氧气高炉节能技术的优势解析
钢铁冶炼过程中节能的重要性已经受到了广泛的认识。在炼铁过程中，已经采用了许多相关的节能措施，通过传统方法实现进一步节能几乎是没法实现的。氧气高炉在能源使用的灵活性方面和CO2排放方面具有优势，是一种很有前景的工艺方法。
1、日本高炉节能技术的发展
最近几年，高炉的内部容积已经逐渐增大，因此需要更大的负载能力。例如，在日本正在运行的一半高炉是巨型高炉，炉内容积超过了5000m3。巨型高炉提供了优秀的生产效率，然而需要高强、高质量的炉料去抑制半径方向的不均匀性和保证安全稳定的运行。
随着焦化和烧结的增强，在碳化和烧结过程需要更多结块能量。此外，随着高质量的自然资源的消耗，近几年铁矿石和煤的质量已经恶化，将来为现在的巨型高炉提供所必须的高质量的负载材料变得很困难。
氧气高炉工艺使用纯氧气代替热鼓风。它在20世纪80年代由JEF钢铁公司(前NKK)提出的。与传统高炉相比，由于氧气高炉在无氮环境下运行，使提高一倍的生产率成为可能。
此外，与传统高炉相比，氧气高炉的CO2排放已经明显降低。文章研究了以最新提出的氧气高炉为基础的炼铁工艺的优良配置，旨在实现完整炼钢工序能源消耗的最小化。
2、氧气高炉能源节约的概念
2.1氧气高炉特点
首先，氧气高炉将纯氧气代替热风注入，氧气高炉能以更高生产率运行。在氧气高炉中，由于在无氮环境下运行，还原性气体如CO和H2的浓度增加且废气气体下降。
第一，熔渣流动和矿石的还原速率限制了高炉生产率。因为熔渣流动和矿石还原速率的限制被解除了，使氧气高炉的生产率可达到传统高炉的两倍。
第二，大量的粉状煤注入到鼓风口，注入的同时焦比下降。由于纯氧的燃烧，氧气高炉的燃烧效率更高，因此氧气高炉能够在更高的粉煤率和更低的焦比下运作。
第三，氧气高炉能够产生比传统高炉具有更高热值的高炉气。传统高炉和氧气高炉中的高炉气的热值分别为3.0MJ/Nm3和6.4MJ/Nm3。高热值的高炉气在其它工艺中能得到有效的利用，例如动力装置和作为某种化学资源。
同时，氧气高炉也有自身内在的限制。由于炉腹气体体积下降，在还原竖井区域的固体材料的加热潜力比传统高炉低，并且需要在轴上面注入预热气体去补偿还原竖井区域的热供应不足。
在氧气高炉中，例如粉化煤等的注入有助于控制回旋区的火焰温度，但粉化煤注入率最终受到煤燃烧效率的限制。为了控制火焰温度需要额外注入一些炉顶煤气，炉顶冷气的注入比例对降低焦比没有贡献，更确切的说它能增加炼铁过程中还原剂和能量的消耗。
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