欧冶炉绿色炼铁生产实践

陈若平

（新疆八一钢铁股份有限公司炼铁厂）

随着八钢欧冶炉平稳运行，技术突破带来了产能提升，基于对欧冶炉工艺技术条件理论分析，近几年在欧冶炉进行了废弃物处置试验研究，探索欧冶炉与钢厂协同发展的绿色炼铁之路。

1 欧冶炉处置固体废弃物的优势

欧冶炉气化炉示意图如图1所示。

图1 气化炉示意图

欧冶炉由竖炉和气化炉组成，气化炉的拱顶区域为1050℃的高温区，高达90%的还原气氛区和350kPa的压力空间，非常有利于有机物在高温下的裂解，而气化炉的炉腹和炉缸为高温区域，炉腹的风口区域高达3500℃，铁口区域为1500℃以上的热态渣铁，可适应大部分固体废弃物的分解、还原和分离。

2 欧冶炉废弃物处置的工业试验

与传统的废弃物焚烧工艺相比[1]，欧冶炉具备独特的无害化处置条件。针对欧冶炉处置固体废弃物的优势，在欧冶炉开展了消纳生活污泥、厂内油泥、含Zn粉尘和废旧轮胎的工业试验。工业试验过程中，炉况顺行良好，燃料消耗波动小。工业试验结果表明,由于欧冶炉具有拱顶高温、密闭、还原性气氛且有高温煤气洗涤通道等特点，具备消纳有害元素及处理各种厂内固废、社会危废的能力。近几年欧冶炉消纳固体废弃物的类别见表1，与传统固废处置方式对比见表2。

表1 欧冶炉消纳废弃物的情况

表2 传统焚烧固体废弃物工艺与欧冶炉处置方式对比

2.1 欧冶炉处置生活污泥和厂内油泥

欧冶炉热解处置污水处理厂沉淀污泥和厂内油泥：将污泥和油泥与厂内的含铁灰混合制球，污泥球和油泥球的主要成分见表3；然后通过皮带运输加入气化炉，依靠气化炉拱顶区域1050℃温度，在缺氧环境下对污泥和油类物质进行热解，使污泥和油泥中的有机组分发生大分子断裂，产生小分子气体、热解溶液和碳渣。在热解过程中污泥和油泥中的有机物成分能转化成可利用能量形式，其经济性更好。热解产生的燃气可直接作为还原竖炉的还原气。

表3 污泥球和油泥球的主要成分 %

工业试验表明：在配加污泥球试验期，配加料批重量4%污泥球的条件下，料单中配加熔剂量在36kg/t.hm，生产运行状况平稳，拱顶温度控制在1000±20℃，竖炉顶温控制在约235℃，气化炉压力无明显波动，竖炉压差维持在40kPa。

在配加油泥球试验期，配加料批重量3%油泥球的条件下，生产运行状况平稳，拱顶温度控制在1050±20℃，竖炉顶温控制在约250℃，气化炉压力无明显波动，竖炉压差维持在45kPa。油泥球团试验期间竖炉压差变化见图2。

图2 油泥球团试验期间竖炉压差变化

2.2 欧冶炉处置废旧橡胶

欧冶炉拱顶工作温度为1000～1100℃，可有效燃烧和裂解橡胶中的含烃物质，减少排放物对环境的危害。欧冶炉冶炼环境为还原气氛。废橡胶成分中固定碳含量为32.9%、挥发分含量为62.99%，总碳量约85.2%，废旧轮胎橡胶成分见表4。废橡胶在热解过程中固定碳和部分未分解的碳进入风口区域反应。由于废橡胶挥发分非常高并且水分和灰分很低，在气化炉中燃烧可以产生大量CO和H2，其特性与欧冶炉用煤相似，所以用废橡胶代替煤造气是非常好的降本和环保措施。

欧冶炉于2017年5月2日 21：00至5月3日8：00进行配加废旧轮胎工业试验。

根据欧冶炉工艺装备情况和装料系统要求，欧冶炉使用的废旧轮胎进厂标准见表5。

从生产数据统计分析，废橡胶块配加约10kg/t.hm，试验前后，竖炉的围管压差和料柱压差无明显变化。废旧轮胎橡胶试验期间竖炉压差变化见图3。

表4 废旧轮胎橡胶成分

表5 废旧轮胎进厂标准

图3 废旧轮胎橡胶试验期间竖炉压差变化图

2.3 欧冶炉处置含锌烧结矿

欧冶炉拱顶冷煤气线有煤气水洗系统，通过欧冶炉前期稳定运行期间的欧冶炉入炉锌的反应及行为研究[2]，欧冶炉约有92%的锌排出（高炉约80%），排出的锌约97%通过煤气洗涤水污泥排出，剩下3%的锌进入顶煤气，通过重力除尘灰和布袋除尘灰排出。利用锌在欧冶炉的污泥排出行为特点，可以处理高含锌物料，使之在污泥中富集，最终形成含锌资源。

欧冶炉于2017年5月17日至5月22日进行配加高含锌烧结矿工业试验[3]，整个过程持续6天。

欧冶炉用于试验的含锌烧结矿成分见表6。

表6 试验烧结矿含锌

通过对试验期间配加高含锌烧结矿入炉和出炉的锌负荷平衡测算，得出欧冶炉入炉锌主要来自原料，占83%。原料中的锌97%来自烧结矿，是欧冶炉锌负荷的主要来源，见图4、图5。

欧冶炉含锌烧结矿试验期间，污泥中的锌占排出锌量的98%，与试验前排出量占比基本一致。试验期间污泥中锌的富集量最高达到5.806%，后期陆续将滞留在炉内的循环锌排出。

图4 欧冶炉入炉锌分布图

图5 欧冶炉出炉锌分布图

3 结束语

欧冶炉的生产实践及处置固体废弃物的工业试验表明，欧冶炉节能环保，与钢铁厂协同发展。

（1）欧冶炉将含有有机物的浆类或油类废弃物，通过压球的方式加入欧冶炉无害化处置，基本无制约环节。

（2）欧冶炉可快速处置已挥发裂解类的有机物，如橡胶等废弃物，通过物料的初步加工，具备入炉条件，不仅可以无害化处置，还能降低实际燃料消耗。

（3）独特的欧冶炉煤气水洗系统支持了欧冶炉的除锌能力，可有效处理厂内含锌粉尘，并通过煤气水洗污泥富集排出。

欧冶炉目前进行的废弃物处置试验完全适用于消纳钢铁企业内部的废弃物资源，可实现与钢铁企业的协同发展。八钢下一步拟扩大试验范围，尝试回收利用城市废弃物，为城市的绿色发展贡献力量。