熔融还原炼铁与高炉炼铁能耗分析

高炉炼铁

高炉是紧密竖炉，其内炉料（矿石、焦炭、熔剂）在自重作用下下降，同时由焦炭和喷吹的煤粉在风口前燃烧形成的煤气在鼓风机压力下上升，这种逆流运动中，使得炉料充分预热，进行还原、熔融、渗碳等一系列物理、化学过程。含铁物料还原过程中，部分参与间接还原（放热反应），部分参与直接还原（吸热反应），因此直接还原比例（直接还原度）与高炉炼铁工序能耗紧密相关，实践表明：高炉内物料约50%参与直接还原。此外，高炉是个高效的能源转化器，即：入炉的焦炭部分燃烧形成煤气，这部分煤气参与间接还原后形成高炉煤气，燃烧其为热风炉供热后，再为高炉供高温热风。热风热量是燃烧约45%高炉煤气而得，因此部分约占高炉炼铁所需热量的20%，高炉煤气得到充分回收利用。

中国高炉炉料结构是高比例碱性烧结矿（烧结矿平均分配比在75%左右）配加少量酸性球团矿或天然块矿。烧结、球团、高炉、炼铁三工序组成的铁前系统，其能耗占钢铁流程总能耗的60%多，其污染物排放占钢铁业流程总排放的90%，而生铁成本占钢铁产品直接生产成本的70%左右。所以钢铁行业要节能、降本，要绿色发展，铁前系统是关键，也是结构性改革的重点，

高炉炼铁工艺已非常成熟，很难出现突破性的技术变革。但随着生产进行，资源尤其是焦煤资源、能耗、污染及温室气体排放等问题会日益突出。

熔融还原炼铁

熔融还原炼铁是非高炉炼铁的分支，污染较轻，且几乎不用日益短缺、昂贵的冶金焦炭，备受全行业关注。其核心是一个还原单元和一个熔炼造气单元（进行终还原及为还原单元供还原气体）。目前受重视的还原设备是竖炉和流化床。竖炉是成熟的还原设备，目前唯一工业化的熔融还原就采用竖炉。

工艺特点对比

长流程高炉炼铁工艺固有不足有：1.必须使用焦炭。2.其副产品高炉煤气由优质焦炭而来。3.炼焦和烧结工序污染严重。4.高炉生产经济规模大，灵活性差。而熔融还原炼铁工艺，其产品和高炉铁水相似可用于转炉炼钢，同时还可解决高炉炼铁工艺的不足之处，尤其是环境影响这点。

成熟且早已工业应用的熔融还原工艺，大大低于高炉的利用系数，对燃料煤要求苛刻，特别是结焦性、固定碳、挥发份等参数搭配合理，同时还需搭配10-15%的焦炭。需使用高品位块矿，造块环节不可或缺。

目前从能耗角度看来，长流程铁前系统能耗暂时是优于熔融还原炼铁工艺的。从全流程角度，并考虑输出煤气合理利用，及综合考虑环境保护，熔融还原工艺的投资低于长流程工艺，其收益要高于长流程工艺。长远看，一旦熔融还原工艺再能耗方面取得突破性进展，其发展前景会更宽广，是未来炼铁工艺的方向。