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高爐的超高功率和低環境負荷操作模擬研究
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高爐的超高功率和低環境負荷操作模擬研究
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為實現高爐的超高生產率、低還原劑比和低環境負荷操作，低溫化和高速還原化操作是很重要的。另外，為減少CO2排放，最有效的辦法是使用氫系還原劑和爐頂氣體的循環使用等。日本通過數學模型模擬，對上述方法的可能性進行了定量研究。為提高還原速度，有效的辦法是改善燒結礦的被還原性和使用含碳的團礦(CCB)。另外，為做到低溫化，有效的辦法是裝入CCB，降低熱平衡帶的溫度，但促進還原鐵的滲碳和渣的低溫熔融是不可或缺的。雖然對于低溫熔融的機理和速度尚未充分弄清，但如果使用數學模型，就能對低溫化的高效操作程度進行預測。關于氫系還原劑的使用，還從減小環境負荷的觀點進行考慮，結果認為噴吹塑料是一種有效的方法。另外，爐頂循環氣體的使用有助于減少廢氣的排放，如果同時提高生產率，這將是未來發展的方法。
以100%裝入燒結礦操作為基準操作，調查了在裝入20藼的情況下，將還原鐵的熔融溫度降低100℃時，再將渣層表面的鐵水溫度降低50℃時的模擬所得的生產率和還原劑比的變化，結果可知生產率提高了10%，還原劑比下降了7.5%。
以全焦操作為基準，調查了加濕鼓風、噴吹天然氣和塑料作含氫輔助還原劑時的生產率和還原劑比的改善效果。這種模擬是在風口回旋區溫度和爐腹煤氣流量一定的條件下進行的，但由于還原劑的噴吹量不同，因此無法直接進行相互比較。雖然加濕鼓風可以改善生產率，但會使還原劑比惡化。噴吹天然氣和塑料都有改善生產率和還原劑比的效果。
在爐頂煤氣循環利用操作情況下，為維持風口回旋區溫度，必須進行富氧。另外，由于氫元素的減少，必須對爐身進行噴吹。以裝入20藼 熔化溫度下降100℃ 鐵水溫度下降50℃為基準操作，在風口回旋區溫度和爐腹煤氣流量一定的情況下，對三種情況進行了模擬：一種是從爐身噴吹的爐頂循環煤氣量是風口風量的20%；二是從風口噴吹的爐頂循環煤氣量是風口風量的50%；三是對一、二兩種情況的模擬。根據計算結果可知，生產量比實際高爐操作增加了28.4%，還原劑比下降了22.5%，CO2的排放量減少了21.2%。只要通過對作為計算條件的風口回旋區溫度和爐腹煤氣量等限制進行處理，實施與上述操作數據合理組合的操作，就能進一步改善高爐的生產效率。
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