歐冶爐綠色煉鐵生產實踐

陳若平

（新疆八一鋼鐵股份有限公司煉鐵廠）

隨著八鋼歐冶爐平穩運行，技術突破帶來了產能提升，基于對歐冶爐工藝技術條件理論分析，近幾年在歐冶爐進行了廢棄物處置試驗研究，探索歐冶爐與鋼廠協同發展的綠色煉鐵之路。

1 歐冶爐處置固體廢棄物的優勢

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，氣化爐的拱頂區域為1050℃的高溫區，高達90%的還原氣氛區和350kPa的壓力空間，非常有利于有機物在高溫下的裂解，而氣化爐的爐腹和爐缸為高溫區域，爐腹的風口區域高達3500℃，鐵口區域為1500℃以上的熱態渣鐵，可適應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試驗

與傳統的廢棄物焚燒工藝相比[1]，歐冶爐具備獨特的無害化處置條件。針對歐冶爐處置固體廢棄物的優勢，在歐冶爐開展了消納生活污泥、廠內油泥、含Zn粉塵和廢舊輪胎的工業試驗。工業試驗過程中，爐況順行良好，燃料消耗波動小。工業試驗結果表明,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，具備消納有害元素及處理各種廠內固廢、社會危廢的能力。近幾年歐冶爐消納固體廢棄物的類別見表1，與傳統固廢處置方式對比見表2。

表1 歐冶爐消納廢棄物的情況

表2 傳統焚燒固體廢棄物工藝與歐冶爐處置方式對比

2.1 歐冶爐處置生活污泥和廠內油泥

歐冶爐熱解處置污水處理廠沉淀污泥和廠內油泥：將污泥和油泥與廠內的含鐵灰混合制球，污泥球和油泥球的主要成分見表3；然后通過皮帶運輸加入氣化爐，依靠氣化爐拱頂區域1050℃溫度，在缺氧環境下對污泥和油類物質進行熱解，使污泥和油泥中的有機組分發生大分子斷裂，產生小分子氣體、熱解溶液和碳渣。在熱解過程中污泥和油泥中的有機物成分能轉化成可利用能量形式，其經濟性更好。熱解產生的燃氣可直接作為還原豎爐的還原氣。

表3 污泥球和油泥球的主要成分 %

工業試驗表明：在配加污泥球試驗期，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，生產運行狀況平穩，拱頂溫度控制在1000±20℃，豎爐頂溫控制在約235℃，氣化爐壓力無明顯波動，豎爐壓差維持在40kPa。

在配加油泥球試驗期，配加料批重量3%油泥球的條件下，生產運行狀況平穩，拱頂溫度控制在1050±20℃，豎爐頂溫控制在約250℃，氣化爐壓力無明顯波動，豎爐壓差維持在45kPa。油泥球團試驗期間豎爐壓差變化見圖2。

圖2 油泥球團試驗期間豎爐壓差變化

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，減少排放物對環境的危害。歐冶爐冶煉環境為還原氣氛。廢橡膠成分中固定碳含量為32.9%、揮發分含量為62.99%，總碳量約85.2%，廢舊輪胎橡膠成分見表4。廢橡膠在熱解過程中固定碳和部分未分解的碳進入風口區域反應。由于廢橡膠揮發分非常高并且水分和灰分很低，在氣化爐中燃燒可以產生大量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保措施。

歐冶爐于2017年5月2日 21：00至5月3日8：00進行配加廢舊輪胎工業試驗。

根據歐冶爐工藝裝備情況和裝料系統要求，歐冶爐使用的廢舊輪胎進廠標準見表5。

從生產數據統計分析，廢橡膠塊配加約10kg/t.hm，試驗前后，豎爐的圍管壓差和料柱壓差無明顯變化。廢舊輪胎橡膠試驗期間豎爐壓差變化見圖3。

表4 廢舊輪胎橡膠成分

表5 廢舊輪胎進廠標準

圖3 廢舊輪胎橡膠試驗期間豎爐壓差變化圖

2.3 歐冶爐處置含鋅燒結礦

歐冶爐拱頂冷煤氣線有煤氣水洗系統，通過歐冶爐前期穩定運行期間的歐冶爐入爐鋅的反應及行為研究[2]，歐冶爐約有92%的鋅排出（高爐約80%），排出的鋅約97%通過煤氣洗滌水污泥排出，剩下3%的鋅進入頂煤氣，通過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，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日進行配加高含鋅燒結礦工業試驗[3]，整個過程持續6天。

歐冶爐用于試驗的含鋅燒結礦成分見表6。

表6 試驗燒結礦含鋅

通過對試驗期間配加高含鋅燒結礦入爐和出爐的鋅負荷平衡測算，得出歐冶爐入爐鋅主要來自原料，占83%。原料中的鋅97%來自燒結礦，是歐冶爐鋅負荷的主要來源，見圖4、圖5。

歐冶爐含鋅燒結礦試驗期間，污泥中的鋅占排出鋅量的98%，與試驗前排出量占比基本一致。試驗期間污泥中鋅的富集量最高達到5.806%，后期陸續將滯留在爐內的循環鋅排出。

圖4 歐冶爐入爐鋅分布圖

圖5 歐冶爐出爐鋅分布圖

3 結束語

歐冶爐的生產實踐及處置固體廢棄物的工業試驗表明，歐冶爐節能環保，與鋼鐵廠協同發展。

（1）歐冶爐將含有有機物的漿類或油類廢棄物，通過壓球的方式加入歐冶爐無害化處置，基本無制約環節。

（2）歐冶爐可快速處置已揮發裂解類的有機物，如橡膠等廢棄物，通過物料的初步加工，具備入爐條件，不僅可以無害化處置，還能降低實際燃料消耗。

（3）獨特的歐冶爐煤氣水洗系統支持了歐冶爐的除鋅能力，可有效處理廠內含鋅粉塵，并通過煤氣水洗污泥富集排出。

歐冶爐目前進行的廢棄物處置試驗完全適用于消納鋼鐵企業內部的廢棄物資源，可實現與鋼鐵企業的協同發展。八鋼下一步擬擴大試驗范圍，嘗試回收利用城市廢棄物，為城市的綠色發展貢獻力量。