钢铁工业如何在高炉炼铁过程减少碳排放量？

国内研究了综合炉料中混入高反应性铁焦对高炉初成渣形成过程的影响。结果表明，铁焦的加入使试样开始的压缩温度都有所下降；铁焦的加入一般使软化结束温度提高，使滴落温度下降，导致软熔区间大幅度收窄，表明向铁矿石中混入铁焦能够显著改善高炉料柱的透气性。 本+文+内/容/来/自:中-国-碳-排-放（交—易^网-tan pai fang . com

高炉喷吹含氢物质强化氢还原已成为当今研究的热点。高炉喷吹含氢物质主要包括废弃塑料、天然气、焦炉煤气等。 禸*嫆唻@洎：狆國湠棑倣茭昜蛧 τāńｐāīｆāńɡ.ｃōｍ

废塑料是由碳氢聚合物和一些添加剂组成，在结构、组成上和煤、重油相似，具有很好的燃烧性能和燃烧热值，含氢量是普通还原剂的3倍，可以作为高炉炼铁的还原剂和发热剂，适合作为高炉的喷吹燃料。但国内对塑料分类回收的效果不理想，导致各种不同类型的塑料混杂，而且塑料的加工造粒、含PVC废塑料的脱氯处理等有待进一步完善，因此很难在高炉上大量使用。 内-容-来-自；中_国_碳_0排放￥交-易=网 t an pa i fa ng . c om

天然气的主要成分是CH4。由于天然气资源有限，价格昂贵，且产地分布相对比较集中，目前只有北美和俄罗斯、乌克兰的部分高炉喷吹天然气。 禸嫆@唻洎：狆國湠棑倣茭昜蛧 τāńｐāīｆāńɡ.ｃōｍ

焦炉煤气是荒煤气经过回收化学产品和净化（脱煤焦油、脱硫、洗氨、脱苯、脱萘等）后形成的产品。焦炉煤气由于含有大量的氢(约占60%)，喷吹进入高炉后，可降低焦炭的使用量，从而减少CO2的排放。日本COURSE50项目提出高炉喷吹改质焦炉煤气技术，采用BIS装置模拟了炉身喷吹改质焦炉煤气后炉内的反应和炉料还原行为。喷吹改质焦炉煤气后，炉内间接还原度增加，炉身效率提高。因此，高炉喷吹改质焦炉煤气可降低高炉的碳耗。

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鞍钢鲅鱼圈高炉实行了喷吹焦炉煤气，该工艺简单、施工方便、技术安全可靠，能够充分发挥焦炉煤气中H2的价值，有很高的经济效益和节能减排功效。预计年经济效益约为1亿元，年减少CO2排放量约为65万吨。研究人员利用多流体高炉数学模型研究高炉喷吹焦炉煤气，结果显示，喷吹含氢物质后，炉内氢氛围得到了强化，铁氧化物的氢还原在整个间接还原中所占的比例明显升高，特别是Fe3O4和FeO的还原过程更加明显。随着焦炉煤气喷吹量的增加，高炉产量增加，还原剂消耗量减少。高炉喷吹焦炉煤气后，生铁产量增加，焦比、煤比和全部还原剂的消耗量均出现了不同程度的下降。 本*文`内/容/来/自:中-国-碳^排-放“交|易^网-tan pai fang . c o m

高炉炉顶煤气循环利用是将炉顶煤气除尘净化和脱除CO2后，将其中的还原成分（CO和H2）通过风口或者炉身适当位置喷入高炉，从而重新回到炉内参与铁氧化物的还原，加强C和H元素的利用。该工艺被认为是改善高炉性能、降低能耗和减少CO2排放量的有效措施之一。各国结合自身能源结构和生产实际，提出或者应用了多种不同的高炉炉顶煤气循环工艺，包括HRG、JFE、OHNO、FINK、LU等工艺。

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俄罗斯采用的HRG法技术明显改善了高炉的性能，而且未对传统的高炉体系作出大的变革。日本的JFE工艺将还原气喷吹、全氧高炉、塑料喷吹、使用热压含碳球团和低温炼铁等多项新技术结合，彻底改变了高炉常规操作方式，是对高炉体系的革新，最终形成“紧凑型高炉”。

目前的研究热点为欧洲ULCOS项目的炉顶煤气循环再生工艺。该工艺的技术要点包括：循环利用含有CO和H2成分的炉顶还原煤气，用低温纯氧代替热风从炉缸风口吹入，低还原剂消耗操作，炉顶煤气中CO2的回收再利用。2007年该工艺在瑞典LKAB厂试验高炉上共采用4种方案进行了中试。在试验高炉进行的ULCOS-BF试验证明，新开发出的炉顶煤气循环利用工艺操作安全性好、效率高、稳定性强。炉顶煤气循环利用技术结合CCS（CO2捕集和封存）技术，使CO2减排50%~60%应该是切实可行的。因此，该工艺被认为是改善高炉性能、降低能耗以及减少CO2排放的有效措施之一。

从我国高炉炼铁生产实际出发，以高炉炼铁工序的超高效率和低CO2排放为目标，研发新一代低碳高炉炼铁技术，掌握关键技术和核心理论，强化高炉对原燃料的适应性，提高炼铁资源和能源利用率，实现高炉炼铁生产的高效、低耗和绿色，促进高炉炼铁和社会环保产业的结合。这对实现钢铁产业节能减排和可持续发展、满足国民经济和社会发展的重大需求具有重要意义。

今后，我国低碳高炉炼铁领域的研发可围绕以下主要方面进行：开发经济高效的含碳复合新型炼铁炉料；优化炼铁工序，喷吹改质或不改质焦炉煤气，同时开发适合我国高炉的炉顶煤气循环操作。我国应在吸收国外新技术研究进展和加强消化吸收的同时，联合多方力量大力开展基础研究和工程技术开发，争取在不长的时间内取得一定的技术突破。作为项目开展的第一步，可结合数字化高炉和钢铁系统能量利用评价模型对上述高炉炼铁低碳化操作进行深入解析，这将显著降低新技术开发的经济风险，加快项目研发进度。（完） 本+文内.容.来.自：中`国`碳`排*放*交*易^网 ta np ai fan g.com