煉鐵領(lǐng)域的研發(fā)將圍繞3個(gè)主要方面進(jìn)行:對(duì)現(xiàn)有高爐流程的持續(xù)改進(jìn);工藝集成革新;技術(shù)突破,氧氣高爐是可能的技術(shù)方向。煉鐵單項(xiàng)技術(shù),如噴吹造渣劑、鐵礦造塊、煤氧噴吹等,這些技術(shù)的應(yīng)用將進(jìn)一步改善高爐指標(biāo)。工藝集成方法在系統(tǒng)節(jié)能、環(huán)保和降成本方面有很大潛力。系統(tǒng)越大、越復(fù)雜,系統(tǒng)優(yōu)化產(chǎn)生的效益越大。聚焦于高爐和造塊單項(xiàng)技術(shù),要保持連續(xù)高效的鋼鐵生產(chǎn),必須積極應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn),對(duì)各工序技術(shù)進(jìn)行整合。北歐鋼廠和LKAB公司已付出了巨大的努力,對(duì)各鋼廠內(nèi)部生產(chǎn)系統(tǒng)、地區(qū)鋼鐵生產(chǎn)及與當(dāng)?shù)厣鐓^(qū)的關(guān)系進(jìn)行了整合。

1.工藝綜合評(píng)價(jià)

工藝綜合是指系統(tǒng)優(yōu)化方法的組合,特別關(guān)注能源消耗和環(huán)境影響,在瑞典已運(yùn)用了夾點(diǎn)分析、火用分析以及混合線性規(guī)劃等方法。例如,SSAB的工藝綜合評(píng)價(jià)模型已用來(lái)支撐企業(yè)決策,用1座較大高爐代替2座小高爐,并優(yōu)化煤氣利用,以應(yīng)對(duì)可能出現(xiàn)的長(zhǎng)期焦炭供應(yīng)短缺。工藝綜合方法用來(lái)評(píng)價(jià)能耗和CO2排放,以及氧氣高爐對(duì)北歐個(gè)別鋼廠的影響。

2.熱電聯(lián)產(chǎn)

北歐最大的3個(gè)煉鋼廠將過(guò)剩的煤氣送到熱電廠,而不是只用來(lái)發(fā)電,回收的熱量用于地方供熱。用于街區(qū)供熱的能量回收效率為88%,約為發(fā)電效率的2倍(發(fā)電效率為33%)。這不僅減少了社會(huì)對(duì)能源的需求,對(duì)減少溫室氣體排放也有重要意義。

3.氧氣高爐

2004年,歐洲啟動(dòng)了超低碳煉鋼項(xiàng)目(ULCOS),目標(biāo)是減少鋼鐵生產(chǎn)過(guò)程CO2排放量50%。這一項(xiàng)目的概念流程是采用氧氣高爐,并與CO2的捕集、貯存相結(jié)合。為減少高爐用碳量,將爐頂煤氣脫除CO2,得到的富CO煤氣返吹到高爐內(nèi),可減少焦比100kg/t。20世紀(jì)80年代,氧氣高爐在俄羅斯Tula公司已進(jìn)行過(guò)成功操作,其工藝條件與目前的高噴煤比、高利用系數(shù)高爐有很大不同。ULCOS項(xiàng)目決定用EBF高爐進(jìn)行3個(gè)周期的氧氣高爐試驗(yàn),AirLiquide公司為此配備了CO2脫除裝置,試驗(yàn)使用了LKAB球團(tuán)、魯基的燒結(jié)礦以及SSAB的焦炭和煤。除氧氣高爐試驗(yàn)外,ULCOS項(xiàng)目還評(píng)估了其他減排CO2的技術(shù)。包括歐洲主要鋼鐵企業(yè)在內(nèi)的48個(gè)單位,出資5900萬(wàn)歐元開(kāi)展ULCOS研究,這是正在開(kāi)展的歐洲最大的項(xiàng)目之一。北歐采用氧氣高爐技術(shù)減少CO2排放的作用受CHP工廠煤氣有效利用的影響。CO2減排的潛力主要依賴于能源系統(tǒng)和鋼廠煤氣的利用,這在本文敘述中已作了分析。