中国宝武陈德荣谈富氢碳循环高炉

    

关于富氢碳循环高炉。

高炉是极高效率的反应器，能为炼钢提供最洁净的原料，其效率和地位都是其它工艺不能完全替代的，把高炉工艺放弃实在太可惜。四十年前，我在北京钢铁学院上学，当时就有教授提出要“打倒高炉”。但是四十年过去了，我从二十岁到六十岁，坐在今天的位置上，就要为“保卫高炉”而战，为炼铁的荣誉而战。

今天来看，如果高炉能实现碳减排碳中和，是完全能在未来钢铁生产中发挥巨大作用的，中国宝武这几年在新疆八一钢铁厂探索的富氢碳循环高炉技术，有望继续延续高炉的辉煌。实验表明，以富氢碳循环为主要技术手段，最大程度利用碳的化学能，以降低高炉还原剂比为方向，加上绿色电加热和原料绿色化技术措施，是有可能实现高炉流程的大幅减碳的。富氢碳循环高炉技术特点的关键是全氧，传统高炉是空气鼓风，COREX炼铁工艺是全氧鼓风。

近几十年来，随着制氧技术的发展和制氧成本的大幅度降低，完全有可能将COREX全氧冶炼技术移植到高炉上进行尝试。如果高炉实现全氧鼓风，那么高炉炉顶煤气中的大量氮气就不会出现，高炉煤气就可以很容易实现CO和CO?的分离，CO?回收利用后，剩下的高浓度CO再通过管道输送到风口和炉身，实现CO和H?重新富集成高还原势的煤气，重新回用至高炉，用于还原铁矿石，这就是我们说的碳循环。通过这样的碳循环，实现碳化学能的完全利用。有了煤气循环，大量使用富氢物质就不会浪费氢的化学能了，氢也可以在高炉循环，从而降低高炉流程对化石能源的消耗。

这项技术中国宝武已经做了多年试验，这是宝武当前进行碳循环的工作重点。我们很大的压力是因为占宝武近94%的流程都是高炉长流程，总资产以数千亿计。如果高炉流程不能延续了，那中国宝武数千亿计的长流程资产将归零，这对整个资产的保值将会带来巨大压力。所以延续高炉长流程，实现长流程的碳中和是中国宝武现在工作的重点。

除了高炉本身之外，我们围绕高炉碳循环考虑采用以下几方面技术：

一是绿色电加热。过去冶金工厂将高炉煤气、焦炉煤气、转炉煤气循环使用，传统观念认为将这些煤气用来加热、发电是高效化利用，随着低碳冶金的推进，把煤气这种化学能作为加热能源来源是一种非常奢侈的行为。化学能在冶金工厂中只能用于还原，只能用于化学过程，而所有加热过程，应该想尽一切办法用绿电来实现电加热。比如目前高炉的典型配套设施是4个热风炉，热风炉通过高炉煤气的燃烧加热蓄热室，进而加热鼓风。但是未来就要考虑用电加热煤气来进行循环。

二是微波烧结预还原技术。就是通过微波来实现烧结造块矿，而不是过去的焦粉煤粉加热烧结。微波烧结成烧结矿后还有高温余热，我们设想通过氢跟氧化铁的还原吸热效应，既起到冷却的效果，又实现了烧结矿的预还原，从而提高烧结矿的金属化率，降低烧结矿进入高炉以后对高炉还原剂的消耗，实现减碳的目的。

三是我们在转炉的钢包、中间包，轧钢的钢坯加热全流程推行电加热，将煤气加热炉窑变成绿色电加热炉窑。

四是新型炉料技术，包括预还原炉料和碳铁复合炉料，将这些新型炉料与常规炉料一同加入高炉，可以利用金属铁的催化作用，一方面减轻高炉还原负担，另一方面改善高炉内还原动力学条件，提升炉身效率，从而来改善我们高炉的炉料条件，达到减少燃料消耗、降低CO?排放的效果。这是我们围绕着富氢碳循环高炉所做的一系列工艺创新。(中国宝武)

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