北欧高炉炼铁技术的探究

炼铁领域的研发将围绕

3 个主要方面进行:对现有高炉流程的持续改进;工艺集成革新;

技术突破

,氧气高炉是可能的技术方向。炼铁单项技术,如喷吹造渣剂、铁矿造块、煤氧喷吹等,

这些技术的应用将进一步改善高炉指标。工艺集成方法在系统节能、环保和降成本方面有很
大潜力。系统越大、越复杂

,系统优化产生的效益越大。聚焦于高炉和造块单项技术,要保持连

续高效的钢铁生产

,必须积极应对挑战,对各工序技术进行整合。北欧钢厂和 LKAB 公司已付

出了巨大的努力

,对各钢厂内部生产系统、地区钢铁生产及与当地社区的关系进行了整合。

1.工艺综合评价

工艺综合是指系统优化方法的组合

,特别关注能源消耗和环境影响,在瑞典已运用了夹点

分析、火用分析以及混合线性规划等方法。例如

,SSAB 的工艺综合评价模型已用来支撑企业

决策

,用 1 座较大高炉代替 2 座小高炉,并优化煤气利用,以应对可能出现的长期焦炭供应短缺。

工艺综合方法用来评价能耗和

CO2 排放,以及氧气高炉对北欧个别钢厂的影响。

2.热电联产

北欧最大的

3 个炼钢厂将过剩的煤气送到热电厂,而不是只用来发电,回收的热量用于地

方供热。用于街区供热的能量回收效率为

88%,约为发电效率的 2 倍(发电效率为 33%)。这不

仅减少了社会对能源的需求

,对减少温室气体排放也有重要意义。

3.氧气高炉

2004 年,欧洲启动了超低碳炼钢项目(ULCOS),目标是减少钢铁生产过程 CO2 排放量

50%。这一项目的概念流程是采用氧气高炉,并与 CO2 的捕集、贮存相结合。为减少高炉用碳
量

,将炉顶煤气脱除 CO2,得到的富 CO 煤气返吹到高炉内,可减少焦比 100kg/t。20 世纪 80 年

代

,氧气高炉在俄罗斯 Tula 公司已进行过成功操作,其工艺条件与目前的高喷煤比、高利用系

数高炉有很大不同。

ULCOS 项目决定用 EBF 高炉进行 3 个周期的氧气高炉试验,AirLiquide

公司为此配备了

CO2 脱除装置,试验使用了 LKAB 球团、鲁基的烧结矿以及 SSAB 的焦炭和

煤。除氧气高炉试验外

,ULCOS 项目还评估了其他减排 CO2 的技术。包括欧洲主要钢铁企业

在内的

48 个单位,出资 5900 万欧元开展 ULCOS 研究,这是正在开展的欧洲最大的项目之一。

北欧采用氧气高炉技术减少

CO2 排放的作用受 CHP 工厂煤气有效利用的影响。CO2 减排的

潜力主要依赖于能源系统和钢厂煤气的利用

,这在本文叙述中已作了分析。