1、 我国中型高炉的技术进步我国中型高炉的技术进步 重庆大学 张 丙 怀l 我国中型高炉容积多为300400m3，其产量约占全国生铁总产量的1/3，在生铁生产中起着非常重要的作用。近几年来我国中型高炉在技术上取得了长足的进步，不少技术经济指标达到甚至超过国际先进水平。下表列出几座具有代表性的高炉20032004年的主要技术经济指标。厂名 利用系数t/m3d 焦比 kg/t 煤比 kg/t 风温 OC 综合冶强t/m3d 富氧率%入炉品位%Si%S%杭 钢 3.663424113.310581.9680.6260.520.640.031萍 钢 3.45 41012310141.78559.650.6
2、0三 钢 3.96840310711231.6072.4859.890.54新兴铸 管 4.225408106112559.920.35南 钢 3.4041012410601.7001.8659.000.610.03八 钢 3.3741313910301.40659.79l1）优化炉料结构l不断改进和优化炉料结构，增加球团矿使用的比例，使炉料入炉品位达到60%左右。渣量相应地降至300kg/t左右。高炉操作阻力减小。为强化创造了条件。l2）采用高冶炼强度l在入炉品位提高、渣量下降后，改变风机型号，采用大风量的风机以提高冶炼强度。如杭钢365m3高炉改用1650 m3/min的风机，风机加大后，
3、热风炉能力不足，于是又同步配套4座外日燃式热风炉使单位炉容蓄热面积达139.8m2/m3。萍钢350m3高炉采用1750m3/min的风机。l3)提高焦碳和煤粉的质量l降低焦碳和煤粉的灰分含量，提高焦碳的入炉强度 l 表2 焦碳技术指标的比较厂名 1997年 2003年 焦灰分%煤灰分%焦硫分%煤硫分%焦M40 焦灰分%煤灰分%焦硫分%煤硫分%焦M40杭钢 13.7613.080.7390.212.2910.720.540.5289.8萍钢 16.2421.3573.8212.9112.8091.5三钢 13.5011.010.7890.58788.912.6810.910.600.6080.
4、9l4）增加喷煤量至100 kg/t以上，同时稳定地使用1000oC以上的高风温。有一定程度的富氧。l5）提高炉顶压力l 过去中型高炉都采用常压操作。近几年我国中型高炉 在 提 高 冶 炼 强 度 的 同 时 提 高 了 炉 顶 压 力（40100KPa），对高炉的强化起了非常重要的作用。高炉风量增加后，若其他条件不变，则炉内煤气通过料层的阻力（P）增加，不利于炉料顺行。因此，提高炉顶压力使P降低，应该是强化的重要手段。l6）提高高炉装备水平l 随着冶炼强度的提高和产量的大幅度上升，炉子寿命降低的问题愈来愈突出。有的高炉两年就要中修，有的未到大修期，炉缸就出现险情，甚至炉缸烧穿。为此对炉缸结构
5、进行了改造。普遍采用了自焙碳砖和高铝专的综合炉底，有的进而采用微气孔焙烧碳砖和陶瓷杯配合的结构（杭钢、），炉底增加了水冷措施。炉腰及炉身下部过去采用普通铸铁冷却壁，现改为球墨铸铁或铸钢冷却壁。有的还用铜冷却壁。水质不好的高炉改用软水密闭循环冷却技术。这些技术措施促使我国中型高炉的炉龄大大增加，保证了高炉强化的顺利进行。7）采 用 低 硅 冶 炼 技 术，控 制 适 宜 的 炉 渣 成 分 由于精料和操作水平的提高，我国中型高炉的生铁硅含量已从1997年的0.70.8%降至2003年的0.50.6%，这对 降 低 焦 比 和 改 善 后 续 炼 钢 工 艺 都 是 有 利 的。l 由以上可知：我
6、国中型高炉的技术水平已接近世界大型高炉的水平（由于国外中型高炉已基本淘汰，我们只能和大型高炉进行比较）。而高冶炼强度和高利用系数又是国外高炉所不能比的。这是我国中型高炉技术进步的主要特征，是我们充分发挥中型高炉所具优势的结果，而大型高炉很多条件（如风机能力）限制了大幅度提高强度。但是和国外先进高炉相比还有一定的差距。l表3 世界发达国家的高炉技术经济指标（1999年）l 项目 美国 日本 韩国光阳 霍戈文 美国钢铁D-4 日本大分 高炉平均容积/m3 18003580380015084884利用系数/tm-3d-1 2.291.892.252.8焦比 /kgt-1 39838437723432
7、0342煤比 /kgt-1 43133123170175130燃料比 /kgt-1 488516499495472天然气比 /kgt-1 33渣铁比 /kgt-196292287205焦碳灰分 /%7911.710.8l表4 德国高炉1999年1-8月生产情况公司名 容积 利用系数 焦比 煤比 燃料比 焦灰分 渣量 富氧 风温TKS Schwelgem1 44162.29313.3 168.2 481.5 9.20279.0 3.671215TKSSchwelgem2 55132.07334.1 146.8 480.9 9.10282.3 3.741213TKSHambom9 21322.45
8、321.9 153.5 475.4 9.10296.3 4.301160Rogesa20652.18358.2 113.8 472.0 8.30256.0 1.201188Dilligen30672.17335.6 124.6 460.2 8.30262.0 2.101201l 同1999年的国外先进高炉相比，我们的焦比高出了5080 kg/t，喷煤量低了3070kg/t，渣量高出3060kg/t，风温低1002000C。这些指标的差距是技术水平的差距的具体表现。我们必需根据我国的国情对某些重要的技术问题进行讨论。l二，高炉炉料结构l 目前世界优质铁矿石资源已开始进入枯竭期，原料来源极为紧张，
9、铁矿石价格成倍上涨已经给钢铁产品的成本和企业的经济效益造成了极大的困难。如何降低成本已成为企业考虑的首要问题。而降低成本的关键又必须在精料和炉料结构上下功夫。合理的炉料结构是高炉生产获得高产、优质、低耗、低成本的重要因素之一，越来越受到炼铁界的重视。所谓炉料结构是指在所有的炉料种类（烧结矿、球团矿、块矿）中采用哪一种或两种以上（包括其配合的比例）的形式入炉。l1）合理炉料结构的一般原则l熟 料比高（即烧结矿和球团矿的比例高），炉料的综合冶金性能好。100%自熔性烧结矿，熟料比虽高但冶金性能欠佳。高配比的酸性球团矿同样冶金性能欠佳，而且高炉内要加入大量石灰石，冶炼效果不好。所以高熟料比和综合冶金
10、性能必须并重。l根据具体情况确定采用烧结矿或球团矿。炉料结构不能机械的照搬某种模式，而是要因地制宜，根据具体情况加以确定。一般富矿粉粒度粗适宜烧结，精矿粉粒度细适宜制球。l高炉内不直接加入熔剂。所有高炉需要的熔剂都应该在烧结或球团中加入，以提高高炉生产效率和降低消耗。l生铁成本最低。高炉炼铁可用的矿源有富矿粉、铁精矿、块矿、球团矿（包括自产球团矿和商品球团矿），目前富矿粉最便宜且货源多，其次是块矿，再次是精矿，最贵是商品球团矿。企业应根据各矿种的质量、价格、运费等情况，选择矿源，以获得最低的生铁成本，然后根据矿源决定造块工艺。l2）欧盟的炉料结构l 自90年代以来，在世界炼铁技术中欧盟的进步最
11、大。居世界最先进行列。以霍戈文公司荷兰艾莫伊登厂为代表，实现了高生产率、高喷煤比、高炉龄的目标。1997年达到了焦比234kg/t，利用系数2.83.1 t/m3d的好指标。分析欧盟先进的技术原因，最关键的一条就是炉料结构的优化和进一步实现精料。l欧盟炉料结构的主要特点是：球团矿的比例逐年上升，烧结矿的比例不断下降。1996年就普遍达到20%以上，最高达70%。瑞典的SSAB厂几乎采用100%球团矿，高炉利用系数达3.5，燃料比457，渣量仅146。欧盟增加球团比例的另一原因是环保使烧结厂的建设和生产受到了严格的限制。表5是德国1996年的球团使用情况。l 表5 德国1996年高炉球团矿的用量
12、比l 厂名 用量比%克鲁伯赫施 24.1HKM 27.8普鲁萨克 55.7不莱梅 59.8Rogesa 13.3Eko 29.6l 过去，由于球团矿的还原膨胀、滚动性以及价格问题，把球团矿的用量限制在20%，把超过20%列为“禁区”。他们的优质镁（橄榄石）球团矿的生产使膨胀问题得到一定的解决，在球团生产中采用便宜的煤作燃料也降低了球团的加工费用。l 欧盟的块矿使用量约3040 kg/t。生矿对高炉冶炼是不利的，但生矿的价格十分便宜，使用一定量的生矿可直接使生铁成本降低。前提是所使用的块矿价格必须相当低时，才有经济效益。这需要企业全面深入地进行研究，作出正确的判断。l l3)日本的炉料结构 l
13、表6日本炉料结构的变化炉料比例%1977年1979年1980年1981年1989年2003年烧结矿 78.476.676.576.576.973.1球团矿 10.614.012.010.67.305.60块矿 14.610.411.512.915.821.3熟料比 85.489.688.587.184.278.7 l 由表可知，日本球团矿使用比例逐年下降，全国不用球团矿的高炉已超过半数。入炉块矿比不断上升至2003年的21.3%，目前个别高炉块矿比达42.7%。当然，这样的结果，熟料比必然下降。l造成这种情况的原因为：l价格 目前日本进口球团矿的价格比进口粉矿制成烧结矿的价格要贵3040%，而
14、进口块矿的价格只比烧结矿贵一点。日本是炉料全进口的国家，矿石价格在很大程度上影响着生铁成本。l质量 虽然球团矿在粒度均匀、冷态强度、含铁量、及松散密度方面都比烧结矿优越，有的甚至优越得多。但是，球团矿的还原膨胀性能比烧结矿差得多。由于高炉冶炼技术的提高，在不大改变冶炼指标的情况下，也容许一定比例的块矿入炉。l其他 进口块矿避免了建设烧结厂或球团厂的投资、占地和环境污染。l 无论怎么说，目前日本的炼铁技术水平与欧、美相比不是先进的。l4）美国的炉料结构l 表7 美国的炉料结构比例烧 结 矿%球 团 矿%废 铁/kgt-1 还原铁/kgt-1 渣 量/kgt-1 燃料比/kgt-1 利用系数/tm
15、-3d-1 2%，致使高炉炉渣（终渣）中Al2O3含量16%，炉渣冶金性能变差（炉渣粘度增大、熔化性温度升高）。高炉被迫使用较高温度进行操作，使生铁Si含量大于0.6%。表9是我们为南钢所作的研究结果。l 表11 南钢的炉渣性质试样试样编编 号号粘粘 度度 /Pa.S熔化性熔化性温度温度渣中渣中Al2O3%渣中渣中MgO%1540 OC1500 OC1450 OC1-10.440.731.26142020.408.301-20.540.751.03139019.408.301-30.420.560.82139018.408.301-40.490.580.81139017.408.301-5 0
16、.620.94140016.408.301-60.400.530.80139015.408.301-70.510.690.98138014.408.301-8 0.660.84136013.408.301-90.440.620.86 12.408.30l 实验证明：在渣中MgO较低的情况下只有把Al2O3降至12%以下，炉渣才有适宜的粘度和熔化性温度。Al2O3若高于18%高炉无法冶炼。虽然Al2O3可以降低a SiO2，从而使Si降低，但是高Al2O3使熔化性温度升高、粘度增大，高炉被迫用高炉温操作，使Si升高。实践证明炉温的影响最大。MgO对高Al2O3炉渣性能的影响 既然使用了高Al2O
17、3炉料，要想人为的大幅度地降低渣中Al2O3含量是不现实的。而MgO对高Al2O3炉渣却有非常良好的作用。MgO的作用有二，一是降低a SiO2其降低的程度比Al2O3大得多，从上面NSiO2方程可知，MgO的分子量比Al2O3小2.55倍，因此它的降Si作用比Al2O3大得多。二是MgO可以大幅度降低高Al2O3炉渣的熔化性温度和粘度。高炉可降低操作温度，从而对降Si有利。表10、11为南钢的实验结果。表12 高Al2O3条件下MgO对粘度影响的试验结果试样编号粘 度 /Pa.S熔化性温度渣中MgO%渣中Al2O3%154015001450 2-10.540.731.0114407.3019
18、.42-20.540.751.03 8.3019.42-30.500.530.8013809.3019.42-40.380.410.62138010.3019.42-50.370.420.60138011.3019.4 表13 低Al2O3条件下MgO对粘度影响的试验结果试样编号粘 度 /Pa.S熔化性温度渣中M g O%渣中Al2O3%1 5 4 0 1 5 0 0 1 4 5 0 3-10.400.530.8013908.3015.43-20.380.500.71138010.3015.43-30.290.480.76 12.3015.43-40.220.270.36137013.3015
19、.4l 由表10、11可知；Al2O3含量在1519%的范围内，若MgO低于9%则炉渣粘度大、熔化性温度高。高炉只能采用高炉温操作（人为地提高焦比，降低焦碳负荷），这样生铁Si必然升高。近年来很多中型高炉的渣中MgO含量都有所升高。一般都控制在10%以上。表14 几座高炉的渣中MgO和Al2O3含量 八 钢湘 钢杭 钢新 兴 铸 管MgO%9.291111.810.89Al2O3%9.02 12.59 l四，提高风口煤粉喷入量l 我国是煤粉喷吹技术非常先进的国家。宝钢高炉早已突破200kg/t,一号高炉最高月平均煤比达到260.6kg/t居世界首位。个别中型高炉也达到了很高的水平。如柳钢2号高
20、炉（306m3）2002年煤比达到了146kg/t。广钢（300m3）2002年达到152kg/t。但是不少中型高炉仍然在110kg/t左右。有人进行过计算，在宝钢的原料条件下若混合煤在风口区的燃烧率为45，未燃煤粉在炉内全部气化，则高炉喷煤极限量为290kg/t。若燃料比为500kg/t，相应焦比为210kg/t。l1）提高入炉矿石品位，提高焦碳的热强度和焦碳及煤粉的含碳量，保持高炉下部良好的透气性和透液性，是提高喷煤比的关键。l 为了保证大喷煤后高炉顺行，必须维持高炉下部焦碳、液体渣铁、煤气流、和未燃煤粉四相流的正常运动。实践证明大量喷煤后由于煤气量增大、炉渣粘度升高、焦碳料层孔隙率下降将
21、造成液泛现象的产生。l l Log ff=-0.559logfr-1.519l 式中ff和fr分别为液泛因子和流量比l ()ff2.032)(lgsgFff5.0)(lgGLfrl式中 煤气空炉流速 m/s；lFs焦碳比表面积 m2/m3；lg 重力加速度 9.81m/s2；l焦碳层孔隙率；l炉腹炉渣的粘度 0.001PaS；lg煤气的密度 kg/m3；ll炉腹炉渣的密度 kg/m3；lL炉腹炉渣的质量流速 kg/（m2h）；lG炉腹煤气的空炉质量流速 kg/（m2h）；l由该式可导出判断是否发生液泛的表达式。l ff2 fr=10-3l 即液泛因子的平方和流量比的乘积大于10-3时，发生液泛
22、。从上式可知影响液泛最重要的因素有煤气量、渣量和焦碳孔隙率。焦碳孔隙率与焦碳粒度的关系如下，l =0.153logdP+0.274l 大喷煤时与低喷煤量相比焦碳在炉内的停留时间延长，焦碳受到的破坏作用更大，焦碳的粒度减小更多。焦碳粉末和未燃煤粉量的增加又使焦碳层孔隙率下降和炉渣粘度增加，这些因素都将限制喷煤量的增加。因此矿石入炉品位和焦碳质量是决定高炉喷煤水平的主要因素。l 2）提高煤粉燃烧率，降低未燃煤粉量。l 高炉喷煤100%气化（燃烧）是不可能的。而已气化的煤粉在气化过程中还不可避免的产生抗表面氧化能力很强的碳黑微粒。这些未燃煤粉和碳黑随煤气上升进入滴落带、软熔带甚至块状带。过程中有可能
23、发生以下反应。l 与炉渣中FeO反应l （FeO）+C=CO+Fel 与滴落的铁珠相遇形成Fe3Cl 与煤气中的CO2反应l CO2+C=COl 这在某种意义上保护了焦碳，降低了焦碳中碳的熔损反应，减弱了焦碳强度下降的程度。l 吸附在焦碳表面或空隙中，又随焦碳下降至风口区，与鼓风中的氧气化。l 通过以上途径气化和燃烧的未燃煤粉和碳黑不会给高炉过程带来不利影响。但是，喷煤量增大后，部分未消耗的未燃煤粉随煤气进入料柱或炉缸将产生很多不利影响。炉渣粘度增大，料柱孔隙率下降，煤气边沿发展，中心过死，高炉不顺。随着喷煤量的提高，煤的燃烧率下降，未消耗的未燃煤粉量就更多（图1）。根据推断高炉接受的（可消耗
24、的）未燃煤粉量为6090kg/t。因此提高煤粉的燃烧率是提高喷吹量的重要课题。l影响煤粉燃烧率的因素l 煤种 煤的可磨性，煤的挥发分含量。由图1可知烟煤比无烟煤在相同条件下的燃烧率高很多。这就是目前大多采用烟煤喷吹或烟煤、无烟煤混喷的主要原因。l 煤粉的粒度 煤粉的粒度愈小燃烧率愈高，小于0.078mm的比例应大于78%，我国不少企业已大于80%。l 氧过剩系数 应不低于1.10。l 风口理论燃烧温度 对煤粉燃烧率影响很大。l 煤粉与鼓风的接触面积 多风口均匀喷吹，双喷枪喷吹。l 高炉操作 中心加焦技术。l3）提高煤粉燃烧率必需控制适宜的风口理论燃烧温度l 提高煤粉燃烧率促使喷煤量提高将导至风
25、口理论燃烧温度降低，必需进行热补偿。否则，炉缸冷化，操作不顺。下式为日本新日铁公司的经验计算式。l Tr=1524.0+60Ro+0.84Tb 2.7Rcoal 6.3Mbl 式中 Tr 风口理论燃烧温度 oC；lRo 富氧率%；lTb 热风温度 oC；lRcoal 喷煤量 kg/t；lMb 鼓风湿度 g/m3；l 由该式可知，提高风口理论燃烧温度的办法是提高风温和富氧。目前喷煤量较高的中型高了炉风口理论燃烧温度控制在21002150 oC。韩国浦项光阳厂4号高炉理论燃烧温度为2220 oC。当然，绝不是理论燃烧温度愈高愈好。提高风口理论燃烧温度同时还将大大提高煤粉的燃烧率（图2、3）。l 图
26、2 风温与煤粉燃烧率的关系l 图3 富氧率与煤粉燃烧率的关系l 由图可知，风温对煤粉燃烧率的影响是很大的，因此提高风温对加大喷煤量是非常重要的。我国中形高炉风温大多在1100 oC以下，和国外先进高炉1200oC以上有较大的差距。l4）煤粉中添加催化剂（助燃剂）l 铃木富雄和K.H Peters分别采用向煤股中加焦炉煤气和在煤粉中添加CaCO3等方法使煤粉燃烧率有较大的提高证明了催化剂的作用。l 实验研究证明，催化剂对无烟煤有显著的催化作用（烟煤较小）加入Ca（OH）2和CaCO3类催化剂可使燃烧率提高1017%左右。催化作用依次为：lCa（OH）2+FeCl3Ca（OH2+CaCl2CaCO
27、3+FeCl3Ca（OH2）CaCO3+CaCl2。l 催化剂的加入方法对催化效果有重要影响，如果CaCO3、CaO只简单地与煤机械混合加入，对燃烧的催化作用很弱，甚至起抑制作用。CaO只有以Ca+形式浸入煤中。而CaCO3必需加入少量易溶盐进行助剂处理才能发挥其催化效果。廉价易得的助剂有CaCl2、FeCl2等。l5）综合喷吹l 综合喷吹又称复合喷吹、是在高炉喷吹煤粉的基础上再将1种或1种以上的燃料和物料先与煤粉混合后，再喷入高炉以达到降低生铁成本、调节物料性质、改善生铁质量、提高生产率、合理利用资源及保护环境的目的。复合喷吹是在单一喷吹基础上发展起来的一项很有潜力的高炉冶炼新技术,国内外大
28、量炼铁工作者正在致力于该项目的研究和开发。l 过去几年里国外对煤粉、矿粉复合喷吹作了大量工作。日本住友金属在日产12t试验炉上实现了煤粉300Kg/t与矿粉100Kg/t复合喷吹的稳定操作。日本神户制钢把从风口喷入煤粉、矿粉各250Kg/t作为本世纪炼铁研究的主攻课题。德国亚森科技大学首次复合喷粉试验结果令人鼓舞，证明有可能在150750Kg/t范围向高炉喷吹煤粉和矿粉的混合物。我国鞍钢和首钢均作过高炉单喷矿粉的实验，取得一定效果。l 最近，我们与南京钢铁有限公司合作进行煤粉炉尘综合喷吹的研究。目标是将除尘器收得的炉尘全部配入喷吹煤粉中（炉尘不再送烧结厂），形成闭路循环。煤粉炉尘综合喷吹有以下
29、特点：l炉尘中Fe以Fe2O3形态进入高炉，在风口高温回旋区迅速熔化或半熔化，Fe2O3分解为Fe3O4，进而被还原为FeO和Fe。还原产物FeO与高温区生成的气体SiO发生以下反应：l SiO（g）+FeO（l）=（SiO2）+Fe（l）l反应生成的SiO2进入渣中。SiO气体的挥发被抑制。l在焦碳充填层FeO与滴落熔铁中的Si产生脱Si反应：l 2FeO（l）+Si=（SiO2）+2Fe（l）l上述两个方面的作用都使生铁中硅含量降低，由此说明炉尘喷入高炉后将使生铁Si含量降低。l炉尘与煤粉的混合喷吹，炉尘对煤粉的燃烧有较好的助燃作用。根据煤粉的催化燃烧（气化）反应的基本原理，煤的燃烧过程中
30、无机灰分和矿物杂质所含的碱及碱金属化合物对煤的燃烧反应起催化作用。南钢高炉炉尘中含有的Fe2O3、CaO、TiO2、K2O、Na2O等均有较好的催化作用。可以提高煤粉燃烧率，降低未燃煤粉量。l炉尘喷入炉内后，Fe2O3很快成为熔融状态的FeO，它与未燃煤粉的接触条件很好，加之反应（FeO+C=Fe+CO）速度很快，因此在风口回旋区内有助于及时将未燃煤粉消耗掉。l煤粉、炉尘混喷时，由于炉尘中的Fe2O3、CaO、SiO2、MgO、Al2O3等均为惰性物质，在喷吹烟煤时可使烟煤由强爆炸性变为弱爆炸性，有利于安全喷吹。目前国内一些企业提出将炉尘作为抑暴剂与烟煤混喷。l有利于高炉强化冶炼。炉尘中的铁氧
31、化物在风口前发生高温反应，其中的铁被回收利用，而产生的氧又相当于提高了富氧率。测算结果表明，喷入矿粉70Kg/tFe，相当于提高富氧率1%。l煤粉、炉尘混喷可作为高炉操作中热制度的一种机动而灵活的调剂手段。如当炉温偏高、转热或热难行时可用此手段来调剂。它比降风温、停喷煤或增加焦碳负荷更经济、更及时和更有效。在高富氧率操作时，这一手段的的作用将非常明显。l三，日本高炉清洁生产技术l 日本高炉清洁生产的主要内容除常规的环境保护内容外就是实施京都议定书，达到高炉减排CO2 6%的目的。减排CO2的主要方法是在高炉燃料结构中以H2代替C。1)提高喷煤比 煤的挥发分含H2量比焦碳高得多。若喷入量达到20
32、0kg/t，不仅可节约能源费10%更可以减排CO2 5%，同时为减少焦碳产量创造了条件。下一步考虑由俄罗斯萨哈林气田对日本的输气管建成后将利用天然气大幅度降价的条件,在高炉中喷吹天然气或天然气和煤粉混喷,其降低焦比和减排CO2的效果会更加显著。l2)利用高炉大量处理废塑料 l 废塑料(聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯等)高分子碳氢化合物其化学组成与煤基基本相同。将其分类、清洗、干燥后制成6mm的颗粒,可以代替煤粉喷入高炉。废塑料入炉后立即气化生成H2和CO,其H2/CO的比值大于等量的煤粉。H2的扩散能力和还原能力都大于CO,而且废塑料的灰分和硫分比CO高，其发热值也比煤分高.(废塑料的发热值4400
33、0KJ/kg,煤分发热值2500031000KJ/kg)。l 日本实施“容器包装再生法”后,对高炉喷吹废塑料每1t补助34万日元。2001年京滨、负福山两厂共喷15万吨,2010年计划喷30万吨。l 高炉喷吹废塑料的主要特点是：l 废塑料的热量利用率达80%；l 废塑料对焦碳的置换比为1：1，比煤粉的置换比大得多；l CO2发生量减少，喷吹比为200kg/t时，减少12%；l 无有害气体产生，付产品煤气可用于发电；l 目前我国每年产生的废塑料为600万吨，还在以15%左右的速度增长。而高炉喷吹废塑料比其它方法优越得多。表15 废塑料处理方法的对比处理工艺能量综合利用率%学能利化用率%能量损失%
34、高炉喷吹79.652.920.4处理场焚烧30070发电厂焚烧40060l 由此可见高炉喷吹废塑料有广阔的前景。在我国要实施这一技术首要的问题是废塑料的分类回收。废塑料种类多，废弃量大，目前还未形成合理的社会回收体系。需要政府部门进行协调，制定相应的政策，逐步加以实施。l 日本新日铁公司在炼焦配煤中添加1%的废塑料进行炼焦，对所生产的焦碳品质没有仍何影响，而废塑料的能量利用率达90%。2002年已用了12万吨，正在推广。l 3）在高炉中适当加入部分废铁或直接还原铁l 学习美国的经验在炉料结构中配加废铁或直接还原铁，对节能和减排CO2效果亦十分明显。加入200 kg/t废铁后，相应的CO2可减排
35、23%。l六，日本21世纪高炉的几点设想l1）高炉节能50%为目标，大幅度降低高炉燃料消耗，减少渣量，减少CO2及其他有害物质的排放量。l 日本钢铁工业能耗占日本全国总能耗的12%（中国11%），而高炉工序的能耗又占钢铁工业能耗的70%。如果高炉工序能耗减少一半，钢铁工业能耗将降低35%，全国总能耗将减少4%。l2）降低高炉内主要反应的温度，寻求一种高炉内的低温反应过程。l 如果平均出铁温度和出渣温度从1550C降至1350C，总煤耗可降至450kg/t。为此应设法降低高炉炉渣的熔点，提高碳向铁水的渗透率。以热保存带温度700C、浸碳温度1250C为目标研究：还原和煤气化的藕合反应矿石被碳直接
36、还原、煤气化反应开始温度的低温化、高速化熔融还原与浸碳的同时反应低熔点炉渣的热力学条件研究开发低温还原性能好、初渣熔点低的新型烧结矿。l3）采用高富氧送风，大量喷吹煤粉和废塑料，使用氧化球团，循环使用炉内煤气。l 随着铁水温度的降低、渣量的减少以及排碳量的下降，高炉热损失大大下降，实现节能50%的目标是有可能的。l4）高炉趋于小型化。炉缸直径可减小20%，而产量可提高70%（图4）。l5）采用气、固燃料的组合喷吹。l 随着风量的降低，氧的过剩率下降，用常规方法大量喷入高炉的燃料其燃烧率将降低。因此采用甲烷气（CH4）、煤粉、废塑料组合喷吹的方法。CH4的急剧燃烧加速了煤粉和塑料的升温，还可延长粒径较大的废塑料在风口回旋区停留的时间，以利于燃烧率的进一步提高（图5）。l l 图5 高炉同时喷吹煤粉、塑料和甲烷示意图l 谢 谢 大 家
