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| 【視野】日本采用高爐新工藝減少CO2排放 |
| （時間:2011/9/20 11:33:31） |
目前的高爐采取熱風熱送，熱風中的氮起熱傳遞的作用，但對還原不起作用。氧氣高爐煉鐵工藝是從風口吹入冷氧氣，隨著還原氣體濃度的升高，能夠提高高爐的還原功能。由于氣體單耗的下降和還原速度的提高，因此如果產量一定，高爐內容積就可比目前高爐減小1/3，還有助于緩解原料強度等條件的制約。
日本已采用試驗高爐進行了高爐吹氧煉鐵實驗和在實際高爐進行氧氣燃燒器的燃燒實驗。對以氧氣高爐為原形和以氧氣高爐為基礎再加上CO2分離及爐頂氣體循環的煉鐵工藝進行了比較。兩種工藝都噴吹大量的粉煤作為輔助還原劑。由于高爐上部沒有起熱傳遞作用的氮，熱量不足，因此要噴吹循環氣體。以氧氣高爐為基礎再加上CO2分離及爐頂氣體循環的煉鐵工藝，在去除高爐爐頂氣體中的CO2后，再將其從爐身上部或風口吹入，可提高還原能力。對未利用的還原氣體進行再利用，可大幅度削減輸入碳的量，容易大幅度減少CO2排放。關于高爐內的還原變化，可分為CO氣體還原、氫還原和固體碳的直接還原，在普通高爐中它們的還原率分別為60%、10%和30%。如果對爐頂氣體進行CO2分離，對利用的CO氣體進行循環利用，就能提高氣體的還原功能，使作為大的吸熱反應的直接還原比率降至10%左右，從而降低還原劑比。
在以氧氣高爐外加CO2分離并進行爐頂煤氣循環工藝為基礎的整個煉鐵廠的CO2產生量中，根據模型計算可知利用爐頂煤氣循環可將高爐還原劑比降到434kg/t。由于不需要熱風爐，因此可減少該工序產生的CO2。但另一方面，由于制氧消耗的電力會使電廠增加CO2的產生量。總的來說，可以減少CO2排放9%。如果在制氧過程中能使用外部產生的清潔能源，削減CO2的效果會進一步增大。
這些技術的發展趨勢因循環煤氣量的分配和供給下道工序能源設定的不同而不同，其中還包括了其它的條件。根據采用模擬模型求出的CO2削減率的變化可知，如果能排除因CO2分離而固定的CO2，作為出口側基準線的CO2就能減少大約50%。也就是說，如果能從單純的CO2分離向CO2的輸送和存貯和穩定固定進行展開，就能大幅度削減CO2。但是，為同時減少供給下道工序的能源，因此同時對下道工序進行節能是很重要的。在一般煉鐵廠的下道工序中需要0.8～1.0Gcal/t的能源，在考慮補充能源的情況下，最好使用與碳無關的能源。如果能忽略供給下道工序的能源，最大限度地使用生產中所產生的氣體，如爐頂煤氣的循環利用等，就可以減少大約25%的輸入碳。
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