淺談高爐煉鐵節(jié)能降耗及資源合理利用技術(shù)

孫悅升

（河鋼集團(tuán)承鋼公司煉鐵事業(yè)部，河北 承德 067000）

1 鐵焦技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用

這項(xiàng)技術(shù)是由日本的JFE煉鋼企業(yè)開發(fā)出來的，本質(zhì)上來看就是將一些微黏性質(zhì)的煤塊與鐵礦粉末做出相應(yīng)比例的混合之后，將之進(jìn)行壓塊成型工序，然后將其送入到相應(yīng)的連續(xù)性質(zhì)高爐內(nèi)對其進(jìn)行加熱以及蒸餾工作之后而產(chǎn)出的鐵含量為30%，焦含量為70%的鐵焦。

該企業(yè)自身使用這種鐵含量為30%的制作成型的鐵焦來取代之前使用的鐵含量僅為10%的常規(guī)性質(zhì)焦炭，在節(jié)焦以及主焦煤的節(jié)約效果顯得十分明顯，該企業(yè)通過對這項(xiàng)技術(shù)在高爐中的實(shí)際反應(yīng)做出相關(guān)研究之后發(fā)現(xiàn)，這種成型的鐵焦物質(zhì)在實(shí)際的高爐煉鐵中在還原反應(yīng)自身溫度的降低以及反應(yīng)效率的實(shí)際提升方面有著不可取代的作用。當(dāng)前這項(xiàng)技術(shù)自身還存在著一些缺陷，依然需要進(jìn)行進(jìn)一步的發(fā)展以及完善。

2 高爐煉鐵中噴吹生物質(zhì)和木炭技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用

這里所涉及到的生物質(zhì)從本質(zhì)上來看就是植物、微生物等等通過自身新陳代謝作用以及生長過程中產(chǎn)生出來的有機(jī)材料，這部分原生性質(zhì)物質(zhì)中的化學(xué)成分十分適用于整體熱處理中的熱解工序中。通過自身碳化的實(shí)際溫度對二氧化碳的排放量做出相應(yīng)的影響，此外，在這個(gè)過程中使用可再生或者是含有氫元素的能源也能夠達(dá)到同樣的效果。

該方面的專家和學(xué)者對還原工藝中直接脫出二氧化碳進(jìn)行實(shí)際研究之后發(fā)現(xiàn)，生物質(zhì)以及廢棄塑料等物質(zhì)可以在很短時(shí)間內(nèi)應(yīng)用到相應(yīng)的傳統(tǒng)形式的高爐、煉焦以及還原設(shè)施之上，并且在改動(dòng)方面所需的資金也是相對較小的。通過噴吹生物質(zhì)以及木炭等等物質(zhì)將之前使用的還原劑予以取代，讓其以固態(tài)物質(zhì)的形式投入高爐之中，不單單可以十分有效的保持或者是降低過程中的二氧化碳含量，并且將含碳元素的爐料在高爐中的還原能力得到了提升，使得高爐中恒溫帶自身的溫度予以降低，使得氣體的利用效率有所降低，達(dá)到了還原所用介質(zhì)消耗量降低的目標(biāo)。但這種技術(shù)目前也只是在巴西境內(nèi)的微型高爐中有部分的使用，想要得到世界范圍內(nèi)的推廣依然需要進(jìn)行進(jìn)一步的技術(shù)完善。

3 高爐煉鐵中噴吹焦?fàn)t煤氣技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用

在焦?fàn)t煤氣中含有超過50%的氫氣以及少部分的CH4等碳?xì)湓鼗衔镔|(zhì)。通過使用高爐煉鐵噴吹焦?fàn)t煤氣技術(shù)，可以做到對整體高爐所用能源結(jié)構(gòu)的不斷完善。為鐵礦的還原反應(yīng)提供更好的還原劑，將碳?xì)湓氐睦寐侍徇M(jìn)一步提升，使得煤炭以及焦炭的消耗量得到了相應(yīng)的降低，同時(shí)也可以顯著降低二氧化碳的排放量。鞍鋼旗下的鲅魚圈分公司在其兩座高爐上開始應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)，在應(yīng)用的初期只是使用了8根噴槍，隨后根據(jù)自身的實(shí)際產(chǎn)量對其進(jìn)行相應(yīng)的增減。經(jīng)過其親身使用之后發(fā)現(xiàn)，高爐中入爐燃料的比例得到了顯著的降低，但其中產(chǎn)生的爐定煤氣自身的氫氣含量有著稍微的上漲，并且對改善爐缸內(nèi)部的實(shí)際工作狀況發(fā)揮了巨大的作用，同時(shí)在焦比的降低、煤炭消耗的降低以及生鐵產(chǎn)量的增加方面也有著不錯(cuò)的表現(xiàn)，使其自身的經(jīng)濟(jì)效益也在不斷的上升。

4 高爐煉鐵中噴煤技術(shù)的實(shí)際優(yōu)化

4.1 顆粒形式煤炭噴吹技術(shù)

高爐煉鐵中噴吹粒煤技術(shù)在諸如英國、法國等等西方發(fā)達(dá)國家中已經(jīng)應(yīng)用了多年，在國內(nèi)的高爐煉鐵行業(yè)中只有萊鋼使用了這項(xiàng)技術(shù)，是從那2005年起就開始應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)，在使用這項(xiàng)技術(shù)之后，其生產(chǎn)過程中的煤炭比基本可以達(dá)到170公斤每噸之上，經(jīng)過其多年的應(yīng)用證明了這項(xiàng)技術(shù)具備實(shí)際使用價(jià)值。

和之前的噴吹粉末性質(zhì)煤炭技術(shù)相比，這項(xiàng)技術(shù)具備如下的幾個(gè)特點(diǎn)：第一，其噴吹系統(tǒng)自身的安全性能較高。顆粒煤炭和粉末煤炭相比在顆粒直徑上占據(jù)重要和絕對的優(yōu)勢，并且其單位體積上的表面積也是遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于粉末性質(zhì)煤炭，這就使得在實(shí)際生產(chǎn)過程中發(fā)生火災(zāi)以及爆炸等等現(xiàn)象的幾率大大降低，也就對其安全性提供了相應(yīng)的保障。第二，能源的大幅度節(jié)約。制造顆粒煤的設(shè)施自身的耗電量僅僅是粉末煤制造設(shè)施的四分之一左右。并且在其制造設(shè)施的煙氣入磨溫度上要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于粉末煤制造設(shè)施，也就是說在干燥中的用氣以及煤氣消耗方面都有著顯著的降低。第三，對煤炭種類并無任何實(shí)際的要求。原則上來看基本所有性質(zhì)的煤炭資源都適用于這項(xiàng)技術(shù)。第四，制造工藝較為簡便，實(shí)際投資較小。同等生產(chǎn)能力的顆粒煤制造設(shè)施的投資僅僅只有粉末煤制造設(shè)施投資的三分之一左右。第五，經(jīng)濟(jì)效益方面的顯著提升。這項(xiàng)技術(shù)的運(yùn)行費(fèi)用與噴吹粉末煤技術(shù)相比大約降低了9.8元每噸的價(jià)格。

4.2 煤炭種類的合理科學(xué)配比

通過對技術(shù)中所用的煤炭做出種類以及比例上的科學(xué)合理配比。除了可以將噴煤資源得到明顯的擴(kuò)大，成本投入顯著降低之外，同時(shí)好可以將諸多煤炭種類的優(yōu)勢予以結(jié)合，借此來達(dá)到整體噴煤在性能上的最佳配置。一些來源較為廣泛、價(jià)格上具有優(yōu)勢、但其性能相對較差的煤炭種類也可以在混合噴煤中進(jìn)行合理適量的應(yīng)用。鞍鋼在確保不對噴煤工藝產(chǎn)生任何影響的前提之下，對在混合噴煤中加入褐煤對其的實(shí)際影響做出了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)研究，其中研究工作的重心就是褐煤的加入對整體燃燒性能的實(shí)際影響。通過其燃燒實(shí)驗(yàn)的結(jié)果可以得出在褐煤的含量不斷增減的前提下，二氧化碳自身的含量曲線變化的峰值呈現(xiàn)出逐漸前移的變化。同時(shí)在燃燒時(shí)間上有了明顯的減少，也就是說整體的燃燒速度顯著提升。究其原因還是因?yàn)楹置鹤陨淼拿夯潭容^低、揮發(fā)成分含量較高、其自身的氧元素含量較高、燃燒所需的實(shí)際溫度較低等等特性，將之添加到相應(yīng)的無煙煤中可以起到十分良好的助燃作用，也就是可以提升噴吹煤粉的實(shí)際燃燒程度。但其自身具備的諸如水分含量較大、發(fā)熱量相對較低等等原因，特別是其自身的灰分含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他類型的煤炭資源，就導(dǎo)致在實(shí)際的配置環(huán)節(jié)中的配入數(shù)量相對較少。想要將褐煤應(yīng)用到這項(xiàng)技術(shù)中，就需要找到在灰分含量上較低的褐煤方才可以達(dá)到這一目標(biāo)。

4.3 煤粉實(shí)際燃燒效率的不斷提升

目前這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)相對比較成熟，在諸如入爐時(shí)候的風(fēng)溫、所用原材料、設(shè)施自身狀況以及操作技術(shù)等等因素基本一致的前提下，將煤粉在風(fēng)口回旋區(qū)內(nèi)的燃燒予以加強(qiáng)，使其燃燒的速度以及效率進(jìn)一步提升，也就相應(yīng)的成為了煤比的提升，將高爐冶煉條件予以改善的全新方式。單純站在煤粉的燃燒過程中來看，噴入高爐內(nèi)部的粉煤需要在較短的時(shí)長之間做大最為充分的燃燒想要達(dá)成這個(gè)目標(biāo)，可以通過將煤粉的著火點(diǎn)予以降低、燃燒速度以及先效率的不斷提升來實(shí)現(xiàn)。可以通過在煤粉之中加入適當(dāng)含量的助燃以及催化劑來解決這個(gè)問題。也正是因?yàn)橹碱愋痛呋瘎┰诟牧济悍鄣闹瘘c(diǎn)、燃燒速度以及效率的重要意義，選擇合適的助燃催化劑就顯得尤為重要，目前國內(nèi)外都在針對這種助燃類型的催化劑做出相應(yīng)的改進(jìn)以及研究。目前鞍鋼已經(jīng)開始逐步在粉煤中加入含錳元素的氧化物性質(zhì)的助燃催化劑，經(jīng)過其實(shí)際的實(shí)驗(yàn)以及實(shí)際應(yīng)用，在噴煤比例方面有了8.1kg/t的實(shí)際提升，在焦比方面也有了10.3kg/t的顯著降低，證明了這種錳元素氧化物的助燃催化劑有著實(shí)際的應(yīng)用價(jià)值[1，2]。

5 總結(jié)

伴隨著我國國民經(jīng)濟(jì)進(jìn)入高速發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期之后，對諸多行業(yè)的發(fā)展都提出了相應(yīng)的要求，高爐煉鐵行業(yè)在能源短缺問題以及節(jié)能減排的實(shí)際要求之下，就需要對自身的節(jié)能降耗以及資源合理利用技術(shù)做出相應(yīng)的改進(jìn)。通過技術(shù)方面的不斷優(yōu)化不單單可以逐漸降低其能耗，同時(shí)也可以做大自身利潤空間的擴(kuò)大。在滿足環(huán)保需求的同時(shí)也可以將自身的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)予以合理優(yōu)化，有助于在當(dāng)前這個(gè)競爭逐漸激烈的市場中得到更進(jìn)一步的發(fā)展。以本文就對當(dāng)前在高爐煉鐵行業(yè)使用頻率較高的節(jié)能降耗以及資源合理利用技術(shù)進(jìn)行相應(yīng)的分析。希望可以對今后高爐煉鐵行業(yè)中選擇合適的節(jié)能降耗以及資源合理利用技術(shù)提供相應(yīng)的幫助。