高爐煉鐵節(jié)能降耗及資源合理利用技術(shù)

梁曉麗

摘要：隨著當(dāng)前節(jié)能減排等要求的提出，鋼鐵企業(yè)需要結(jié)合實際情況，采取積極有效的措施降低煉鋼成本。對此，企業(yè)在實際生產(chǎn)過程中，不僅要注重對燃料的改變，同時還要不斷提高煉鋼水平以及對相關(guān)設(shè)備的優(yōu)化。通過本文對高爐煉鐵節(jié)能降耗及資源合理利用技術(shù)深入分析，企業(yè)在技術(shù)使用上，需注重多個方面的節(jié)能減排措施，包括鐵焦技術(shù)、高爐噴吹生物質(zhì)和木炭技術(shù)、等的技術(shù)優(yōu)化。通過對這些技術(shù)的應(yīng)用和優(yōu)化，從而有效改善資源利用效率，不斷提高企業(yè)競爭力。

關(guān)鍵詞：高爐煉鐵;節(jié)能降耗;資源利用

1能降耗及資源合理利用的需求分析

鋼鐵是中國現(xiàn)代化建設(shè)的基本原材料，也是主要的高耗能、高排放產(chǎn)品。中國鋼鐵生產(chǎn)主要工序能耗由高到低依次為高爐、煉焦、電爐、軋鋼、燒結(jié)、其他以及轉(zhuǎn)爐工序，主要工序能耗均逐年降低，可以看出未來節(jié)能降耗的主要潛力集中在煉焦和高爐兩大環(huán)節(jié)，特別是高爐煉鐵工序潛力最大。因此，研究低碳背景下高爐煉鐵節(jié)能降耗及資源合理利用的技術(shù)路徑具有重要意義。

2高爐煉鐵節(jié)能降耗及資源合理利用技術(shù)

2.1提高高爐煉鐵入爐料的質(zhì)量

（1）入爐料堅持高質(zhì)量原則。在多年的高爐煉鐵的實際操作中證明了采用高爐入爐高質(zhì)量的原料是企業(yè)煉鐵節(jié)能的重要手段，要盡可能的實現(xiàn)對燒結(jié)礦、塊狀礦等多種入爐原料質(zhì)量上的提高，通過對原料系統(tǒng)的中和步驟及在操作中穩(wěn)定的生產(chǎn)等手段減少在高爐煉鐵工藝中產(chǎn)生的有害產(chǎn)物，提高入爐燃料的質(zhì)量。但是隨著社會經(jīng)濟不斷發(fā)展，國家對于鋼鐵的產(chǎn)量的需求也得到了很大的提高，所有的鋼鐵企業(yè)提高了高質(zhì)量的鐵礦粉的需求量，逐漸造成成分原料均勻的高品質(zhì)的鐵礦粉越來越少的現(xiàn)象，不僅我國的優(yōu)質(zhì)原料礦粉缺少供應(yīng)，就連國外進口的優(yōu)質(zhì)礦粉資源都出現(xiàn)的下降趨勢。在這種狀況下需要不斷完善煉鐵原料的工藝管理，在實際中提高入爐原料的質(zhì)量均勻穩(wěn)定性。

（2）提高入爐焦炭的質(zhì)量。對于鋼鐵企業(yè)中高爐煉鐵工藝來說，焦炭是高爐內(nèi)所有入爐原料的骨架，生產(chǎn)出的焦炭質(zhì)量直接決定著高爐煉鐵操作過程中入爐原料透氣和透液性的作用是否發(fā)揮，直接決定著高爐煉鐵的順利進行。隨著近幾年來干法熄焦技術(shù)在鋼鐵企業(yè)高爐煉焦中的大力推廣和使用，高爐煉鐵中焦炭的強度等質(zhì)量的指標(biāo)都得到了提高。再加上我國煉焦資源的嚴(yán)重缺乏，進一步的推動了搗固煉焦技術(shù)在高爐煉鐵工藝中的發(fā)展，從整體上提高了高爐煉鐵中入爐焦炭的質(zhì)量。

2.2鐵焦技術(shù)

一般來說，鐵焦技術(shù)在實際應(yīng)用中是指使用價格較為低廉的非黏結(jié)煤等來作為生產(chǎn)的主要原燃料，以此進行煤礦的生產(chǎn)。而在實際中，需要相關(guān)人員按照要求，將其與鐵礦粉進行適當(dāng)?shù)幕旌希⒅谱鞒蓧K狀。之后，再用連續(xù)式爐對其進行加熱，并得到含三成鐵和七成焦的鐵焦。最后，在專業(yè)設(shè)備的深入加工下，可得到較好的煉鐵效果。相關(guān)實驗清楚的表明，該技術(shù)的使用不僅在一定程度上節(jié)省焦與主焦煤的使用，同時還充分體現(xiàn)出鐵焦可提高生產(chǎn)反應(yīng)速率。因而，相關(guān)企業(yè)在生產(chǎn)過程中，需要根據(jù)具體情況，合理應(yīng)用鐵焦技術(shù)。只有這樣才能夠更好的減少節(jié)能消耗現(xiàn)象的出現(xiàn)。

2.3高爐噴吹生物質(zhì)和木炭技術(shù)

所謂的生物質(zhì)指，動物、植物以及微生物等在新陳代謝的過程中所產(chǎn)生的有機物。而對于這種有機物，主要應(yīng)用于熱解行為。其中，可在碳化溫度下，不斷減少二氧化碳的排放量。相關(guān)學(xué)者在研究中發(fā)現(xiàn)，生物質(zhì)與廢塑料多應(yīng)用于高爐煉鐵的多個工藝環(huán)節(jié)中，在這些環(huán)節(jié)中，企業(yè)并不需要使用過多的是人力、物力和財力。另外，生物質(zhì)在實際應(yīng)用中可代原來所使用的還原劑，如煤粉等，進行高爐噴吹。將其與煤粉相比，所具有的優(yōu)勢更多。具體來說，不僅能夠?qū)Χ趸嫉暮窟M行有效控制，同時還在提高原料還原能力上起到重要的作用。

2.4高爐噴吹焦?fàn)t煤氣

眾所周知，氫氣是焦?fàn)t煤氣的重要成分，其中會含有一定的碳氧化合物，這就使得高爐煉所產(chǎn)生的能源滿足清潔要求，同時還可作為還原劑。在實際應(yīng)用中，不僅在一定程度上提高碳?xì)湓氐睦寐?，同時還極大的降低企業(yè)對化石燃料的使用量。結(jié)合具體生產(chǎn)數(shù)據(jù)了解到，工廠對燃料的需求明顯降低。由此可見，焦?fàn)t煤在爐中的作用十分明顯，簡單來說就是在調(diào)節(jié)爐內(nèi)工作環(huán)境的同時，還更好的保障高爐生產(chǎn)的有效性。

2.5重視對二次能源的回收及利用

（1）企業(yè)中全面采用高爐爐頂煤氣余壓發(fā)電激素。近幾年來，高爐爐頂余壓發(fā)電技術(shù)已經(jīng)成為公認(rèn)的將二次能源進行回收的裝置，已經(jīng)成為鋼鐵企業(yè)高爐煉鐵對能源的有效使用，實現(xiàn)了節(jié)能的目標(biāo)，在目前的鋼鐵企業(yè)中已經(jīng)得到了大量的推廣和使用。采用高爐爐頂余壓發(fā)電技術(shù)節(jié)省了高爐煉鐵中使用的電力，而且這種裝置對高爐煉鐵發(fā)電中不會消耗燃料的使用，減少了燃料使用出現(xiàn)環(huán)境污染的現(xiàn)象，減少了企業(yè)的使用成本，提高了企業(yè)的經(jīng)濟利益。

（2）推廣高爐煤氣干法袋式除塵技術(shù)的使用。與濕法除塵技術(shù)相比，干法除塵技術(shù)得到的鋼鐵煤氣的塵土量較少，同時還節(jié)約的水電的使用，已經(jīng)在中小型企業(yè)中得到了廣泛的使用。對于鋼鐵企業(yè)中使用的大型高爐設(shè)備來說，高爐內(nèi)的壓力大，溫度在煉鐵過程中也不夠穩(wěn)定等情況的發(fā)生，所以干法除塵技術(shù)在大型高爐中的使用很少。但是隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對干法除塵技術(shù)進行了完善，形成了高爐煤氣干法袋式除塵技術(shù)，這種技術(shù)能避免在大型高爐中出現(xiàn)的問題，目前已經(jīng)得到了廣泛的使用。

2.6煉鐵工序智能化

基于三維仿真設(shè)計技術(shù)，研究熔融還原、直接還原的冶金過程和“三傳一反”現(xiàn)象，建立數(shù)學(xué)模型應(yīng)用CFD數(shù)值模擬技術(shù)，解析氣體運動、燃燒、傳熱、傳質(zhì)等傳輸過程，開發(fā)具有工程化應(yīng)用可行性和可靠性的冶金裝置和設(shè)備。在高溫低氧熱風(fēng)爐、煤氣干法除塵（TRT）、無料鐘爐頂、爐前設(shè)備、爐渣處理及熱能回收、高爐長壽、高爐高富氧大噴煤等多項技術(shù)領(lǐng)域開展三維仿真設(shè)計和CFD、FEM等仿真研究，建立數(shù)學(xué)模型和物理模型，研究高爐關(guān)鍵設(shè)備設(shè)計，開發(fā)設(shè)計軟件，實現(xiàn)精準(zhǔn)設(shè)計，完成煉鐵數(shù)字化三維仿真工程設(shè)計、煉鐵生產(chǎn)過程三維仿真分析計算等。

基于冶金流程集成理論和方法，建立數(shù)學(xué)模型，以非線性數(shù)學(xué)規(guī)劃、動態(tài)甘特圖等為研究方法，優(yōu)化鋼鐵制造流程鐵素物質(zhì)流和能量流的運行，開發(fā)可靠適用的界面技術(shù)，提高鋼鐵廠運行效率和能源轉(zhuǎn)換效率。建立仿真模型，研究鐵水脫硫、脫磷、脫硅預(yù)處理過程的熱力學(xué)和動力學(xué)機理，提高處理效率，降低資源和能源消耗;完成煉鋼-精煉-連鑄工藝的數(shù)字化三維仿真工程設(shè)計、煉鋼生產(chǎn)過程三維仿真分析計算等。

結(jié)語：

綜上所述，高爐煉鐵是鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)中的重要工序。為了確保生產(chǎn)派發(fā)符合節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，利用煉鐵入爐料質(zhì)量提升技術(shù)、鐵焦技術(shù)、高爐噴吹生物質(zhì)和木炭技術(shù)、高爐噴吹焦?fàn)t煤氣技術(shù)，實現(xiàn)技術(shù)節(jié)能優(yōu)化，重視對二次能源的回收及利用，提高資源利用效率，與此同時發(fā)展智能化工藝設(shè)計，生產(chǎn)出市場運作中所需的綠色建材產(chǎn)品，發(fā)揮其社會效益及環(huán)境效益。當(dāng)前，人們還需繼續(xù)加大節(jié)能減排及資源化處理綜合利用的力度，還要不斷研究、推廣先進技術(shù)，拓展其應(yīng)用范圍，從而為我國鋼鐵企業(yè)的發(fā)展與進步做出重要貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

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[2]白少斐.以降低能耗為目標(biāo)的高爐煉鐵工序的優(yōu)化[J].山東工業(yè)技術(shù)，2018（24）：3.

（作者單位：河鋼承鋼煉鐵事業(yè)部）