日本COURSE50項目進展

  日本環(huán)境和諧型煉鐵工藝技術開發(fā)項目COURSE50計劃于2016年6月開始通過試驗高爐進行第一次實證試驗,這是該項目的重要環(huán)節(jié)之一。試驗高爐于2015年建成,目前已經(jīng)進行了試運行。實證試驗是為確立該項目的關鍵點氫還原煉鐵技術,探索最佳的氫氣送風操作條件等。

  試驗高爐位于新日鐵住金君津廠4號高爐附近,鄰接CAT30(二氧化碳分離、回收設備)。目前試驗高爐已通過數(shù)學模型進行立體模擬,從理論上證明了氫還原效果。將在試驗高爐建立與實際高爐相同的溫度、爐內(nèi)條件,以確認能否按照所模擬的形式實現(xiàn)理論效果。試驗高爐高度約6.5m,爐內(nèi)徑1.2m,外周貼有厚度1m的耐火材料,最突出的特點是可在與實際高爐一致的爐內(nèi)條件下進行試驗,且可短期暫停,對類似黑匣子的高爐內(nèi)部進行解體調(diào)查。試驗高爐有一個出鐵口,三個可供吹入熱風、氫系氣體、煤粉的風口,另外各有三個吹入預熱氣體的風口、爐身風口。該試驗高爐于2015年9月底建成,確認設備運行的冷調(diào)試也已完成。2015年12月和2016年2月在與實際高爐相同條件下(原料、爐內(nèi)溫度等)進行了熱試,對從原料裝入、送風到出鐵等一系列工序進行了設備功能的確認。

  在連續(xù)五天,每天24小時的熱試中,平均每天出鐵量達到30—34噸。同時,操作人數(shù)按照運行一座高爐配置,以每兩小時一次的節(jié)奏,每次出鐵5—8分鐘,出鐵3噸左右。第一次出鐵時間為2015年12月8日,高爐利用系數(shù)為3t/(m3.d)左右,比實際高爐的出鐵速度快。鐵水移至專用鋼包中,自然冷卻凝固后從鋼包中取出,對鐵水以及熔渣進行成分分析處理后,作為鐵水使用。熱試過程中,確認可按照模擬實際高爐的形式進行連續(xù)操作,并在第二次與CAT30聯(lián)動試運行約30小時,對設備聯(lián)動性等進行了確認。

  2016年6月以后,此項研究將進行為期一個月的連續(xù)作業(yè)試驗,每年兩次共進行四次。改變作業(yè)條件的連續(xù)作業(yè)試驗每次約一個月(如果包括準備工作在內(nèi),每次時間為3—4個月)。連續(xù)作業(yè)試驗后,計劃對試驗高爐進行拆解,調(diào)查爐內(nèi)殘存原料。停爐后,吹入氮氣利用約兩周時間進行爐內(nèi)冷卻。冷卻后從爐頂掏出原料,對鐵礦石、焦炭外觀、還原狀態(tài)等進行分析。為盡可能多的利用氫還原,吹入氫系氣體,采用現(xiàn)行高爐煉鐵法不采用的從爐身吹入氣體等技術,確立最佳的送風操作,以達到降低碳系原料、碳消耗量的目的。

  在試驗高爐中央操作室采用HMI,和實際高爐一樣通過遠程操作進行原料裝入、送風等,也可對CAT30進行控制。一個操作班次人數(shù)為一名技術人員和八名操作工,共設四個班,從2016財年以后,按照四班三運轉模式運行。

  COURSE50是用氫氣代替部分焦炭,對鐵礦石進行還原,并將高爐煤氣中的二氧化碳進行分離回收,由此實現(xiàn)減少高爐二氧化碳排放量30%的目標。2008財年—2012財年的五年間,該項目的第一階段第一步已經(jīng)完成,確立了關鍵技術。

  目前處于第一階段第二步(2013財年—2017財年),從關鍵技術開發(fā)步入了綜合性技術開發(fā)的階段。第二步的項目費用約160億日元,其中半數(shù)用于試驗高爐的建設。第二步的主要內(nèi)容是建設試驗高爐和開發(fā)出將高爐排放二氧化碳的分離、回收成本控制在2000日元/tCO2的技術。以已建成的高爐為主體,進行最大限度應用氫還原,同時以結合二氧化碳分離、回收技術的形式進行綜合技術評價。2016財年—2017財年的兩年時間進入確定技術穩(wěn)定性階段,之后在進入第二階段后將根據(jù)需要,推進以實用化為目的的開發(fā),爭取2030年實現(xiàn)實用化。