建立高爐的CO2減量技術是當務之急。將高爐減排CO2的有效方法是削減還原鐵礦石所需熱量,即將大吸熱的直接還原轉換為間接還原。基於這個觀點,日本COURSE50計畫以削減高爐用碳10%為目標,利用試驗高爐,進行了向高爐吹入氫氣、採用爐頂氣體循環和使用高還原性燒結礦的CO2減排效果的檢證試驗。
檢證試驗使用爐容為12立方公尺的試驗高爐。檢證試驗進行了三種操作試驗:A操作是從風口吹入COG(焦爐煤氣)、B操作是從風口吹入COG並採用爐頂氣體循環,以及C操作的從風口吹入COG和採用爐頂氣體循環以及使用高還原性燒結礦。檢視了各種操作與基準操作相比的CO2減排效果。
這裡的爐頂氣體循環是,將去除CO2、H2O的爐頂氣體(RG)從爐身風口吹入高爐。設定煤粉吹入量、COG吹入量、RG吹入量,調整焦比,使鐵水溫度達到1450℃。各種操作連續進行24h,提取其間送風條件基本保持穩定情況下的各作業參數,求出各作業參數平均值,進行綜合熱物質平衡解析。
根據各操作的碳削減率的實際值及高爐數學模型的計算結果,A操作的H2還原率約上升10%,直接還原率約下降10%,其結果是碳單耗約減少4%。B操作實施了爐頂氣體循環,促進了直接還原率的下降,其結果是碳單耗約減少8%。C作業在B作業的基礎上使用了高還原性燒結礦,提高了CO利用率和H2利用率,其結果是碳單耗約減少10%。
試驗高爐的檢證試驗表明,實施從風口吹入COG、吹入RG進行爐頂氣體循環、使用高還原性燒結礦三者組合的高爐作業,降低了最大吸熱反應的直接還原反應量,其結果是碳單耗約減少10%。