高爐煉鐵系統(tǒng)節(jié)能減排技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展

胡雪松

（河鋼股份有限公司承德分公司，河北 承德 067000）

鋼鐵企業(yè)通常會(huì)選用高爐煉鐵的方式，煤炭資源作為重要的煉鐵能源，所以煉鐵、資源、能源以及環(huán)保方面的聯(lián)系比較緊密。尤其是近些年，我國(guó)生鐵生產(chǎn)量快速增多，高爐類(lèi)型逐步轉(zhuǎn)換為規(guī)模較大的設(shè)備，在焦炭方面的標(biāo)準(zhǔn)也逐漸的嚴(yán)苛，品質(zhì)較好的煉焦煤的存儲(chǔ)量在逐步的降低，焦化依然是煉鐵操作的重要環(huán)節(jié)，焦化、高爐與燒結(jié)能量消耗最高能夠到達(dá)百分之七十。同時(shí)，鋼鐵生產(chǎn)過(guò)程中同樣會(huì)釋放出其它污染物質(zhì)，譬如二氧化硫，在很大程度上破壞了生態(tài)環(huán)境?？傊?，能源和環(huán)境問(wèn)題是如今抑制我國(guó)鋼鐵行業(yè)發(fā)展的重要條件，節(jié)約能源與降低排放是鋼鐵企業(yè)必須解決的問(wèn)題。

1 高爐煉鐵系統(tǒng)節(jié)能減排的必要性

如今全球氣候變暖，并且能源儲(chǔ)備量逐漸降低，使得人們開(kāi)始關(guān)注天氣變暖與能源損耗的問(wèn)題，降低二氧化碳的釋放量是目前急需解決的問(wèn)題。之前，國(guó)際上一百多個(gè)國(guó)家一起簽署了《巴黎協(xié)定》，此協(xié)議表明全球均開(kāi)始關(guān)注氣溫上升問(wèn)題，并且制定了解決措施。而我國(guó)把污染治理當(dāng)作首要任務(wù)，國(guó)家相關(guān)單位對(duì)于鋼鐵煉制過(guò)程中能源的節(jié)約與排放降低工作的關(guān)注逐漸增加，鋼鐵冶煉需要強(qiáng)化工藝的改善與框架的調(diào)整，全力進(jìn)行環(huán)保操作，推動(dòng)鋼鐵冶煉穩(wěn)定的進(jìn)步。高爐煉鐵技術(shù)是一項(xiàng)歷史悠遠(yuǎn)的技術(shù)，依舊是后續(xù)鋼鐵冶煉的中心，鋼鐵煉制環(huán)節(jié)主要包含焦化、高爐、燒結(jié)以及球團(tuán)，此類(lèi)環(huán)節(jié)中損耗的能源大約為整體流程的百分之七十三點(diǎn)五，污染物質(zhì)的排放量超過(guò)百分之七十。所以鋼鐵生產(chǎn)廠開(kāi)展節(jié)能減排期間最為重要的環(huán)節(jié)為高爐冶煉環(huán)節(jié)。采用節(jié)能減排工藝，持續(xù)的優(yōu)化鋼鐵冶煉技術(shù)，能夠確保節(jié)能減排取得良好效果。

2 高爐煉鐵系統(tǒng)節(jié)能減排技術(shù)現(xiàn)狀

2.1 高爐噴吹生物質(zhì)和木炭技術(shù)

生物質(zhì)作為高爐煉鐵行業(yè)中比較新穎的有機(jī)能源，所有具有生命體征的生物在成長(zhǎng)過(guò)程中均能夠借助新陳代謝生成此能源，譬如動(dòng)物、植物與微生物。依據(jù)多次的試驗(yàn)結(jié)果能夠看出，在熱解操作的條件下，此能源對(duì)于二氧化碳的釋放情況能夠展現(xiàn)出有效的管控作用。碳化溫度作為此方法完成的重要條件，因此能夠展現(xiàn)良好的節(jié)能減排功效。如今，國(guó)內(nèi)在進(jìn)行高爐煉鐵期間經(jīng)常會(huì)應(yīng)用這種能源，借助此種能源的應(yīng)用，可以有效的縮減高爐煉鐵期間的投入。因此，此種方法取得了鋼鐵冶煉的好評(píng)。生物質(zhì)能源能夠彌補(bǔ)其它能源的不足，譬如原料還原水平的提高與二氧化碳產(chǎn)生的管控。

2.2 高爐除塵灰綜合噴吹

高爐除塵通常是在爐前出鐵環(huán)節(jié)與爐頂主皮帶料頂端放料環(huán)節(jié)生產(chǎn)，通過(guò)科學(xué)的配比把兩種粉塵摻和到一起，生成高爐除塵灰。若是將這種粉塵收集之后再次應(yīng)用，能夠起到良好的節(jié)能減排效果。此種粉塵能夠起到助燃的功效，并且針對(duì)之前損耗較高的鐵元素同樣能夠起到收集作用，借助管控補(bǔ)加數(shù)量，能夠有效的提升生產(chǎn)量。借助收集廢棄物料同時(shí)再次展開(kāi)應(yīng)用，能夠有效的管控整體流程的投入，還可以有效的提升生產(chǎn)量。不過(guò)因?yàn)榇朔N粉塵體積較小，如果想良好的回收此類(lèi)粉塵，依照國(guó)內(nèi)的工藝水平而言，工作困難度較大。

3 高爐煉鐵系統(tǒng)節(jié)能減排技術(shù)發(fā)展

3.1 厚料層燒結(jié)技術(shù)

如今，我國(guó)已經(jīng)建成的容積超過(guò)三千立方米的高爐有四十三個(gè)，四千立方米的高爐有二十一個(gè)，高爐煉制設(shè)施的增大使得對(duì)于燒結(jié)礦品質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)也較高，燒結(jié)礦品質(zhì)需要達(dá)到高鐵品位、較高的還原能力、較高的強(qiáng)度、穩(wěn)固的化學(xué)組成、較均勻的粒度以及較少的粉塵。但是中國(guó)燒結(jié)礦的實(shí)際情況是成分穩(wěn)定性較差，粒度勻?qū)嵍容^低，還無(wú)法取得高品質(zhì)的針狀鐵酸鈣。為了保證燒結(jié)礦在低硅狀況下產(chǎn)生液相，借助產(chǎn)生鐵酸鈣粘結(jié)相處理低硅狀況下硅酸鹽粘結(jié)相的問(wèn)題，所以必須在氧化性較高的條件下生成鐵酸鹽粘結(jié)相。若是料層厚度高于八百毫米則可以自主的進(jìn)行熱量的補(bǔ)充，合理的調(diào)節(jié)低硅燒結(jié)礦的強(qiáng)度，在溫度較低條件下進(jìn)行燒結(jié)期間可以良好的縮減返礦率，降低燒結(jié)環(huán)節(jié)能源的損耗。

3.2 高爐富氧噴吹煤粉

高爐噴吹煤粉與個(gè)別焦炭的效用一樣，能夠供給熱量并起到還原效用確保高爐正常運(yùn)轉(zhuǎn)，可以有效的降低焦炭的損耗、降低能源的消耗與污染物的排放，富氧鼓風(fēng)能夠提升燃燒帶的理論燃燒溫度，提升煤粉燃燒效果，進(jìn)而提升噴煤比，縮減焦比。富氧率每提升百分之一，爐體理論燃燒溫度則需要提升四十五到五十?dāng)z氏度，能夠提升大約20kg/t的煤粉噴吹量。所以，高爐富氧噴煤依舊是如今高爐煉制期間比較關(guān)鍵的節(jié)能減排工藝。

3.3 爐頂裝料過(guò)程中均壓放散煤氣回收技術(shù)

高爐顧名思義是溫度較高、壓力較大的煉制器皿。整體煉制期間，均需要持續(xù)的通過(guò)爐頂將原料與焦炭放置其中。通常情況下，放置期間必須保證正常的溫度與壓力，通過(guò)以往的運(yùn)送設(shè)備升高至爐頂從而開(kāi)展原料的添加。添加期間，存儲(chǔ)罐必須進(jìn)行壓力的釋放，完成添加之后再次開(kāi)展沖壓，把原料放入到爐體中。壓力釋放期間，容易出現(xiàn)爐體內(nèi)部氣體釋放到大氣中的狀況。此類(lèi)氣體中有害物質(zhì)與粉塵，釋放到空氣中會(huì)在一定程度上破壞生態(tài)環(huán)境，同時(shí)釋放出的氣體中包含能夠再次應(yīng)用的能源，導(dǎo)致了能源浪費(fèi)。針對(duì)此種情況研發(fā)了新型的技術(shù)與機(jī)械，從而開(kāi)展能源的收集與應(yīng)用，并且可以降低大氣污染，此種工藝能夠減少燃燒期間的釋放，把釋放出的煤氣進(jìn)行收集，提高新能源的存儲(chǔ)量。此類(lèi)工藝實(shí)際開(kāi)展期間必須在煤氣管網(wǎng)中加裝負(fù)壓抽取設(shè)備，包含煤氣除塵和灰塵清理體系。此體系與高爐的上罐與下罐進(jìn)行銜接，借助首次均壓與二次均壓，達(dá)到降低音量與清理粉塵的目的。整體均壓期間能夠把釋放的煤氣和熱能完全回收，在收集用時(shí)層面可以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。

3.4 高爐精料技術(shù)

高爐精料的工藝能力在一定程度上決定著鋼鐵成品的品質(zhì)，并且和節(jié)約能源、降低排放的聯(lián)系比較緊密，所以，高爐煉鐵期間爐料必須滿足眾多的標(biāo)準(zhǔn)，分別為：爐體中鐵元素的品位必須高，燒結(jié)、球團(tuán)和焦炭的轉(zhuǎn)鼓參數(shù)必須高，燒結(jié)礦的堿性必須高，煉制期間需要應(yīng)用熟料，嚴(yán)禁用生料代替，爐體中燃料的物理性能和化學(xué)性能需要處于平穩(wěn)的狀態(tài)，且爐料的粒度不能過(guò)大，但是若是粒度不足五毫米同樣不能應(yīng)用，此外還需要確保爐料中不會(huì)有過(guò)多的其他物質(zhì)，并且必須保證鐵礦石的冶煉能力。高爐精料工藝在節(jié)約能源降低排放期間能夠取得良好的效果，此項(xiàng)工藝既能夠減少燃料的損耗，并且能夠有效的提高燃料的燃燒效果，在同樣的時(shí)間內(nèi)，降低二氧化碳與二氧化硫等有害物質(zhì)的產(chǎn)生。

3.5 高風(fēng)溫技術(shù)

如今，我國(guó)眾多鋼鐵單位均開(kāi)始應(yīng)用提高高爐煉鐵風(fēng)溫的工藝，從而節(jié)省能源消耗、降低污染物質(zhì)的排放。不過(guò)，風(fēng)溫提升導(dǎo)致對(duì)于耐火材料的品質(zhì)與高爐爐體構(gòu)造方面的標(biāo)準(zhǔn)逐漸提升。若是風(fēng)溫在九百攝氏度以下時(shí)，通常會(huì)應(yīng)用半硅磚、黏土磚等，若是風(fēng)溫在一千攝氏度左右時(shí)，爐體內(nèi)部通常會(huì)應(yīng)用高鋁磚，若是風(fēng)溫在一千一百攝氏度到一千二百攝氏度之間，爐體頂端可能發(fā)生頂磚脫落以及格子磚下降、粉化等情況，從而縮短爐體的應(yīng)用時(shí)間。所以，在這種情況下?tīng)t體制作材質(zhì)需要選用Al2O3含量為百分之六十到百分之七十五的高鋁磚，此材料可以應(yīng)對(duì)一千二百攝氏度的溫度。國(guó)際上個(gè)別國(guó)家會(huì)用硅磚取代高鋁磚，主要是由于此種材質(zhì)能能夠應(yīng)對(duì)一千三百攝氏度的溫度，同時(shí)能夠有效的延長(zhǎng)爐體的應(yīng)用時(shí)間。具有效數(shù)據(jù)顯示，爐料的燃燒質(zhì)量會(huì)隨著風(fēng)溫溫度的升高而提升，同時(shí)能夠有效的減少有害氣體的產(chǎn)生。所以，高風(fēng)溫工藝的使用范疇逐漸擴(kuò)大。

3.6 回收熱風(fēng)爐煙氣余熱

如今熱風(fēng)爐煙道中排放的氣體溫度通常能夠達(dá)到二百到三百攝氏度，由于排放的氣體較多，導(dǎo)致熱量消耗較大，良好的應(yīng)用此類(lèi)氣體的顯熱借助熱交換設(shè)備能夠提高煤氣與助燃?xì)怏w的溫度，使得煤氣與助燃?xì)怏w的溫度升高到一百五或者二百攝氏度，顯著提升煤氣與助燃?xì)怏w的溫度，降低高爐煤氣和轉(zhuǎn)爐煤氣的能量損耗，減少熱風(fēng)爐的能源消耗。良好的應(yīng)用熱風(fēng)爐廢棄預(yù)熱回收工藝，確保單燒高爐煤氣情況時(shí)，進(jìn)風(fēng)溫度能夠在一千二百攝氏度，煉鐵期間可以節(jié)約生鐵。

4 結(jié)語(yǔ)

我國(guó)鋼鐵行業(yè)已從快速發(fā)展轉(zhuǎn)變?yōu)楦哔|(zhì)量發(fā)展，轉(zhuǎn)型升級(jí)任務(wù)艱巨，環(huán)保壓力較大，開(kāi)發(fā)綠色低碳冶煉新技術(shù)是鋼鐵行業(yè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要方向。高爐煉鐵系統(tǒng)節(jié)能減排工作是整個(gè)鋼鐵企業(yè)節(jié)能減排工作的重點(diǎn)，有著重要的意義。鋼鐵行業(yè)需要加大理論創(chuàng)新，不斷探索節(jié)能減排新技術(shù)，堅(jiān)持綠色發(fā)展、低碳發(fā)展、循環(huán)發(fā)展，為打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)和生態(tài)文明建設(shè)做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。