熱潛力比傳統(tǒng)高爐低，并且需要在軸上面注入預(yù)熱氣體去補(bǔ)償還原豎井區(qū)域的熱供應(yīng)不足。

　　在氧氣高爐中，例如粉化煤等的注入有助于控制回旋區(qū)的火焰溫度，但粉化煤注入率最終受到煤燃燒效率的限制。為了控制火焰溫度需要額外注入一些爐頂煤氣，爐頂冷氣的注入比例對(duì)降低焦比沒(méi)有貢獻(xiàn)，更確切的說(shuō)它能增加煉鐵過(guò)程中還原劑和能量的消耗。