歐冶爐綠色煉鐵生產(chǎn)實(shí)踐

陳若平

（新疆八一鋼鐵股份有限公司煉鐵廠(chǎng)）

隨著八鋼歐冶爐平穩(wěn)運(yùn)行，技術(shù)突破帶來(lái)了產(chǎn)能提升，基于對(duì)歐冶爐工藝技術(shù)條件理論分析，近幾年在歐冶爐進(jìn)行了廢棄物處置試驗(yàn)研究，探索歐冶爐與鋼廠(chǎng)協(xié)同發(fā)展的綠色煉鐵之路。

1 歐冶爐處置固體廢棄物的優(yōu)勢(shì)

歐冶爐氣化爐示意圖如圖1所示。

圖1 氣化爐示意圖

歐冶爐由豎爐和氣化爐組成，氣化爐的拱頂區(qū)域?yàn)?050℃的高溫區(qū)，高達(dá)90%的還原氣氛區(qū)和350kPa的壓力空間，非常有利于有機(jī)物在高溫下的裂解，而氣化爐的爐腹和爐缸為高溫區(qū)域，爐腹的風(fēng)口區(qū)域高達(dá)3500℃，鐵口區(qū)域?yàn)?500℃以上的熱態(tài)渣鐵，可適應(yīng)大部分固體廢棄物的分解、還原和分離。

2 歐冶爐廢棄物處置的工業(yè)試驗(yàn)

與傳統(tǒng)的廢棄物焚燒工藝相比[1]，歐冶爐具備獨(dú)特的無(wú)害化處置條件。針對(duì)歐冶爐處置固體廢棄物的優(yōu)勢(shì)，在歐冶爐開(kāi)展了消納生活污泥、廠(chǎng)內(nèi)油泥、含Zn粉塵和廢舊輪胎的工業(yè)試驗(yàn)。工業(yè)試驗(yàn)過(guò)程中，爐況順行良好，燃料消耗波動(dòng)小。工業(yè)試驗(yàn)結(jié)果表明,由于歐冶爐具有拱頂高溫、密閉、還原性氣氛且有高溫煤氣洗滌通道等特點(diǎn)，具備消納有害元素及處理各種廠(chǎng)內(nèi)固廢、社會(huì)危廢的能力。近幾年歐冶爐消納固體廢棄物的類(lèi)別見(jiàn)表1，與傳統(tǒng)固廢處置方式對(duì)比見(jiàn)表2。

表1 歐冶爐消納廢棄物的情況

表2 傳統(tǒng)焚燒固體廢棄物工藝與歐冶爐處置方式對(duì)比

2.1 歐冶爐處置生活污泥和廠(chǎng)內(nèi)油泥

歐冶爐熱解處置污水處理廠(chǎng)沉淀污泥和廠(chǎng)內(nèi)油泥：將污泥和油泥與廠(chǎng)內(nèi)的含鐵灰混合制球，污泥球和油泥球的主要成分見(jiàn)表3；然后通過(guò)皮帶運(yùn)輸加入氣化爐，依靠氣化爐拱頂區(qū)域1050℃溫度，在缺氧環(huán)境下對(duì)污泥和油類(lèi)物質(zhì)進(jìn)行熱解，使污泥和油泥中的有機(jī)組分發(fā)生大分子斷裂，產(chǎn)生小分子氣體、熱解溶液和碳渣。在熱解過(guò)程中污泥和油泥中的有機(jī)物成分能轉(zhuǎn)化成可利用能量形式，其經(jīng)濟(jì)性更好。熱解產(chǎn)生的燃?xì)饪芍苯幼鳛檫€原豎爐的還原氣。

表3 污泥球和油泥球的主要成分 %

工業(yè)試驗(yàn)表明：在配加污泥球試驗(yàn)期，配加料批重量4%污泥球的條件下，料單中配加熔劑量在36kg/t.hm，生產(chǎn)運(yùn)行狀況平穩(wěn)，拱頂溫度控制在1000±20℃，豎爐頂溫控制在約235℃，氣化爐壓力無(wú)明顯波動(dòng)，豎爐壓差維持在40kPa。

在配加油泥球試驗(yàn)期，配加料批重量3%油泥球的條件下，生產(chǎn)運(yùn)行狀況平穩(wěn)，拱頂溫度控制在1050±20℃，豎爐頂溫控制在約250℃，氣化爐壓力無(wú)明顯波動(dòng)，豎爐壓差維持在45kPa。油泥球團(tuán)試驗(yàn)期間豎爐壓差變化見(jiàn)圖2。

圖2 油泥球團(tuán)試驗(yàn)期間豎爐壓差變化

2.2 歐冶爐處置廢舊橡膠

歐冶爐拱頂工作溫度為1000～1100℃，可有效燃燒和裂解橡膠中的含烴物質(zhì)，減少排放物對(duì)環(huán)境的危害。歐冶爐冶煉環(huán)境為還原氣氛。廢橡膠成分中固定碳含量為32.9%、揮發(fā)分含量為62.99%，總碳量約85.2%，廢舊輪胎橡膠成分見(jiàn)表4。廢橡膠在熱解過(guò)程中固定碳和部分未分解的碳進(jìn)入風(fēng)口區(qū)域反應(yīng)。由于廢橡膠揮發(fā)分非常高并且水分和灰分很低，在氣化爐中燃燒可以產(chǎn)生大量CO和H2，其特性與歐冶爐用煤相似，所以用廢橡膠代替煤造氣是非常好的降本和環(huán)保措施。

歐冶爐于2017年5月2日 21：00至5月3日8：00進(jìn)行配加廢舊輪胎工業(yè)試驗(yàn)。

根據(jù)歐冶爐工藝裝備情況和裝料系統(tǒng)要求，歐冶爐使用的廢舊輪胎進(jìn)廠(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表5。

從生產(chǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，廢橡膠塊配加約10kg/t.hm，試驗(yàn)前后，豎爐的圍管壓差和料柱壓差無(wú)明顯變化。廢舊輪胎橡膠試驗(yàn)期間豎爐壓差變化見(jiàn)圖3。

表4 廢舊輪胎橡膠成分

表5 廢舊輪胎進(jìn)廠(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)

圖3 廢舊輪胎橡膠試驗(yàn)期間豎爐壓差變化圖

2.3 歐冶爐處置含鋅燒結(jié)礦

歐冶爐拱頂冷煤氣線(xiàn)有煤氣水洗系統(tǒng)，通過(guò)歐冶爐前期穩(wěn)定運(yùn)行期間的歐冶爐入爐鋅的反應(yīng)及行為研究[2]，歐冶爐約有92%的鋅排出（高爐約80%），排出的鋅約97%通過(guò)煤氣洗滌水污泥排出，剩下3%的鋅進(jìn)入頂煤氣，通過(guò)重力除塵灰和布袋除塵灰排出。利用鋅在歐冶爐的污泥排出行為特點(diǎn)，可以處理高含鋅物料，使之在污泥中富集，最終形成含鋅資源。

歐冶爐于2017年5月17日至5月22日進(jìn)行配加高含鋅燒結(jié)礦工業(yè)試驗(yàn)[3]，整個(gè)過(guò)程持續(xù)6天。

歐冶爐用于試驗(yàn)的含鋅燒結(jié)礦成分見(jiàn)表6。

表6 試驗(yàn)燒結(jié)礦含鋅

通過(guò)對(duì)試驗(yàn)期間配加高含鋅燒結(jié)礦入爐和出爐的鋅負(fù)荷平衡測(cè)算，得出歐冶爐入爐鋅主要來(lái)自原料，占83%。原料中的鋅97%來(lái)自燒結(jié)礦，是歐冶爐鋅負(fù)荷的主要來(lái)源，見(jiàn)圖4、圖5。

歐冶爐含鋅燒結(jié)礦試驗(yàn)期間，污泥中的鋅占排出鋅量的98%，與試驗(yàn)前排出量占比基本一致。試驗(yàn)期間污泥中鋅的富集量最高達(dá)到5.806%，后期陸續(xù)將滯留在爐內(nèi)的循環(huán)鋅排出。

圖4 歐冶爐入爐鋅分布圖

圖5 歐冶爐出爐鋅分布圖

3 結(jié)束語(yǔ)

歐冶爐的生產(chǎn)實(shí)踐及處置固體廢棄物的工業(yè)試驗(yàn)表明，歐冶爐節(jié)能環(huán)保，與鋼鐵廠(chǎng)協(xié)同發(fā)展。

（1）歐冶爐將含有有機(jī)物的漿類(lèi)或油類(lèi)廢棄物，通過(guò)壓球的方式加入歐冶爐無(wú)害化處置，基本無(wú)制約環(huán)節(jié)。

（2）歐冶爐可快速處置已揮發(fā)裂解類(lèi)的有機(jī)物，如橡膠等廢棄物，通過(guò)物料的初步加工，具備入爐條件，不僅可以無(wú)害化處置，還能降低實(shí)際燃料消耗。

（3）獨(dú)特的歐冶爐煤氣水洗系統(tǒng)支持了歐冶爐的除鋅能力，可有效處理廠(chǎng)內(nèi)含鋅粉塵，并通過(guò)煤氣水洗污泥富集排出。

歐冶爐目前進(jìn)行的廢棄物處置試驗(yàn)完全適用于消納鋼鐵企業(yè)內(nèi)部的廢棄物資源，可實(shí)現(xiàn)與鋼鐵企業(yè)的協(xié)同發(fā)展。八鋼下一步擬擴(kuò)大試驗(yàn)范圍，嘗試回收利用城市廢棄物，為城市的綠色發(fā)展貢獻(xiàn)力量。