废塑料作为高炉辅助喷吹燃料的综合利用（三）

　　高炉喷吹废塑料对高炉生产的影响   
　　高炉喷吹废塑料是将废塑料处理、加工成适当尺寸的颗粒，通过高炉风口随热风喷入高炉炉缸，在回旋区与焦炭、煤粉或重油一起燃烧生成煤气，煤气与炉料逆行上升，完成高炉的物理化学过程。由于废塑料的化学成分组成不同于重油和煤粉，因而对高炉生产的影响也有其特点。废塑料喷吹可有效地利用废塑料的热能和化学能，降低高炉炼铁成本，减少资源、能源的消耗，减少环境污染。   
　　1．喷吹废塑料可以满足高炉冶炼的要求   
　　废塑料是由碳氢聚合物和一些添加剂组成，在成分组成上和煤、重油有相似之处，但氢含量略高。废塑料燃烧、气化产物中，H2／C0的比值远大于喷煤时的比值，这对高炉冶炼是有利的。   
　　日本Minoru　ASANVMA，Tatsuro　ARIYAMA，Michita　SATO等人对高炉喷吹废塑料的燃烧和气化行为的研究表明：废塑料喷入高炉炉缸，由于废塑料是由单一化合物组成得大分子化合物，具有致密的组织结构，其燃烧状况与煤粉不同，热传导性差，是通过颗粒表面熔融、热分解的过程逐渐燃烧。废塑料的着火点与粒度和处理方式有关，其燃烧率随着粒度的增大而升高，聚集颗粒的燃烧效率低于破碎颗粒。   
　　当向高炉中喷吹燃料时，必然会降低理论燃烧温度。喷吹废塑料也不例外，其对炉缸燃烧温度的影响介于煤和重油之间，因而，通过提高鼓风温度和富氧，就可弥补炉缸燃烧温度的下降。同时，调节喷吹量，也可达到下部调节的作用。   
　　废塑料在高炉中分解产生的C1—C4的碳氢化合物及焦油的含量与喷煤时相似，而塑料分解产生的焦油对清洗系统的粘堵等问题比喷煤时要低。   
　　通过对高炉中CO2峰及温度峰的比较：废塑料喷吹(2mm～4mm)与喷吹煤粉不同，氧气在距风口约100mm处还有残留，与全焦冶炼接近；而喷吹煤粉时，氧气在距风口约100mm处几乎完全消耗完毕，表明煤粉燃烧焦点(最高温度位置)在接近风口侧。温度曲线也反映出相同的结果。因而，喷吹废塑料后，炉缸初始煤气流分布与全焦冶炼接近，对高炉操作的影响较小。   
　　当喷吹塑料颗粒时，无论在高炉的中心位置、中间位置还是高炉周边位置，氢气的含量都比正常操作有所增加。当塑料粒度为0.21mm～1.Omm时，氢气更多的集中在中间位置和周边位置；而塑料粒度为10mm氢气更多集中在中心位置和中间位置。这是因为粒度粗大的塑料颗粒，可以保留到燃烧区后部。在燃烧区后部，塑料颗粒最终气化、燃烧完毕，因而产生的HQ，可以到达炉体中心位置。   
　　2．喷吹废塑料可有效地节约资源，降低生产成本   
　　焦炭是高炉炼铁的主要燃料，随着炼铁生产规模的扩大和生铁需求量的增加，焦炭的供应量日趋紧张。这不仅由于炼焦煤供不应求，而且储量也非常有限。有资料显示，中国焦煤保有量已从1987年的30.65%下降到1996年的25.61%，炼焦煤资源不仅短缺而且还在不断减少。因此为了节约炼焦用煤，开发各种替代能源势在必行。   
　　高炉喷吹煤粉可以取代冶炼中昂贵的焦炭量约25%～40%，喷吹0.9～1.0吨煤粉可代替约1.4吨炼焦煤。日本NKK试验表明，废塑料对焦炭的置换比为1：1，高于煤粉对焦炭的置换比，因而可以有效的替代焦炭，从而缓解焦煤资源的短缺，降低高炉炼铁的成本，同时还可降低焦炭生产过程的CO2气体排放量。因此高炉喷吹废塑料是高炉冶炼节约资源，降低成本的有效技术手段，同时开发了废物利用的新途径，实现了资源的循环利用。德国不莱梅钢厂两座高炉喷吹废塑料，每月喷吹废塑料取代3000吨重油，并且实行了全年喷吹废塑料，其喷吹废塑料结果表明，喷吹废塑料比喷煤和喷重油更便宜。日本NKK公司Keihin工厂1999年度喷吹废塑料45000t／y，吨铁喷吹废塑料13.3kg／thm，吨铁喷煤增加14.7kg／thm，吨铁降低焦比28.1kg／thm；整个高炉和焦炉系统节约能源3.633*105Gcal／y，相当于工厂全年能耗的1.47%。   
　　3．喷吹废旧塑料可有效改善环境状况   
　　高炉喷吹废塑料可以充分利用生活垃圾中废塑料的热能和化学能，解决了废塑料添埋难以降解的问题，消除“白色污染”，改善城市环境，是处理废塑料的有效手段。   
　　废塑料喷入高炉，由于其氢碳比高于煤粉、重油和焦炭，在高炉冶炼过程中，减少了CO2的产生量；又由于废塑料在冶炼过程中取代焦炭，降低了焦比，相当于减少了焦炉的CO2，排放量。NKK公司喷吹废塑料的实验结果表明，当废塑料喷吹量为200千克/小时，CO2的发生量减少12%。Keihin工厂1999年由于喷吹废塑料，年节省焦炭50000吨，相当于焦炉年减少排放C02158000吨；由于废塑料喷吹减少碳的输入量3.5kg／thm，年减少C02排放量44000吨；总计年减少CO2排放量202000吨。由此可见，高炉喷吹废塑料可有效地减少炼铁系统温室气体排放，减轻环境负荷。   
　　结语   
　　高炉喷吹废塑料作为高炉喷吹燃料技术，能解决废弃塑料造成的环境污染，与其他几种回收利用废塑料技术相比较，该技术对废塑料的品质要求较低，处理废塑料的规模大，能源利用率高；满足高炉冶炼的要求，可充分利用废塑料的热能和化学能，有效降低高炉炼铁成本，减少炼铁系统温室气体排放，是兼顾社会效益、环境效益和生产效益的综合利用技术，应尽快推广应用。  
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