與過(guò)去歐盟高爐還原劑的消耗相比,目前的還原劑消耗已顯著降低。過(guò)去幾年來(lái)還原劑消耗體現(xiàn)出來(lái)的下降趨勢(shì)表明,未來(lái)還原劑消耗的進(jìn)一步降低是完全可能的。換句話說(shuō),高爐操作者為優(yōu)化工藝成本所做的努力,實(shí)際上就是在降低還原劑消耗。但不可能持續(xù)降低,特別是不可能大幅降低。德國(guó)和西歐目前運(yùn)行的高爐工藝已成為最佳工藝。毫無(wú)疑問(wèn),現(xiàn)在應(yīng)考慮如何應(yīng)用這種最佳工藝進(jìn)一步減少還原劑消耗,最大限度減少CO2排放。
歐盟15國(guó)最為關(guān)注的是高爐操作參數(shù)的變化,單座高爐的鐵水年產(chǎn)量從104萬(wàn)t增加到154萬(wàn)t,增幅達(dá)48%。高爐的平均工作容積從1630m3增大到2063m3,容積增大率達(dá)27%,同時(shí)高爐的平均生產(chǎn)率也從2.2t/m3(W.V.).24h.增加到2.34t/m3(W.V.).24h,增幅6.3%。多數(shù)高爐為中等尺寸,爐缸直徑在8.0m~11.9m之間。所有高爐的爐缸直徑平均為10.0m,大高爐爐缸直徑達(dá)12.0m。
歐盟15國(guó)高爐的還原劑消耗幾乎處在同一水平?jīng)]有改變。高爐噴煤量(從50kg/tHM增加到123.9kg/tHM)的提高使焦比從1990年的408kg/tHM降至2008年的351.8kg/tHM。同一時(shí)期,油及其他燃料的消耗幾乎沒(méi)有改變,處于較低的水平約20kg/tHM。
歐洲少數(shù)高爐運(yùn)用了針對(duì)降低焦比和提高噴煤比的特別操作模式。在艾默伊登塔塔科勒斯鋼廠的6號(hào)高爐年均最高噴煤比達(dá)到235kg/tHM,最低焦比為281kg/tHM。蒂森克虜伯漢伯恩鋼廠9號(hào)高爐焦比為333.5kg/tHM,其中包括70.9kg/tHM粒徑為10mm~35mm的焦丁。然而,不是所有的高爐都選擇噴煤。前歐盟15國(guó)的部分高爐如Ruukki2號(hào)高爐仍保持噴油100kg/tHM,生產(chǎn)率高達(dá)3.44t/m3(W.V.).24h。高爐BHKM除噴吹重油23.5kg/tHM,還吹噴天然氣84.9kg/tHM。2009年,HKM高爐將噴油+噴氣改為噴煤,以后將在奧鋼聯(lián)StahlLina鋼廠的A號(hào)高爐噴射特殊材料,如塑料和焦油。噴吹技術(shù)和富氧技術(shù)是一對(duì)不可分離的技術(shù)措施,配合高爐操作有利于降低煤氣產(chǎn)生量、最佳的焦炭置換比、提高H:輸入和優(yōu)化火焰溫度??盗λ拱恋卿搹S6號(hào)高爐富氧量已達(dá)36%。西歐高爐含鐵爐料的化學(xué)成分差別較大。比利時(shí)、芬蘭、法國(guó)、德國(guó)、意大利、西班牙、英國(guó)高爐加入的燒結(jié)礦比例超過(guò)50%,而荷蘭高爐加入的球團(tuán)礦超過(guò)52%,瑞典高爐加入球團(tuán)礦已達(dá)95%以上。前歐盟15國(guó)高爐燒結(jié)礦的平均裝料比為62.4%,球團(tuán)礦27.3%、塊礦和其他爐料為10.3%。
這項(xiàng)大型跨國(guó)RFCS(煤鋼研究基金)研究項(xiàng)目的目標(biāo)是開(kāi)發(fā)應(yīng)用無(wú)氮高爐或全氧高爐工藝。這種工藝是將常溫氧噴進(jìn)風(fēng)嘴而不是直接噴進(jìn)高溫高爐,絕大多數(shù)的爐頂煤氣經(jīng)過(guò)CO2洗滌塔后和回收的部分富含CO的煤氣一起被噴入風(fēng)嘴加熱到1200℃再循環(huán),剩余的煤氣加熱到900℃經(jīng)第二排風(fēng)嘴噴入高爐爐身下部。由該工藝模型計(jì)算得知,如果新高爐噴煤量達(dá)到175kg/tHHM,焦比將降低到約200kg/trHM。與目前的傳統(tǒng)高爐相比,高爐操作者一定會(huì)震驚于新高爐工藝的焦比能夠降至這么低,卻不影響高爐生產(chǎn)。如果高爐下部含鐵爐料的預(yù)還原度能達(dá)到95%,新高爐的杜布阿爾反應(yīng)(碳的氣化反應(yīng))消耗的焦炭量?jī)H為15kg/tHM,而傳統(tǒng)高爐該反應(yīng)的焦炭消耗量為107kg/tHM。在瑞典呂勒奧LKAB試驗(yàn)高爐證明,新工藝的還原劑(焦炭+噴煤)消耗將降低24%。關(guān)于建設(shè)一座年產(chǎn)250萬(wàn)t鐵水的小型循環(huán)利用爐頂煤氣的工業(yè)高爐的計(jì)劃已被提上日程。大型高爐開(kāi)發(fā)應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù),可能要再花15年~20年。另外要注意的是,由于爐頂煤氣在高爐內(nèi)循環(huán)使用,因而鋼鐵聯(lián)合企業(yè)內(nèi)的煤氣管網(wǎng)中的用量將減少80%。