鋼鐵冶金環(huán)保與節(jié)能技術(shù)探究

李 楚

（北京中冶設(shè)備研究設(shè)計總院有限公司，北京 100029）

根據(jù)調(diào)查得知，我國鋼鐵產(chǎn)量每年都在持續(xù)增加，我國鋼鐵產(chǎn)量多年來位居世界首位，2020年，在疫情等特殊因素的影響下，我國粗鋼產(chǎn)量首次突破了10億噸級大關(guān)。我國鋼鐵的生產(chǎn)過程以及生產(chǎn)技術(shù)特點，在經(jīng)濟不斷發(fā)展的過程中主要污染源也來源于冶煉工業(yè)。因此在生產(chǎn)鋼鐵的過程中所產(chǎn)生的廢棄物只是通過簡單的粗處理就直接被排放，這正是給我國環(huán)境保護構(gòu)成威脅的主要因素。我國進入21世紀(jì)后，人們對環(huán)境提高了重視程度，對我國工業(yè)節(jié)能減排的問題給予廣泛的關(guān)注，逐漸演變成人們關(guān)注的重點內(nèi)容，這類問題現(xiàn)在已經(jīng)對我國社會經(jīng)濟健康穩(wěn)定發(fā)展造成了一定的阻礙。因此如何從技術(shù)方面出發(fā)，整體提高我國鋼鐵冶金行業(yè)的生產(chǎn)能力，能否實現(xiàn)綠色生產(chǎn)直接關(guān)系到社會經(jīng)濟是否能夠可持續(xù)發(fā)展，還關(guān)乎到我國國民的身心健康狀態(tài)，因此對鋼鐵冶金行業(yè)的綠色生產(chǎn)進行了探究，對于建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型的社會具有非常重要的意義。

1 鋼鐵冶金企業(yè)環(huán)保節(jié)能的意義

鋼鐵冶金行業(yè)本身就是一個會產(chǎn)生較高污染和能耗的行業(yè)。由于我國陸續(xù)頒布了各項環(huán)境保護和節(jié)能減排的相關(guān)政策，我國工業(yè)生產(chǎn)行業(yè)就越來越需要對自身的生產(chǎn)工藝進行改革創(chuàng)新，將工藝設(shè)計的方案進行優(yōu)化升級，有效提高能源的二次利用率，有效減少污染物的產(chǎn)生，進而有效減少了污染物的排放力度。與此同時鋼鐵冶金行業(yè)還是一個具有較大競爭力的行業(yè)，需要在生產(chǎn)質(zhì)量得到保證的情況下將生產(chǎn)效率進行提高，有效降低企業(yè)生產(chǎn)制造成本。然而鋼鐵冶金行業(yè)內(nèi)的節(jié)能減排是實現(xiàn)這一目標(biāo)的有效方法。所以相關(guān)企業(yè)為了保證其在行業(yè)內(nèi)不斷增強自身競爭力的同時還要綠色健康、穩(wěn)定有序的發(fā)展，鋼鐵冶金企業(yè)需要繼續(xù)加強節(jié)能環(huán)保的意識，進而實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

2 鋼鐵冶金企業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 存在較高的污染

目前我國工業(yè)鋼鐵冶煉行業(yè)中存在一個十分明顯的關(guān)于環(huán)境污染的問題，鋼鐵冶煉企業(yè)在的生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生的大量廢氣廢水，這些廢棄物只是經(jīng)過粗處理就排放到自然生態(tài)環(huán)境中，給我國環(huán)境造成了極大的危害，因此工業(yè)冶煉行業(yè)是我國目前在保護環(huán)境和節(jié)能減排策略實施過程中存在的最大的威脅，成為污染物產(chǎn)生的源頭。在國外有許多鋼鐵冶煉技術(shù)十分成熟的國家中，曾經(jīng)也受到過環(huán)境被污染的痛苦，經(jīng)過許多年的研究探索，目前基本上已經(jīng)掌握了節(jié)能的相關(guān)技術(shù)，實現(xiàn)了能夠有效控制在冶煉生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的粉塵等廢棄物，然后充分使用二次利用的技術(shù)，有效的降低了給自然環(huán)境帶來的污染和危害。但是截止目前我國并未擁有成熟的節(jié)能技術(shù)，所以粉塵的有效控制技術(shù)在我國還沒有大力推廣，粉塵經(jīng)過處理再進行二次利用的技術(shù)還未廣泛普及，所以對自然環(huán)境造成較大的污染。

2.2 存在較高的能耗浪費

除了對環(huán)境產(chǎn)生較大的污染，較低的能源利用率以及較大的能源消耗也是目前我國冶煉工業(yè)發(fā)展過程中面臨的一個十分重要的問題。查閱相關(guān)數(shù)據(jù)分析我們知道，2010年上半年中，中國大型冶煉企業(yè)的燃料比為518公斤/噸，然而2011年上半年則達到了520公斤/噸，同比增長了2公斤/噸。與2010年相比，有42家冶煉企業(yè)增加了燃料比率，有30家冶煉企業(yè)的燃料比率有所下降。站在能源消耗的角度而言，冶煉工程每噸消耗404.99千克標(biāo)準(zhǔn)煤，燒結(jié)工藝每噸消耗52.34千克標(biāo)準(zhǔn)煤。在2000年左右，國外冶煉技術(shù)十分發(fā)達的國家焦?fàn)t比就已經(jīng)不足300千克/噸，燃料比不足500千克/噸。

3 我國冶金行業(yè)造成污染嚴(yán)重的原因分析

3.1 企業(yè)規(guī)模化建設(shè)不完善

我國的鋼鐵冶煉企業(yè)和國外的鋼鐵冶金企業(yè)都擁有較大的企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模，但是中小鋼鐵冶金企業(yè)占據(jù)了較大的比例。我國進入一個全新的時代以來，國家對工業(yè)環(huán)境保護問題提高了重視程度，責(zé)令相關(guān)部門必須加強對工業(yè)冶煉行業(yè)中的環(huán)境保護力度，制定了許多關(guān)于保護環(huán)境的辦法以及促進節(jié)能減排的國家政策。目前我國工業(yè)中存在十分零散的中小型冶煉企業(yè)，從整體的層面而言，導(dǎo)致了我國鋼鐵冶煉行業(yè)中的環(huán)境保護和節(jié)能減排水平發(fā)展受到局限性，降低了節(jié)能減排水平。正是由于鋼鐵冶煉企業(yè)的布局較為零散，各自的發(fā)展水平都參差不齊，甚至還存在一小部分對節(jié)能減排新技術(shù)沒有任何了解的小型企業(yè)，所以在環(huán)保節(jié)能方面并沒有得到一定水平的提高發(fā)展，甚至有的技術(shù)落后的企業(yè)相較于技術(shù)發(fā)達國家而言，呈現(xiàn)出幾乎落后于發(fā)達國家二十年的狀態(tài)。

3.2 鋼鐵冶煉設(shè)備較為落后

從技術(shù)層面而言，我國鋼鐵冶煉企業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)以及設(shè)備的大規(guī)模生產(chǎn)獲得了較大的進步，從節(jié)能減排的角度出發(fā)對鋼鐵冶金行業(yè)的保護環(huán)境節(jié)能減排技術(shù)提供了保障，但是和國外技術(shù)發(fā)達的國家和地區(qū)還是具有十分明顯的差距。我國的眾多企業(yè)中仍然采用的是大型的冶煉設(shè)備，這也是導(dǎo)致我國冶煉企業(yè)節(jié)能減排工作受到限制的一大因素。所以在日后的鋼鐵冶煉生產(chǎn)工作中，必須要從生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)技術(shù)入手，切實可行的幫助企業(yè)實現(xiàn)節(jié)能減排的目標(biāo)。

3.3 欠缺先進的技術(shù)裝備

在我國鋼鐵冶煉行業(yè)中，先進的節(jié)能環(huán)保生產(chǎn)技術(shù)逐漸被帶入生產(chǎn)過程，以此讓人們提高對環(huán)境保護的意識，不斷加強對生產(chǎn)技術(shù)進行改革創(chuàng)新以及生產(chǎn)設(shè)備的更新?lián)Q代力度，從一定程度上取得了較好的成效。但縱觀我國整個鋼鐵冶金工業(yè)，不論是從冶煉的技術(shù)以及工序上，還是從生產(chǎn)設(shè)備以及管理方法中，多多少少都存在許多問題，國家提出的節(jié)能環(huán)?？谔枦]有得到充分發(fā)揮，同時也無法滿足先進的節(jié)能環(huán)保的技術(shù)需要。尤其是行業(yè)內(nèi)先進的前沿領(lǐng)域中，節(jié)能環(huán)保新技術(shù)以及新的設(shè)備設(shè)施并沒有在國內(nèi)諸多冶煉企業(yè)獲得良好推廣和使用，這一點也造成我國冶煉行業(yè)的發(fā)展受到局限性，這也是我們國家在工業(yè)領(lǐng)域中開展的各項節(jié)能環(huán)保工作落后于國外擁有先進技術(shù)的發(fā)達國家之間產(chǎn)生差距的重點原因。

4 鋼鐵冶金行業(yè)實現(xiàn)環(huán)保節(jié)能策略

4.1 更新發(fā)展全新節(jié)能技術(shù)

通過實驗研究得知，在完整的冶煉生產(chǎn)鋼鐵的過程中，產(chǎn)生污染物以及消耗能源最多的兩個環(huán)節(jié)就是焦化過程以及燒結(jié)過程。所以完善創(chuàng)新生產(chǎn)技術(shù)就要從這兩個環(huán)節(jié)為切入點，在生產(chǎn)過程中查找對能源消耗過大以及對環(huán)境產(chǎn)生污染的步驟，并且根據(jù)這兩點內(nèi)容有針對性的采取有效應(yīng)對措施和手段。在創(chuàng)新改革生產(chǎn)技術(shù)方面，把創(chuàng)新的重點放在擴大焦?fàn)t規(guī)模中。例如，首先將國外已經(jīng)研究成熟的節(jié)能設(shè)備以及技能技術(shù)引入我國，其中包括發(fā)達的爐架組裝和車聯(lián)動方法、低濕焦炭滅火技術(shù)、智能控制高爐溫度的技術(shù)等等。另外在此基礎(chǔ)上引入先進的煤載除塵工藝進行運用，此項工藝能夠?qū)⑸a(chǎn)過程中所產(chǎn)生的廢棄污染物進行無害化處理以及實現(xiàn)循環(huán)使用的目的，這樣才能達到降低在焦化過程中出現(xiàn)的能源浪費問題，同時還能有效提高環(huán)境保護技術(shù)，使其得到大力發(fā)展。對于燒結(jié)過程，我國目前大多采用的是“厚層燃料分粒燒結(jié)”的技術(shù)，對材料層的厚度進行調(diào)節(jié)、混合物的顆粒大小以及增加對應(yīng)的煤粉比例來有效減少固體燃料消耗的新過程。大型高爐生產(chǎn)過程中能夠十分清晰的反映出高爐的生產(chǎn)效率，因此對原有的高爐，根據(jù)具體的情況對高爐的平均容量進行調(diào)整，同時也提高了高爐的利用率。

4.2 有效提高能源利用率

實現(xiàn)能源利用率的提高可以通過對焦化比率進行優(yōu)化。在利用高爐進行冶煉的過程中，產(chǎn)生能源消耗的主要途徑就是對燃料的消耗過程。因此必須要對此過程進行探索，將焦化比和燃料比降低的有效方法，以此來實現(xiàn)減少能源消耗的目標(biāo)，與此同時還可以將能源消耗的比例降低到最低。根據(jù)實際的狀況降低焦化比和燃料比，首先需要在冶煉系統(tǒng)中運用現(xiàn)金的生產(chǎn)技術(shù)，把目前使用的機械設(shè)備替換成永達信燒結(jié)機，將燃料逐一添加，采用厚層操作方法等都是通過實踐得出的最為有效的方法。或者可以引入一種全新的無燒結(jié)節(jié)能環(huán)保冶煉技術(shù)，幫助冶煉企業(yè)從整體生提高自身的高爐煉鐵技術(shù)。同時為了焦炭和燒結(jié)的篩選效果得到有效提高，有效降低進入爐中的粉塵數(shù)量，能夠使高爐增加冶煉效率，進而提高了煤氣的使用條件。同時還可以將高爐的溫度適當(dāng)提高，并且提供大型噴煤的必要條件，以此來實現(xiàn)高爐所產(chǎn)生的熱量得到百分之百的利用。由此可知，充分合理的利用目前現(xiàn)有的先進技術(shù)，可以幫助焦炭比得到有效降低以及煤比得到有效增加。

4.3 建立余熱回收機制

干熄焦技術(shù)是目前較多的冶煉企業(yè)使用的余熱回收機制技術(shù)，這項技術(shù)可以將生產(chǎn)過程產(chǎn)生的熱量進行有效回收處理，回收過程中能夠產(chǎn)生蒸汽或用于發(fā)電，切實有效的幫助企業(yè)減少了在傳統(tǒng)的操作過程中因為燒焦，給自然環(huán)境以及水源造成的污染，進而將焦炭質(zhì)量得到良好的改善，同時將煉鐵過程中的能源進行了很好的二次利用，有效提高了利用率。同時還能對冷卻風(fēng)余熱以及燒結(jié)過程中產(chǎn)生的煙氣進行二次回收利用，將余熱鍋爐裝置正確的安裝在環(huán)冷機入口的位置，將產(chǎn)生的熱廢氣再利用成為點火過程中的助燃?xì)怏w。

4.4 有效減少動力消耗

另外，實現(xiàn)能源消耗的降低還可以通過降低動力消耗的過程達到。比如，修改高爐鼓風(fēng)機，通過對鼓風(fēng)機的改造，實現(xiàn)和高爐的高度相同，此外還要適當(dāng)?shù)膶娘L(fēng)機的排氣進行改造，進行這一步驟的主要目的是為了鼓風(fēng)機在使用過程中降低一定的自身消耗。另外減少冷卻水的消耗還可以使用先進的技術(shù)手段實現(xiàn)，將冷卻水系統(tǒng)建立在制冷站中（制冷站與冷卻水排水系統(tǒng)不同），這樣做的目的是為了使冷卻水能夠得到更好的循環(huán)，有效提高了循環(huán)使用率，保證冷卻水始終保持著封閉的運行狀態(tài)。通過對以上步驟的改造，不但降低了工業(yè)生產(chǎn)過程中的廢水排放量，還能夠有效防止廢棄物對空氣所造成的污染，進一步貼近了冷卻廢水零排放的宗旨。

4.5 有效提高廢熱回收

對能源利用率的提高可以通過建立廢熱回收體系來實現(xiàn)。干焦淬火技術(shù)目前廣泛被冶煉企業(yè)所使用，它能夠在熱損失得到減少的同時防止出現(xiàn)污染水源的現(xiàn)象發(fā)生。在焦炭質(zhì)量得到有效提高的同時還能夠提高節(jié)水效率。比如，在環(huán)式冷卻器的進口處可以安裝冷卻空氣以及燒結(jié)廢氣的余熱回收體系，環(huán)式冷熱廢氣中的蒸汽可以用于預(yù)熱燒結(jié)混合物中，熱廢氣可以用于助燃以及點火。

5 結(jié)語

綜上所述，在目前社會不斷發(fā)展的同時，市場經(jīng)濟也得到了快速發(fā)展，在此過程中資源消耗以及環(huán)境污染已經(jīng)嚴(yán)重影響了人們的生產(chǎn)生活和身心健康狀態(tài)，因此我們在社會進步的同時不得不面臨節(jié)能環(huán)保問題。我國社會經(jīng)濟在快速發(fā)展中鋼鐵冶煉行業(yè)起到了巨大的助推作用，但是同時也造成能源消耗和環(huán)境污染的主要行業(yè)，因此必須要及時采取先進的技術(shù)手段，以此來實現(xiàn)行業(yè)整體的節(jié)能減排水平，不斷推進國家經(jīng)濟以及社會的穩(wěn)定、健康、可持續(xù)的發(fā)展。