煤基直接還原煉鐵技術及非高爐煉鐵能耗分析

1、煤基直接還原煉鐵技術及非高爐煉鐵能耗分析摘 要：非高爐煉鐵技術或稱非焦煉鐵技術是當今鋼鐵生產工藝中最受關注的技術之一。依產品的形態(tài)不同,非高爐煉鐵技術可分為熔融還原與直接還原兩種工藝方法。直接還原是以非焦煤為能源,在不熔化不造渣的條件下,原料保持原有物理形態(tài),鐵的氧化物 經還原獲得以金屬鐵為主要成分的固態(tài)產品的技術方法。直接還原煉鐵工藝分為氣基直接還原和煤基直接還原,氣基直接還原煉鐵工藝是最主要的直接還原煉鐵技術，其產量占到直接還原煉鐵的 90左右，煤基直接還原煉鐵，目前以回轉窯為主，也是最主要的煤基直接還原煉鐵工藝。關鍵詞：非高爐煉鐵； 直接還原； 熔融還原； 煤基； 氣基近代高爐已有數百年

2、歷史，其工藝已達到相當完善的地步。高爐反應器的優(yōu)點是熱效率高、技術完善,設備已大型化、長壽化,單座高爐年產鐵最高可達400 萬t左右,一代爐役的產鐵量可達5000萬t以上,可以說,沒有現代化的大型高爐就沒有現代化的鋼鐵工業(yè)大生產。但是在它日益完善和大型化的同時，也帶來了流程長、投資大以及污染環(huán)境等問題。高爐工藝流程存在以下問題:一是高爐必須要用較多焦炭,而煉焦煤越來越少,焦炭越來越貴;二是環(huán)境污染嚴重,特別是焦爐的水污染物粉塵排放燒結的SO2粉塵排放,高爐的CO2排放很高；三是傳統煉鐵流程長,投資大；四是從鐵、燒、焦全系統看重復加熱、降溫,增碳、脫碳,資源、能源循環(huán)使用率低,熱能利用不合理。高

3、爐法雖然仍是當今煉鐵生產的主體流程,但非高爐煉鐵法已成為煉鐵技術發(fā)展的方向。非高爐煉鐵技術或稱非焦煉鐵技術是當今鋼鐵生產工藝中最受關注的技術之一。依產品的形態(tài)不同,非高爐煉鐵技術可分為熔融還原與直接還原兩種工藝方法。隨著世界上廢鋼鐵積累日益減少，電爐流程迅速發(fā)展，這就要求采用直接還原新工藝，生產出的海綿鐵供電爐煉鋼。此外，由于煉焦煤資源日漸短缺，焦爐逐漸老化以及人們對焦爐污染日益關注，八十年代以來，各發(fā)達國家紛紛謀求開發(fā)另外的無焦煉鐵工藝熔融還原，其中Corex流程已實現工業(yè)化生產。綜合起來看，當前煉鐵工藝正朝著少焦或無焦煉鐵方向發(fā)展，而直接還原與熔融還原技術正適合這種發(fā)展方向。所以說我國應適

4、度發(fā)展直接還原與熔融還原技術。直接還原是以非焦煤為能源,在不熔化不造渣的條件下,原料保持原有物理形態(tài),鐵的氧化物 經還原獲得以金屬鐵為主要成分的固態(tài)產品的技術方法。熔融還原是以非焦煤為能源,鐵礦物在高溫熔融狀態(tài)下完成還原過程,獲得液態(tài)鐵水的技術方法。由于優(yōu)質廢鋼資源的短缺，海綿鐵作為電爐鋼重要的原料之一受到重視與發(fā)展。直接還原煉鐵工藝分為氣基直接還原和煤基直接還原,氣基直接還原煉鐵工藝是最主要的直接還原煉鐵技術，其產量占到直接還原煉鐵的 90左右，氣基直接還原煉鐵使用天然氣重整制備高質量的富氫氣體（75%H225%CO）作為還原劑，以豎爐作為還原反應器，氣固充分接觸，還原反應與熱量交換好，因此

5、，反應器效率高，噸鐵能耗低。由于我國的天然氣資源短缺，難以用于生產海綿鐵。直接還原的產品直接還原鐵(DRD是鐵氧化物在不熔化、不造渣且在固態(tài)下還原生成 的金屬鐵產品。為提高產品的抗氧化能力和體積密度, DRI熱態(tài)下擠壓成形的產品稱為熱壓塊( HBI) , DRI冷態(tài)下擠壓成形的產品稱為DRI壓塊。煤基直接還原煉鐵，目前以回轉窯為主，也是最主要的煤基直接還原煉鐵工藝，另外還存在隧道窯直接還原煉鐵工藝，近年來，以處理鋼鐵廠廢棄物的轉底爐工藝，我國也在嘗試變成直接還原煉鐵工藝。1 煤基直接還原煉鐵的幾種工藝1.1 回轉窯工藝目前，在全世界的煤基直接還原煉鐵工藝中，回轉窯流程約占煤基直接還原煉鐵總產量

6、的 95以上。回轉窯工藝有三種，分為一步法、二步法和冷固結球團法。“一步法”是指把細磨鐵精礦造球，在鏈篦機上經干燥、900 預熱，直接送入回轉窯進行固結和還原，所有工序在一條流水線上連續(xù)完成。 “二步法”是將上述工藝過程分兩步來完成，即先把鐵精礦造球，經 1300高溫氧化焙燒，制成氧化球團；然后再將氧化球團送入回轉窯進行還原；兩個工藝可以分別在兩地獨立進行，故稱“二步法”。冷固結球團法是在磁鐵礦精粉中加入少量特制的復合型粘合劑造球，在 200左右干燥固結，然后送入回轉窯進行還原，省去了高溫焙燒氧化固結過程?；剞D窯法最著名的為SL-RN流程，是由SL流程和RN流程結合而成的。開發(fā)者為加拿大的St

7、eel Co Ltd、德國的Lurgi A. G.、美國的Republic Steel有限公司和National Lead公司，S、L、R、N 即這四個開發(fā)者的首字母。該流程于1954 年開發(fā)完成，在 1969 年實現工業(yè)化，在澳大利亞建成第一座30mSL-RN工業(yè)回轉窯，之后得到了較快的發(fā)展。1.2 隧道窯工藝隧道窯法是由E·Sieurin于1908年發(fā)明的。它使用外熱式反應罐和隧道窯，窯體可分為加熱、還原和冷卻三個區(qū)域。在還原段裝有燃燒器，以液體或氣體燃料為能源使還原段溫度保持在1200左右，還原段高溫爐氣向加熱段流動，對反應罐進行預熱，使其溫度隨著向還原段的逐漸接近而逐步提高。

8、臺車進入還原段后，煤氣化反應放出大量CO，使礦粉得到還原，生成海綿鐵。還原完成后，臺車進入冷卻段，冷卻段中有一股由吸入的冷空氣形成的氣流，在氣流中，密封的反應罐逐步冷卻至常溫。出窯后，將海綿鐵取出，去掉殘煤和灰分即可得到產品。該工藝可用于生產粉末冶金用鐵粉和海綿鐵。反應罐的材質多為SiC或黏土，SiC 罐耐用，導熱性好，成本較高；黏土罐造價低，但性能較差。反應罐內礦粉和還原劑分層裝入罐內，還原劑采用煤粉，混入石灰石粉作為脫硫劑。隧道窯生產工藝的特點：（1）原料、還原劑、燃料容易解決；（2）生產工藝易掌握，生產過程易控制；（3）設備運行穩(wěn)定，產品質量均勻。窯爐是海綿鐵生產的關鍵設備。2004 年

9、之前，我國部分海綿鐵生產廠家從倒焰窯改為煤燒隧道窯，使還原工段設備檔次上升了一個臺階。但煤燒隧道窯存在環(huán)境污染、能耗高等問題，根據國家的環(huán)保政策，隧道窯煤氣化已勢在必行，2005年開始，我國新上的海綿鐵項目絕大部分采用了煤氣，加之國家行業(yè)管理部門提倡鼓勵新上長窯、大窯，以形成規(guī)模經濟、降低能耗和提高經濟效益，在這種背景下，新一代大型煤氣隧道窯應運而生。煤基隧道窯還原主要用于生產高純鐵粉，金屬化率要求大于 95，因此，造成特殊的布料方式（環(huán)行布料）， 傳統煤基隧道窯還原窯內溫度控制在1180 1200，噸鐵煤耗高達1500kg，罐材壽命短、冶煉周期長（約 4050 h，包括預熱、加熱與冷卻段）。

10、1.3 轉底爐技術1.3.1 Fastmet 工藝轉底爐起源于環(huán)形加熱爐，原用于軋鋼鋼坯的加熱，近年來被移植用于鋼鐵廠粉塵的處理，進而演化成煉鐵設施。轉底爐可用于生產金屬化球團礦，為鋼鐵公司處理粉塵。Fastmet流程主體設備是轉底爐 。轉底爐呈密封的圓盤狀，爐底在運行中以垂線為軸作旋轉運動。兩側爐壁上設有燃燒器為爐內提供所需熱量。利用粉狀還原劑和粘結劑與鐵精礦混合均勻制成球團，經干燥后送入轉底爐，均勻地鋪放于旋轉的爐底上。隨著爐底的旋轉，含碳球團被加熱到12501350 ，經過 1020 min的還原得到海綿鐵。海綿鐵通過出料螺旋連續(xù)排出爐外，溫度約為1000 。根據需要，可將出爐后的海綿鐵

11、熱壓成塊或使用圓筒冷卻機冷卻，也可熱裝入熔煉爐處理成鐵水(Fastmet和熔煉聯合被稱為 Fastmelt 工藝)。燃料(天然氣、油、煤)和預熱空氣通過燒嘴進入爐內燃燒 (包括還原氣相產物CO 的燃燒)，產生還原所需的足夠溫度和熱量。燃燒廢氣逆向流動，最后從加料口的排氣口排出，經二次燃燒、熱交換和洗滌除塵后從煙囪排出。Fastmet 的基本還原原理是將燃燒著的火焰的高溫經爐壁通過輻射傳給料層，使含碳球團中的鐵礦粉在高溫下被其中的碳/揮發(fā)分還原。含碳球團的還原過程比較復雜，因為煤不僅作為固體還原劑，而且其揮發(fā)分具有氣體還原劑的特點。揮發(fā)分中含有的少量H2 和CO可以直接作為還原劑，大部分的碳氫化

12、合物裂解后生成的H2 和C也可作為還原劑。在研究含碳球團的還原時，重點都集中在碳的還原作用上，往往忽略了揮發(fā)分的還原作用。試驗結果證明，隨溫度的升高，含碳球團的還原過程應該包括三部分：揮發(fā)分的熱解；鐵氧化物被揮發(fā)分中CO 和H2以及其裂解產物H2 和C還原；鐵氧化物被碳還原。此方法可應用于以下幾個方面。（1）用鐵精粉生產DRI或HBI將鐵精粉與煤粉混合壓球后加入轉底爐，球團在爐內受控的還原氣氛中被加熱。當達到反應溫度時，鐵氧化物被還原為金屬鐵。反應所需的熱能全部由煤提供。從轉底爐出來的海綿鐵帶有較多顯熱，可采用熱壓塊工藝加工為熱壓塊鐵，以便運輸與存儲。該法生產的熱壓塊鐵TFe含量達92%，金屬

13、化率高達 95%，C含量約4%，脈石含量約2.4%，S含量僅為0.04%，可見其品質純凈，脈石與硫等雜質含量很低，可作為優(yōu)質廢鋼的理想替代品。而且與廢鋼相比，其質量均勻穩(wěn)定，波動小，對于煉鋼生產極為有利。（2）回收電爐除塵灰與軋鋼鐵鱗電爐除塵灰與軋鋼鐵鱗的特點是含有較多非鐵金屬的氧化物，如鋅、鉛、鎘等，被美國環(huán)保部門定為有害物質，稱作 KO61。在干鐵法工藝處理過程中，這些非鐵氧化物將以氣態(tài)逸出，并在后續(xù)的煙氣處理裝置中予以收集，此時 KO61 已轉化為提煉有價值非鐵金屬的原料。轉底爐中ZnO的脫除率高于95%，生成的海綿鐵金屬化率高達91%。轉底爐焙燒含鋅粉塵時以氣態(tài)逸出的非鐵金屬氧化 物在

14、尾氣處理過程中，由布袋除塵器收集，其成分以ZnO為主，可作為提煉鋅的原料使用。（3）回收傳統鋼鐵廠廢棄物傳統鋼鐵廠廢棄物包括轉爐除塵灰，軋鋼鐵鱗，熱軋污泥，連鑄氧化鐵皮及高爐粉塵與污泥。這些物質總體來說碳的含量很高，與電爐除塵灰相比，鋅含量較低，而鉛、鎘等含量極少。由于原料中的鐵與碳含量較高，在經過轉底爐焙燒后，生成的海綿鐵金屬化率高于90%，其尾氣收塵富含ZnO，可予以回收提煉，增加收入來源。1.3.2 ITmk3法ITmk3法這是 Midrex 及其母公司神戶制鋼1996年9月提出的一種第三代煉鐵技術。該技術基于Fastmet工藝，利用粉礦與煤粉制成含碳球團，然后把球團裝入轉底加熱爐內，加

15、熱到 13001500 ；球團被還原和熔融，使珠鐵與渣分開，珠鐵中不含雜質。冶煉過程僅用10 min，即可生產出高純珠鐵供電爐使用。ITmk3 技術適用于多種類型的鐵礦和煤種，可利用鐵粉礦和低品位含鐵原料(磁鐵礦、赤鐵礦或含鐵粉塵)一步處理生產出直徑 1020 mm 的優(yōu)質珠鐵，取消焦爐和燒結裝置，使投資成本降低。ITmk3法在中試階段，曾用多種鐵氧化物生產出珠鐵；可用煤粉、石油焦、焦粉或其他固體的、液體的或氣體的還原劑。 用ITmk3技術生產出的珠鐵產品不會再氧化或粉化，所以比DRI和HBI產品更便于管理、運輸；產品中碳的質量分數為2.5%3.5%，硅、錳和磷的含量取決于原材料，而硫的含量則

16、取決于還原劑的硫含量。日本神戶制鋼所 2002 年宣布，該項目計劃在美國明尼蘇達州開工興建一所示范工廠進行ITmk3法實證實驗，但至今未報道結果。ITmk3法也面臨解決工程問題。1.3. 3 Inmetco 工藝 德國曼內斯曼·德馬格公司獲得Inmetco技術推廣許可后,在基礎研究和工程化方面都在 Fastmet工藝上做了大量工作和多方面改進。其工藝優(yōu)點如下:（1）球團裝料防止結塊和不均;（2）高溫段燃燒采用扁燒嘴,均勻溫度分布; （3）防止局部過熱和控制爐膛氣氛;（4）改摩擦傳動代替齒輪條傳動 ,提高運行可靠性;（5）卸料系統開發(fā)出新的金屬收集和運輸裝備;（6）高溫廢氣通過換熱生產

17、高壓蒸汽 ,低溫廢氣預熱助燃空氣; 廢氣和物料余熱被回收和利用 ,實現高能量利用率(> 80 %); ( 7) 實現污染排放量最小化( 廢氣中 SO x < 50 mg/m3 , NO x < 200 mg/m3),無液態(tài)廢物。公司并將該工藝和埋弧式電弧爐結合,延伸發(fā)展為一種生產鐵水的新工藝, 即Redsmelt。 在美國印第安納州 Iron Dynamics 公司( SteelDynamics 公司的子公司)建成年產60萬t 還原鐵的生產線。該生產線的轉底爐直徑50 m ,環(huán)寬7m。轉底爐生產的熱還原鐵直接進入埋弧電爐 ,生產鐵水供Steel Dynamics公司的電爐使用

18、。1999年4月投入試運行, 1999 年12月恢復生產。2000 年, 君津廠用 Immetco 法建成年處理能力18萬t的直接還原生產線。德國的曼內斯曼鋼鐵公司已獲得 Inmetco 工藝的使用權, 擬用此工藝在德國建造一座直徑 28m的環(huán)形轉底爐 ,處理從歐洲各鋼鐵公司回收的含金屬粉塵和廢料 。1.3.4 DRyIron 工藝 Maumee R &B 公司的專利技術已命名為 DRyIron 法 ,它克服了通常煤基還原帶來的粉化、脈石含量高、硫高、金屬化率低等缺點。M R&E 公司在美國俄亥俄州匹茲堡的試驗廠進行的大量工業(yè)試驗表明 ,該工藝不僅可用鐵精礦粉為原料生產質量穩(wěn)定

19、的海綿鐵或熱壓塊鐵 , 而且同樣適用于鋼鐵廠各類含鐵廢棄物的回收利用。DRylron 法簡化了原料準備,用壓塊代替造球,不需要將原料磨得很細和加入較多水分, 含碳鐵氧化物壓塊后不經干燥直接入爐焙燒。 其工藝優(yōu)點如下: ( 1) 用鐵精礦粉生產海綿鐵( DRI)或熱壓塊鐵( HBD)作原料。其產品質純凈,脈石與硫等雜質含量很低。而且與廢鋼相比,其質量均勻穩(wěn)定,波動小,對于煉鋼生產極為有利。( 2)回收電爐除塵灰與軋鋼鐵鱗,雜質金屬去除率高。雜質中的金屬元素:鉛、鋅、鎘等被有效去除。( 3) 回收傳統鋼鐵廠廢棄物。傳統鋼鐵廠廢棄物包括轉爐除塵灰、軋鋼鐵鱗、熱軋污泥、連鑄氧化鐵皮及高爐粉塵與污泥。這

20、些物質總體來說碳含量很高,與電爐除塵灰相比,鋅含量較低, 而鉛、鎘等含量極少。處理后,其產品金屬化率高, Zn、Pb含量大幅度降低。( 4) M R &E公司的低NO x控制專利技術處理尾氣,從而使其對環(huán)境的污染降至最低限度。1.3.5 Comet 工藝 1997年4月,比利時冶金研究中心( CRM)提出的 Comet( coal -based metallization)工藝。與其它轉底爐直接還原工藝如 Inmetco 和 Fastmet的區(qū)別在于完全取消了造球工藝, 直接將烘干后的粉狀氧化鐵料和還原劑多層相間地布在轉底爐床上,即一層還原劑、一層礦石的方式布料。通過安裝在爐子出口處的

21、篩分機, 很容易將直接還原鐵與富余的煤粉、石灰、煤的灰分和硫化鈣分離。生產的海綿鐵硫含量低于0.05 %,脈石含量約為5 %。該種海綿鐵特別適合于用作電弧爐原料。Comet 工藝的爐溫高, 生產出直接還原鐵易于運輸和儲存。試驗室研究表明, Comet工藝生產的海綿鐵金屬化率可達90 %,生產率低的損失可由不安裝造塊設備來補償。而硫含量僅為0. 04 %0. 05 %, 解決了產品硫含量過高的問題。 由于傳熱條件不如Inmetco 和Fastmet 工藝, 物料將在爐內停留更長時間, 影響產量。 Comet 法至今難于實現工業(yè)化。盧森堡 Paul Wurth 公司已獲得將此工藝用于商業(yè)性開發(fā)的許

22、可證,后續(xù)的工業(yè)化研究正在進行。2 煤基直接還原煉鐵現狀及問題2.1 煤基直接還原鐵生產現狀2.1.1 世界煤基直接還原鐵生產概況 據統計,1980年全球直接還原鐵(海綿鐵)的產量僅為728萬t,2006年約為5980萬t。平均年增長率在8%以上。印度連續(xù)四年為最大的直接還原鐵生產國,2006 年產量接近 1500 萬 t ,同比增長35%,占世界總產量的 25%,委內瑞拉以產量860萬t位居第二 ,伊朗以產量 690 萬t位居第三 ,墨西哥以產量620萬t位居第四,沙特阿拉伯以產量360萬t位居第五。2006 年上述5國直接還原鐵產量占世界總產量的2/3。到2008年底還有一些新增產能將投放

23、市場。同時還醞釀再建幾個大型直接還原鐵廠,全球直接還原鐵廠家數量不斷壯大 。圖1 國際鋼協統計的 19942006年世界直接還原鐵產量2.1.2 我國煤基直接還原鐵生產概況 我國直接還原鐵需求量如果按電爐鋼產量占鋼總產量的20%計,則我國電爐鋼產量應達到8000萬t以上,電爐鋼原料中按使用20%直接還原鐵計算,則年需直接還原鐵1600萬t以上,約為目前世界直接還原鐵總產量的1/3 1/4。我國DRI產量從2002年開始以每年約10 萬t的速度增長,大于2001年以前的增長速度,但總產量仍較低,2005年DRI產量僅為50萬t ,與印度2006年的1492.0萬t DRI 產量相比,仍有很大差距

24、。2002 年,我國從國外進口直接還原鐵(海綿鐵)130萬t,2003年進口量達250萬t。但目前國外普遍控制海綿鐵出口，進口量逐漸減少。2006 年,我國進口直接還原鐵及其他海綿鐵塊團31.37萬t ,比去年同期下降了58.08%。而我國的直接還原鐵的需求量巨大,國內直接還原廠不能滿足國內巨大的需求量。2.2 煤基直接還原煉鐵的綜合分析主要煤基直接還原煉鐵工藝的特點和技術參數見表1。用長期穩(wěn)定工業(yè)生產珠鐵的實踐證明其技術經濟可行性。表1 各種煤基直接還原煉鐵工藝指標項目 回轉窯 隧道窯 Fastmet處理原料 球團、冷固結球團 粉礦 含碳球團粉料處理設備 氧化球團或冷固結球團工序 無 制備含

25、碳球團工序主體還原設備 回轉窯 隧道窯 轉底爐氣體溫度/ 1000 1180 14001600礦的溫度/ 1000 1000 12501350尾氣熱能利用 換熱器 無 換熱器金屬化率/% 90 93 80全鐵/% 約86 約88 6070金屬鐵/% 80 82 5060噸鐵煤耗/kg 1000 1500 1100產品用處 電爐、轉爐煉鋼 電爐、轉爐煉鋼 專門電爐、或少量加 入轉爐、電爐 產能(海綿鐵） 最大達15萬t 目前最大2 萬t 目前最大20 萬t作業(yè)率 中 高 低投資 大 小 大由表1 可見，目前的各種煤基直接還原煉鐵的能耗都是相當高的，因此，目前只作為氣基海綿鐵的補充，全球產量不足6

26、00萬t。其根本原因是目前的各種工藝并不是完善的，存在不少問題。回轉窯反應溫度低（由于結圈等原因不能高），導致動力學條件變差，停留時間長，散熱大，噸鐵煤耗達到1000kg左右。 從能量利用角度，過多的煤氣還需換熱加以利用。隧道窯通過罐裝礦粉，可省去造球工藝，但是罐子傳熱只能通過對流與傳導換熱方式，因此，停留時間長，熱損失大，同時罐子、海綿鐵的余熱、廢氣熱量尚未得到利用，導致煤耗高達1500 kg/t海綿鐵。轉底爐由于溫度高，反應速度快，但熱能利用率差，噸鐵實際煤耗居高不下。諸多原因導致煤基直接還原煉鐵的發(fā)展受到挫折，發(fā)展煤基直接還原煉鐵工藝任重而道遠。2.3 煤基直接還原煉鐵工藝的現狀主要結果

27、如下：（1）現有各種煤基直接還原煉鐵工藝都存在反應速度慢、能耗高的問題，目前只作為氣基海綿鐵生產的補充。（2）目前煤基直接還原煉鐵最大的問題是固態(tài)條件下的還原反應效率過低， 提高鐵礦低溫反應性能是煤基直接還原煉鐵走向成功、高效、環(huán)保的關鍵所在。（3）現有的煤基直接還原煉鐵工藝，距低能耗、低污染的煉鐵目標相差甚遠，發(fā)展節(jié)能減排型煤基直接還原煉鐵任重而道遠。3 非高爐煉鐵與高爐煉鐵能耗對比3.1 高爐能耗分析(1）高爐是個高效化的豎爐。高爐生產是個煤氣和爐料逆向運動的反應器。高熱值的煤氣從爐缸均勻地上升，而爐料從爐頂按一定規(guī)律布料后連續(xù)下降。由于高爐是具有一定高度的豎爐，爐料在這個豎爐中可以得到充

28、分地預熱、還原、熔融、滴落、生鐵在爐缸內滲碳以及爐渣和生鐵的改性等物理化學過程。在高爐內能源得到合理充分利用。所以，目前我國高爐煉鐵的能耗可以在410kg標準煤/t左右。在轉底爐中被還原的球團，大多數是中上層受到煤氣加熱和還原，而在底部接觸煤氣就較弱。所以，在轉底爐中，只能布一層球團。如果有球團布二層以上的現象，在底部的球團就幾乎接觸不到還原氣和熱量，也就不能被充分還原。因此，轉底爐的能耗要比高爐高，且球團的質量是不均勻，生產規(guī)模也有限制。但是，作為處理含有害物質的塵泥是有利的。(2)爐料在高爐內有一半左右是進行間接還原，有利于節(jié)能。煉鐵學理論說明，鐵礦石進行直接還原是吸熱反應，間接還原是放熱

29、反應。爐料在高爐內約有50%的爐料是進行間接還原反應。所以，高爐煉鐵要比直接還原鐵工藝要少用能源。(3)高爐是個高效能源轉化器。在高爐內焦炭是起5個作用:一是與氧氣反應生成CO,CO2，同時放熱，是煉鐵的主要熱量來源;二是也為鐵礦石還原提供充足的碳和CO，是還原劑的來源;三是焦炭在高爐內是起骨架作用，支撐著爐料，同時起著透氣窗的作用，使煤氣在高爐內可以均勻、阻力較小地運動;四是焦炭還對生鐵起到滲碳作用，可以使生鐵質量合格，實現生鐵中的鐵、碳平衡;五是焦炭在爐缸中有填充作用。高爐休風時，爐缸是被焦炭填滿，使爐缸內有較大的空間，有利于快速恢復生產。 焦炭在高爐內少部分轉換為煤氣，熱風爐的熱風熱量是

30、依靠燃燒45%左右高爐煤氣而獲得的。熱風熱量占高爐煉鐵所需熱量的19%左右。所以說高爐是個高效能源轉化器，有能源轉換功能。高爐煤氣得到充分回收利用(去燒熱風爐)是高爐能源利用效率高的表現。3.2 非高爐煉鐵工藝能耗分析非高爐煉鐵工藝的能耗高主要問題是大量高熱值煤氣如合科學合理充分利用。煤氣去發(fā)電的能源利用率只有32%一42%，在能源利用率和成本核算上是不合適的，且增加較大投資和運行費。我國一些企業(yè)擬采用煤造氣，建設直接還原生產線。煤造氣在技術上是過關了，但是在能源利用率和成本核算上是不合適的。富余煤氣去發(fā)電的能源利用率只有32% -42%，在總能耗上降不下來，成本上升，經濟上要虧本。目前，我國大多數直接還原生產線的能耗和成本較高，經營困難，說明尚有較多要改進的地方。非高爐煉鐵所用的氣源需另外供應。煤基直接還原工藝是要建設