關(guān)于高爐煉鐵工藝節(jié)能減排技術(shù)分析

龐師艷

（山東省山東鋼鐵萊蕪分公司煉鐵廠，山東 萊蕪 271100）

近年來，全球環(huán)境污染問題越發(fā)嚴重，其中二氧化碳的減排是環(huán)境污染中重點問題。而鋼鐵工業(yè)在制造生產(chǎn)過程中，所排放的二氧化碳在全球占總排放量的7%，在全球工業(yè)中二氧化碳的總排放量占15%。因此，現(xiàn)今鋼鐵工業(yè)面臨著巨大的減排壓力。有研究顯示，高爐煉鐵產(chǎn)量在全球產(chǎn)量中占94%。而高爐煉鐵過程中的二氧化碳排放與能耗占整個鋼鐵生產(chǎn)制造流程中的80%及以上，根據(jù)本國國情，制定相應(yīng)的改善措施，開發(fā)出了一些新型的高爐煉鐵節(jié)能減排技術(shù)。文章簡單闡述分析了高爐煉鐵工藝的節(jié)能減排技術(shù)。

1 燒結(jié)環(huán)保技術(shù)

1.1 燒結(jié)煙氣

燒結(jié)煙氣溫度比較低、排氣量大、污染物多且成分較為復(fù)雜，也是鋼鐵工業(yè)煙氣治理的重點與難點。近年來，我國不斷加大環(huán)保壓力，不斷升級環(huán)保要求。在這個背景下，鋼鐵工業(yè)的煙氣治理問題面臨非常大的壓力。歐洲各大國家對于本國所有的燒結(jié)廠都做出了相關(guān)要求，要求燒結(jié)廠能夠嚴格控制粉塵、氯化物、氟化物、NOx、SO3、CO 等排放。相關(guān)先進技術(shù)分別有：（1）MEEP（移動電極電除塵技術(shù)）與干法除塵技術(shù)：這兩種技術(shù)都能夠凈化燒結(jié)煙氣，在進行凈化處理之后，煙氣中的二噁英含量會從原本的1.9ng/m3下降到0.4ng/m3。（2）煙氣循環(huán)燒結(jié)技術(shù)（如EPOSINT技術(shù)），在燒結(jié)廠應(yīng)用后，能有效減少污染物產(chǎn)生。煙氣循環(huán)技術(shù)主要能夠減少燃料的消耗量與煙氣生成量。部分煙氣在進行循環(huán)后，料層的上下部溫差會減小，有助于燒結(jié)廠改善燒結(jié)礦的質(zhì)量，并且能夠減少能耗。有試驗顯示，在應(yīng)用EPOSINT技術(shù)后，燒結(jié)廠的廢棄排放量能夠減少45%，而燃料的消耗量也能夠減少5 kg/t。

1.2 超級燒結(jié)技術(shù)

超級燒結(jié)技術(shù)是日本JFE鋼鐵公司所開發(fā)出來的新型技術(shù)，主要是從燒結(jié)機的上方部位向燒結(jié)材料的表面噴吹天然氣，然后達到減少燃料消耗，提升燒結(jié)礦質(zhì)量的效果。在燒結(jié)點火之后，向燒結(jié)材料表面噴吹天然氣可以將燒結(jié)的溫度提高到1200~1400℃。再者，天然氣與焦粉的燃點是不同的，使用天然氣噴吹，燒結(jié)的最高溫度不會太高，但是石灰與礦石的液相比、同化反應(yīng)卻能夠增大，能夠加速氣孔融合，從而提高燒結(jié)礦的強度。應(yīng)用天然氣噴吹后，孔徑在5 mm以上的氣孔數(shù)量會在短時間內(nèi)迅速增多，從而改善燒結(jié)材料層的透氣性。而未熔料中會殘留很多孔徑在1 μm以下的微孔，從而改善燒結(jié)礦的還原性。有統(tǒng)計資料顯示，日本JFE鋼鐵公司在應(yīng)用超級燒結(jié)技術(shù)之后，每年能夠減少CO2排放6萬t以上。近年來，在各大燒結(jié)廠應(yīng)用的超級燒結(jié)技術(shù)有：（1）混合噴吹，氧氣、天然氣同時噴吹技術(shù)，在燒結(jié)廠應(yīng)用后，氧氣的濃度能夠從21%提升到27%，而天然氣的濃度則能夠達到0.4%。而且在進行相關(guān)試驗后顯示，混合噴吹能夠提高燒結(jié)礦的轉(zhuǎn)鼓強度，減少氧化鈣的添加劑量，能夠減少還原劑的使用量。（2）在燒結(jié)料表面噴吹焦爐煤氣，能夠提升燒結(jié)礦的質(zhì)量，能夠減少固體燃料的消耗。在進行相關(guān)試驗后，結(jié)果表明，燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓強度與粒度有所增加，燒結(jié)礦的還原性有所改善，CO2排放明顯減少，固體燃料的消耗明顯降低。（3）液密封環(huán)冷機技術(shù)，應(yīng)用該技術(shù)，能夠?qū)Y(jié)廠的漏風(fēng)率從35%降到5%以下，基本上能夠消除粉塵外溢的現(xiàn)象，能夠從根本上改善燒結(jié)廠的現(xiàn)場環(huán)境。（4）活性炭煙氣凈化技術(shù)，應(yīng)用該技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)多種污染物的綜合凈化處理，能夠有效降低燒結(jié)過程中所排放煙氣中污染物的濃度。試驗結(jié)果顯示，應(yīng)用該技術(shù)，排放煙氣中二噁英含量能夠脫80%以上。

2 低碳高爐煉鐵新技術(shù)

2.1 噴吹天然氣與煤粉的技術(shù)

在20世紀的60年代，北美發(fā)達國家在高爐煉鐵過程中開始噴吹天然氣。但是，這些年來，頁巖氣技術(shù)發(fā)展飛快，天然氣的價格大幅度降低，因此在高爐煉鐵過程中實施天然氣噴吹顯著增加。在2011年之后，北美國家每年噴吹天然氣的量在60 kg/tHM左右浮動。試驗表明，在高爐煉鐵過程中噴吹天然氣能夠有效改善爐內(nèi)的被反應(yīng)動力學(xué)條件，能夠有效降低爐內(nèi)熱波動，從而提高高爐煉鐵的穩(wěn)定性以及能量充分利用率。

2.2 超低二氧化碳排放高爐煉鐵技術(shù)

超低二氧化碳排放高爐煉鐵技術(shù)是先進西歐大部分鋼鐵工業(yè)所應(yīng)用的一種新型技術(shù)，超低二氧化碳排放高爐煉鐵技術(shù)的開放主要是為了突破以往的煉鐵工藝，從而實現(xiàn)煉制一噸鐵，二氧化碳的減排能夠達到50%的目標。該技術(shù)在研究過程中，不僅要求評估高爐煉鐵的基礎(chǔ)工藝，制定該目標的可行性，還要求開展該研究具有商業(yè)價值。在開展超低二氧化碳排放高爐煉鐵技術(shù)研究項目后，最終確定將ULCOS-BF、ULCORED、ULCOWIN、HISARNA 這 四種技術(shù)作為突破性技術(shù)。

3 結(jié)語

隨著我國環(huán)保壓力的加強，鋼鐵工業(yè)進行相應(yīng)的環(huán)保改革是必然的，高爐煉鐵節(jié)能減排也成為了現(xiàn)今社會的熱點問題與重點問題，各個國家都積極的研發(fā)相關(guān)技術(shù)，積極的應(yīng)用各種具有低碳化、綠色化特征的新技術(shù)，從而實現(xiàn)高強度的節(jié)能減排。