赵贵清,谢绍玮,徐世彪,王世刚,王昌文,彭宁宁,妥建德.高炉喷吹焦炉煤气技术发展及应用前景分析[J].甘肃冶金,,(第1期).
赵贵清谢绍玮徐世彪王世刚王昌文彭宁宁妥建德
（酒钢(集团)有限责任公司）
摘要焦炉煤气是一种宝贵的资源,高炉喷吹焦炉煤气技术是钢铁联合企业实现"低碳经济"、寻找新的利润增长点的新技术、新途径。重点阐述了高炉喷吹焦炉煤气技术的工艺机理和技术特点,并且较为详尽的介绍了国内外关于该技术的发展现状及应用效果。新技术的出现也为酒钢高炉进行低碳炼铁提供了思考,根据高炉喷吹焦炉煤气技术具有的工艺特点、借鉴国内外钢厂拥有的实践经验,结合酒钢实际现状,就这一新技术在酒钢的应用进行了可行性分析。
关键词高炉；喷吹焦炉煤气；CO2减排；应用
1引言
焦炭在高炉中有一项无可替代的作用，就是维持高炉料柱透气性的骨架作用。而焦炭在高炉内的发热剂和还原剂的作用则可通过提高喷煤量、提高热风温度来代替，它们对于降焦的作用是显而易见的。喷吹煤粉也是高炉实现降本增效的重要技术措施。
近年来开发新的绿色能源如天然气、焦炉煤气等富含还原剂(碳、氢)的物质，来进行高炉喷吹，既能通过替代部分冶金焦炭缓解煤炭资源紧张局面，又能实现节能减排，同时也为煤气寻求一种更为高效的利用途径[1-2]。焦炉煤气属于氢系还原剂，与碳系还原剂相比，在还原铁矿石时产生的是H2O而非CO2，所以更有利于减少CO2排放。因此，高炉喷吹焦炉煤气技术的实施，不仅可通过节焦作用产生一定的经济效益，也会起到CO2减排作用，能够给企业带来经济和环保的双重效益。
2高炉喷吹焦炉煤气工艺特点
2.1焦炉煤气的性质
焦炉煤气是在炼焦过程中，在隔绝空气条件下，精煤经高温干馏产生的气体产物[3]。经过生产回收和净化处理后成为炼焦最主要的副产品。生产1t焦炭大约产生m煤气量，除去回炉助燃外，会产生约m的焦炉煤气供用户使用。净化后焦炉煤气的主要成分如表1所示。净焦炉煤气的主要成分是H2和CH4，发热值为～kJ/m。因此，焦炉煤气是一种气体燃料，更是一种高氢含量的良好还原剂。
表1焦炉煤气净化后的主要组成成分%
2.2高炉喷吹焦炉煤气工艺
将焦炉煤气加压至高于风口压力，然后经管路系统输送到达高炉各风口，在压力的作用下，经喷枪喷入高炉内，实现焦炉煤气的高炉喷吹[4]。
在高炉风口回旋区前端，焦炭与气体中氧反应主要生成二氧化碳，并放出大量的热。在回旋区后端及边界层，氧基本消耗殆尽，焦炭与二氧化碳发生碳的溶损反应并吸收部分热量。同时还有碳的不完全燃烧反应、水煤气反应、碳与氢气的反应等等，其中以碳的完全燃烧和溶损反应为主[5]。回旋区的主要反应详见表2。
表2高炉喷吹焦炉煤气后回旋区的主要反应
因此，风口回旋区以及炉缸内煤气的最终成分是以CO、H2和N2为主[6]。焦炉煤气除本身已含有大量的H2外，其中的CH4还将在风口回旋区完成裂解反应。喷入高炉的焦炉煤气在离开风口回旋区后，最终成分中H2含量将达到75%左右。喷入高炉的焦炉煤气在风口回旋区发生燃烧和分解反应，既提供了还原剂也供给了大量热量，实现替代部分焦炭的作用。
2.3工艺特点
相比未喷吹焦炉煤气的高炉，喷吹焦炉煤气有以下几大优点[3]:
⑴为高炉提供高氢含量的良好还原剂。焦炉煤气的主要成分是氢气。与C和CO比较，氢气是优质还原剂，具有消耗热量少、还原速度快等优点，喷入高炉替代焦炭中的碳，有利于实现节焦。
⑵实现CO2减排。焦炉煤气中氢气在高炉内的还原产物是H2O，与喷入煤粉相比，由于入炉碳含量减少，最终实现CO2排放量的明显降低。
⑶改善能量利用率，提高焦炉煤气价值。焦炉煤气在炉内完成还原反应后，剩余的能量是炉顶煤气中的平衡H2和CO，可作为热风炉加热的加热燃料等。与用于发电相比，焦炉煤气的能量利用率提高约80%。因此，总的能量利用率得到较大幅度的提高。
⑷工艺成熟操作简便。焦炉煤气喷吹包括加压、输送以及喷吹。与喷吹煤粉相比，由于主要是针对气体的处理过程，设备投资低，操作简便。而且由于焦炉煤气不含灰分，致使炉渣量降低小，对降低压力损失和高炉强化有益处。
3高炉喷吹焦炉煤气技术在国内外的发展现状
3.1国外发展状况
针对焦炉煤气喷吹技术，国外研究已经取得预期效果，个别高炉也成功得到实践[7－10]。其中比较典型的详见表3。
表3高炉喷吹焦炉煤气技术在国外的发展现状
3.2国内发展状况
国内研究始于上世纪60年代，在技术实践上也取得宝贵经验。近年来受燃料价格上涨、新建焦炉后焦炉煤气产量增加等因素的影响，多家国内钢铁企业又开始重点
转载请注明地址:http://www.abmjc.com/zcmbyf/5397.html
