中國(guó)高爐煉鐵現(xiàn)狀及未來(lái)技術(shù)展望

張文來(lái)

（唐鋼國(guó)際工程技術(shù)股份有限公司，河北 唐山 063000）

在21世紀(jì)環(huán)保將會(huì)推動(dòng)著鋼鐵工業(yè)技術(shù)實(shí)現(xiàn)新的發(fā)展。在這種趨勢(shì)下，鋼鐵冶煉技術(shù)的進(jìn)步和革新，也將會(huì)被放在首要位置。尤其是在解決污染物的排放、能源高效利用等問題的技術(shù)方面，更是需要有著突破性的進(jìn)展。因此，中國(guó)高爐煉鐵技術(shù)的未來(lái)發(fā)展，也需要這樣的基礎(chǔ)上來(lái)實(shí)現(xiàn)。

1 關(guān)于中國(guó)高爐煉鐵的發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 高爐的熱風(fēng)溫度在不斷提高

從實(shí)際情況來(lái)看，某些重點(diǎn)鋼鐵企業(yè)的高爐熱風(fēng)溫度正處于逐年增高的情況，并且增幅還比較大。而這種現(xiàn)象的出現(xiàn)，也大大地降低了煉鐵焦比。例如，根據(jù)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)看，當(dāng)高爐的熱風(fēng)溫度在950～1050℃之間時(shí)，溫度每升高100℃，可以降低的煉鐵焦比大約為15kg/t。而當(dāng)高爐的風(fēng)溫在1050～1150℃之間時(shí)，每升高100℃，可以降低的煉鐵焦比大約為10kg/t。所以說(shuō)，提高高爐的風(fēng)溫，就是一種降低煉鐵焦比的有效手段。從實(shí)際情況來(lái)看，高爐熱風(fēng)溫度所提供的熱量，是有45%的高爐煤氣燃燒的來(lái)的。而在鋼鐵企業(yè)中，往往都擁有大量的高爐煤氣。所以，對(duì)于高爐企業(yè)而言，熱風(fēng)，其實(shí)是一種比較廉價(jià)的煉鐵能源。

1.2 進(jìn)入到了高爐大型化的進(jìn)程

近幾年來(lái)，中國(guó)已經(jīng)開始自主設(shè)計(jì)、研究和制造了很多現(xiàn)代化代的大型高爐。而且，從實(shí)際情況來(lái)看，我國(guó)的高爐大型化也已經(jīng)有了很大的進(jìn)步。2000年以來(lái)，以首鋼京唐5500m3高爐為代表的一批大型高爐在國(guó)內(nèi)相繼投入運(yùn)行。截至目前，4000m3級(jí)以上的大型高爐已經(jīng)達(dá)到了二十多座。隨著高爐大型化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，高爐裝備水平的不斷提高，高爐裝備技術(shù)也有了一定的進(jìn)步。但是，從另外一個(gè)角度來(lái)看，中國(guó)當(dāng)前的煉鐵工業(yè)，正處在多層次、多結(jié)構(gòu)、以及多生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)共同發(fā)展的階段。由于多種原因的影響，目前大高爐的優(yōu)勢(shì)并沒有完全地發(fā)揮出來(lái)。再加上某些鋼鐵企業(yè)的思想比較保守，所以小高爐的淘汰工作也進(jìn)行得十分緩慢。

2 關(guān)于中國(guó)高爐煉鐵技術(shù)的未來(lái)發(fā)展

2.1 噴煤技術(shù)會(huì)得到發(fā)展

從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，高爐噴煤比的提高，對(duì)于降焦來(lái)說(shuō)，具有著直接的作用。而且，在高爐煉鐵系統(tǒng)的優(yōu)化中，高爐噴煤比的提高，也是其中的中心環(huán)節(jié)。除此之外，提高噴煤技術(shù)，不僅能夠降低能耗和生鐵的成本，而且還能夠提高煤粉的燃燒率，緩解焦炭短缺的現(xiàn)狀。但是，在實(shí)際情況，噴煤比不僅與煤種、噴吹方式、以及精料水平等方面直接相關(guān)，而且與高爐風(fēng)溫更是具有著緊密的聯(lián)系。在高爐煉鐵的過程中，提高風(fēng)溫，就能夠提高噴煤比，能夠充分地降低燃料比。而在低風(fēng)溫、大噴煤比的情況下，燃料比反而會(huì)增高，會(huì)導(dǎo)致未燃煤粉量增加。因此，在進(jìn)行大噴煤比操作時(shí)，應(yīng)該盡可能地提高風(fēng)溫，以此來(lái)提高噴煤比，提高煤粉的利用率。另外，提高噴煤比的措施還包括控制低鼓風(fēng)濕度、采用煤粉混合噴吹的方式等等。根據(jù)相關(guān)的調(diào)查得知，現(xiàn)目前我國(guó)的重點(diǎn)企業(yè)高爐噴煤比比較高，能夠達(dá)到世界領(lǐng)先水平。但是，實(shí)際的高爐噴煤水平卻并不平衡，某些重點(diǎn)企業(yè)的高爐噴煤比處于世界領(lǐng)先水平，而還有一些企業(yè)的高爐噴煤比卻還處在低水平。

2.2 實(shí)現(xiàn)高爐煉鐵自動(dòng)化

針對(duì)高爐煉鐵的未來(lái)發(fā)展來(lái)說(shuō)，自動(dòng)化技術(shù)的實(shí)現(xiàn)也是一大重要發(fā)展方向。關(guān)于高爐煉鐵自動(dòng)化，主要可以從以下兩個(gè)方面來(lái)進(jìn)行闡述：

2.2.1 可視型自動(dòng)化高爐

這種可視化高爐，是借助新型的高精度傳感技術(shù)、數(shù)據(jù)處理技術(shù)以及智能化檢測(cè)技術(shù)等多種先進(jìn)的技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)高爐工藝流程的實(shí)時(shí)在線檢測(cè)，然后再根據(jù)先進(jìn)的數(shù)字成像技術(shù)來(lái)使得原本密閉的高爐變得直觀化。在這些先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用下，高爐煉鐵操作的各個(gè)環(huán)節(jié)便可以受到實(shí)時(shí)檢測(cè)和監(jiān)控，從而達(dá)到可視化的目的。而且，這種方式還可以充分地降低高爐煉鐵的成本。

2.2.2 生態(tài)型自動(dòng)化高爐

根據(jù)相關(guān)的檢測(cè)情況可以得知，通過調(diào)整高爐操作、提高高爐內(nèi)部的反應(yīng)強(qiáng)度，能夠大大地減少各種污染物的排放，其中包括粉塵、CO、CO2、以及硫化物等各種物質(zhì)。從當(dāng)前社會(huì)的實(shí)際情況來(lái)看，要想充分地實(shí)現(xiàn)生態(tài)高爐的目標(biāo)，那么高爐煉鐵技術(shù)就必須要跟隨者科學(xué)技術(shù)的發(fā)展節(jié)奏。只有這樣，才能夠更好地實(shí)現(xiàn)高爐的控制機(jī)能，以及更好地優(yōu)化高爐煉鐵過程。

表1 中國(guó)20座4000 m3以上高爐2018年上半年生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)

2.3 長(zhǎng)壽化技術(shù)研究和發(fā)展

近幾年來(lái)，各大地方型的骨干企業(yè)都在積極地推進(jìn)高爐大型化。在中國(guó)，建設(shè)大型高爐，也已經(jīng)成為了鋼鐵工業(yè)的一種必然發(fā)展趨勢(shì)。但是，在推進(jìn)高爐大型化的過程中，必須要注重裝備水平的提高，需要應(yīng)用到成熟的長(zhǎng)壽化技術(shù)，盡量使用已經(jīng)成熟了的煉鐵設(shè)備。另外，還需要盡量地提高原燃料的質(zhì)量，使其能夠充分地滿足大高爐生產(chǎn)要求。在實(shí)際情況中，長(zhǎng)壽化技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展方向主要包括幾個(gè)方面的內(nèi)容，比方說(shuō)針對(duì)高爐的爐型結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理地優(yōu)化、科學(xué)地增高死鐵層的厚度、積極地應(yīng)用全爐體冷卻技術(shù)裝備以及實(shí)現(xiàn)對(duì)爐身部位的長(zhǎng)壽控制等等問題。這些，都是大型高爐長(zhǎng)壽化技術(shù)的發(fā)展方向。

2.4 減少CO2排放的新工藝得到發(fā)展

從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，高爐，其實(shí)就是一種直接排放CO2的設(shè)備。而減少高爐CO2排放的工藝，其主要的目標(biāo)其實(shí)就是減少投入高爐中的碳，尤其是焦炭。目前，國(guó)外正在研究多種全氧并且利用爐頂來(lái)實(shí)現(xiàn)煤氣循環(huán)的工藝。而且，有些單位正在研究一種新型的全氧高爐。這種高爐在使用的過程中主要是利用冷的氧氣來(lái)替代傳統(tǒng)高爐中的熱風(fēng)，并且將冷的氧氣從高爐的風(fēng)口鼓入，然后再促使大部分爐頂煤氣都經(jīng)過CO2洗滌塔中，再經(jīng)被處理過的包含著有CO的煤氣循環(huán)使用到風(fēng)口加熱到1200℃，并將其余部分加熱到900℃后鼓入到位于爐身下部的第二排風(fēng)口中。根據(jù)相關(guān)的模型計(jì)算得知，采用這種方式能夠?qū)⒏郀t的焦比降低到200kg/t，并且燃料比也會(huì)降低24%。如今，這種技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)高爐上得到了驗(yàn)證，成為了高爐煉鐵技術(shù)未來(lái)的發(fā)展方向。但是，若是想要達(dá)到大高爐的規(guī)模，可能還需要15～20年的時(shí)間。

2.5 高爐精料技術(shù)得到發(fā)展

在高爐煉鐵的生產(chǎn)過程中，應(yīng)用精料技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)高爐能量耗散的最小化。從實(shí)際情況來(lái)看，高爐煉鐵要想實(shí)現(xiàn)高效運(yùn)行的目標(biāo)，確保煉鐵生產(chǎn)順利，首先就必須要確保能源的可獲取和可供給要求，充分地提高能源的利用率。因此，從這個(gè)角度來(lái)看，作為一項(xiàng)高效的工業(yè)技術(shù)，高爐精料技術(shù)的優(yōu)勢(shì)是十分明顯的。而這，也將成為高爐煉鐵技術(shù)的一個(gè)發(fā)展方向。比方說(shuō)，在技術(shù)上，可以以實(shí)現(xiàn)高風(fēng)溫、高富氧大噴煤技術(shù)為目標(biāo)，從而繼續(xù)完善和改進(jìn)實(shí)際的生產(chǎn)鏈，繼續(xù)向自動(dòng)化的方向前進(jìn)，繼續(xù)追求低污染。除此之外，在高爐的設(shè)計(jì)方面，不僅要注意生產(chǎn)效果，還需要注意生產(chǎn)環(huán)保，因此，需要在高爐設(shè)計(jì)工作中注重實(shí)用與環(huán)保相關(guān)的技術(shù)。

3 結(jié)語(yǔ)

在不遠(yuǎn)的將來(lái)，高爐煉鐵技術(shù)還是會(huì)繼續(xù)占據(jù)在煉鐵的主要地位。但是，為了能夠促進(jìn)高爐煉鐵技術(shù)的高效發(fā)展，鋼鐵企業(yè)還必須深入進(jìn)行節(jié)能降耗、環(huán)境保護(hù)等方面的研究，旨在能夠提高高爐煉鐵技術(shù)水平，提高鋼鐵工業(yè)在市場(chǎng)中的競(jìng)爭(zhēng)力。