低碳減排的綠色鋼鐵冶金技術(shù)

陳銀龍

（河鋼宣鋼技術(shù)中心質(zhì)檢站，河北 張家口 075100）

鋼鐵冶煉行業(yè)是能耗大戶，同時(shí)也是污染大戶，習(xí)近平主席在氣候變化巴黎大會(huì)開幕式重要講話中莊嚴(yán)承諾：中國將于2030 年前后使二氧化碳排放達(dá)到峰值并爭取盡早實(shí)現(xiàn)，2030 年單位國內(nèi)生產(chǎn)總值的二氧化碳排放比2005 年下降60%～65%。為盡快達(dá)到這一目標(biāo)，鋼鐵冶金行業(yè)，必須立足低碳減排，大力提升發(fā)生綠色鋼鐵冶金技術(shù)，才能更好地順應(yīng)時(shí)代發(fā)展潮流，綠色、健康、可持續(xù)發(fā)展。

1 發(fā)展綠色鋼鐵冶金技術(shù)的必要性

鋼鐵冶金行業(yè)是建筑行業(yè)、軍工行業(yè)、制造加工行業(yè)的基礎(chǔ)，對(duì)整個(gè)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)健康發(fā)展有著非常重要的作用。但長期以來，我國鋼鐵冶金行業(yè)一直存在嚴(yán)重的污染問題，即便是目前已經(jīng)引進(jìn)了大量先進(jìn)的設(shè)備、技術(shù)，污染問題一直沒有得到有效解決，依然存在粉塵污染、水體污染、噪聲污染、生產(chǎn)設(shè)備能耗過大等一系列問題。在經(jīng)濟(jì)效益的趨勢(shì)下，很多鋼鐵冶金行業(yè)過于注重生產(chǎn)效益和生產(chǎn)速度，在低碳減排方面沒有下足功夫。大力發(fā)展綠色鋼鐵冶金技術(shù)，可將低碳減排理念、綠色設(shè)計(jì)理念、綠色材料、綠色能源等，全部融合到整個(gè)綠色鋼鐵冶金生產(chǎn)過程中，形成一個(gè)綠色環(huán)保的閉環(huán)系統(tǒng)，既能有效降低環(huán)境污染，減少能源消耗，還能提升生產(chǎn)效率，從而獲得更大的經(jīng)濟(jì)效益，促使綠色鋼鐵冶金行業(yè)走可持續(xù)發(fā)展道路。

2 綠色鋼鐵冶金的關(guān)鍵技術(shù)

綠色鋼鐵冶金是目前鋼鐵冶金領(lǐng)域發(fā)展的主要方向和目標(biāo)，鋼鐵冶金中需要用到大量礦產(chǎn)資源、能源等，且生產(chǎn)工序眾多，每個(gè)環(huán)節(jié)都有很大是低碳減排空間。綠色鋼鐵冶金的關(guān)鍵技術(shù)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

2.1 液壓系統(tǒng)綠色技術(shù)的應(yīng)用

綠色鋼鐵冶金機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)是提升低碳減排的關(guān)鍵，液壓系統(tǒng)則是鋼鐵冶金生產(chǎn)的關(guān)鍵系統(tǒng)，液壓系統(tǒng)是否符合綠色發(fā)展理念的需求，直接關(guān)系到鋼鐵冶金行業(yè)低碳減排的最終效果。因此，在液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)中，要注重綠色環(huán)保技術(shù)的應(yīng)用，從生產(chǎn)工藝和運(yùn)行過程同時(shí)入手，選擇高質(zhì)量、高性能的液壓油，保證所選擇的液壓油無毒、無害、無污染，即便發(fā)生泄漏，也不會(huì)對(duì)周圍的生態(tài)環(huán)境造成任何影響。同時(shí)還要加大密封技術(shù)和密封工藝的應(yīng)用力度，最大限度降低液壓系統(tǒng)發(fā)生滲漏的概率，提升鋼鐵冶金生產(chǎn)中液壓系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和環(huán)保性。

2.2 吸聲和減振技術(shù)的應(yīng)用

動(dòng)力系統(tǒng)是鋼鐵冶金生產(chǎn)的關(guān)鍵系統(tǒng)，鋼鐵冶金過程非常復(fù)雜，需要達(dá)到一定的溫度之后，才能將鐵礦石熔化，去除雜質(zhì)，提煉出鋼鐵材料。其中電力是鋼鐵冶金中需要的主要能源，為降低電能消耗量，在選擇和建設(shè)電力系統(tǒng)時(shí)，必須選擇采用綠色、先進(jìn)的吸聲和減振技術(shù)的系統(tǒng)應(yīng)用[1]。比如：對(duì)吸聲技術(shù)而言，可采用容量比較小的消聲器，同時(shí)搭載全臺(tái)塑料風(fēng)扇和罩殼，以降低電力系統(tǒng)在運(yùn)行中形成噪聲。融合冶金機(jī)械設(shè)備的基本情況，在選擇H 型鋼的基礎(chǔ)之上，運(yùn)用鋁合金材料和尼龍材料，以降低機(jī)械設(shè)備自重，減少能耗，也可以達(dá)到很好的節(jié)能效果。

2.3 控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)、人工智能、大數(shù)據(jù)等控制系統(tǒng)的相互融合可以實(shí)現(xiàn)鋼鐵冶金機(jī)械設(shè)備持續(xù)、穩(wěn)定、安全、可靠運(yùn)行。鋼鐵冶金設(shè)備成本高，輕易不會(huì)更換，但可以在原設(shè)備上進(jìn)行升級(jí)改造，將人工智能技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、虛擬化技術(shù)等融合到鋼鐵冶金機(jī)械設(shè)備上，利用光學(xué)機(jī)電一體化技術(shù)和冶金機(jī)械科學(xué)系統(tǒng)相互融合，以提升機(jī)械設(shè)備運(yùn)行的智能化、智慧化、數(shù)字化水平，實(shí)現(xiàn)“無人值班或者是少人值班”，也有助于節(jié)約能源，降低能耗，也是綠色鋼鐵冶金發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)。

3 提升綠色鋼鐵冶金技術(shù)低碳減排效果的方法

3.1 合理調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，優(yōu)化生產(chǎn)流程

在鋼鐵冶金生產(chǎn)中，需要利用大數(shù)據(jù)技術(shù)，全面收集國內(nèi)外鋼鐵市場的發(fā)展動(dòng)態(tài)，積極吸收國內(nèi)外先進(jìn)的冶金生產(chǎn)技術(shù)和綠色發(fā)展理念，再結(jié)合本企業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀，進(jìn)行集成和創(chuàng)新，調(diào)整鋼鐵冶金產(chǎn)品的生產(chǎn)結(jié)構(gòu)，不僅能契合時(shí)代發(fā)展的需求，而且還能提升生產(chǎn)質(zhì)量、降低能耗、節(jié)約成本、提升附加值、提高技術(shù)水平。促使鋼鐵冶金企業(yè)能夠在激烈的市場競爭中占得一席之地。

按照鋼鐵冶金流程工程學(xué)原理和現(xiàn)代化鋼鐵廠工藝流程的發(fā)展態(tài)勢(shì)，積極吸取德國、日本等發(fā)達(dá)國家在綠色鋼鐵冶金技術(shù)方面取得的經(jīng)驗(yàn)和成果，盡可能做到鋼鐵冶金生產(chǎn)流程更加緊湊，更加合理，更加流暢。此種生產(chǎn)流程，可有效降低能耗，并打造一個(gè)高效率、低能耗、低成本、綠色無污染的鋼鐵冶金生產(chǎn)系統(tǒng)，更好的順應(yīng)中國鋼鐵工業(yè)先進(jìn)生產(chǎn)力的發(fā)展方向。具體而言，需要積極淘汰那些性能滯后、存在安全隱患的工藝和設(shè)備，如：小焦?fàn)t、小高爐等，建設(shè)起大型焦?fàn)t、高爐[2]。同時(shí)優(yōu)化鋼鐵冶煉模式，取消混鐵爐，最大限度上縮短鐵水的運(yùn)輸距離和時(shí)間，提升鐵水進(jìn)入轉(zhuǎn)爐的溫度。全面優(yōu)化軋鋼系統(tǒng)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，逐步淘汰落后的軋制生產(chǎn)線，加強(qiáng)鋼坯熱裝熱送，提升熱軋鋼工序綜合成材率。

3.2 改善高爐原料結(jié)構(gòu)，加強(qiáng)鐵水處理

大量研究和實(shí)例表明，在鋼鐵冶金生產(chǎn)中，科學(xué)合理地改善高爐原料結(jié)構(gòu)，可有效提升入爐礦和焦炭的質(zhì)量。比如：精料技術(shù)對(duì)高爐煉鐵的影響率達(dá)到70%，而高爐操作和設(shè)備更新的影響率只有30%，因此，要想達(dá)到低碳減排的效果，提升綠色生產(chǎn)水平，就必須合理改善高爐原料結(jié)構(gòu)，盡量采用精料，既能降低冶金過程形成的污染量，而且還能降低能耗，對(duì)綠色鋼鐵冶煉有非常重要的作用。

加強(qiáng)對(duì)鐵水的預(yù)處理，可大幅度提升鐵水進(jìn)入轉(zhuǎn)爐的質(zhì)量，目前各行各業(yè)對(duì)高純度鋼鐵的需求量與日俱增，對(duì)鐵水處理質(zhì)量提出了更高的要求。鐵水預(yù)處理包括三項(xiàng)內(nèi)容，脫硅預(yù)處理、脫磷預(yù)處理、脫硫預(yù)處理。鐵水通過三項(xiàng)處理之后，轉(zhuǎn)爐的冶煉功能將會(huì)得到進(jìn)一步簡化，直接進(jìn)行脫碳和升溫處理即可，無需再進(jìn)行復(fù)雜的工序轉(zhuǎn)換。加強(qiáng)鐵水預(yù)處理，既能有效提升鋼水的純凈度，為實(shí)現(xiàn)低磷、低硅、低硫鋼鐵生產(chǎn)提供良好的技術(shù)條件；而且還能大幅度降低生產(chǎn)成本，減少合金料的使用量，提升轉(zhuǎn)爐產(chǎn)能，節(jié)約能源，降低污染。

3.3 合理調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，提升能源轉(zhuǎn)化率

在鋼鐵冶金中為提升低碳減排的效果，需要進(jìn)一步優(yōu)化煤氣資源，提升煤氣使用量，降低煤氣放散量。通常情況下，鋼鐵冶金生產(chǎn)企業(yè)，各種用能設(shè)備，需要用到不同的煤氣。但受到企業(yè)煤氣總量、熱值、煤氣供需平衡等方面的影響，使得鋼鐵冶金企業(yè)的用能設(shè)備，在使用煤氣方面存在相互影響的問題[3]。所以，可推廣建設(shè)燃?xì)饴?lián)合蒸汽的循環(huán)發(fā)電機(jī)組。鍋爐生產(chǎn)運(yùn)行中，使用純度比較大的煤氣，也是鋼鐵冶金企業(yè)利用大量低熱值高爐煤氣進(jìn)行發(fā)電的新技術(shù)，可在不影響鍋爐安全運(yùn)行的基礎(chǔ)上，通過調(diào)整發(fā)電負(fù)荷的方法來適當(dāng)增減高爐煤氣用量，此種方法，既能提高煤氣資源利用率，而且還有助于調(diào)節(jié)煤氣管網(wǎng)的壓力波動(dòng)，具有良好的節(jié)能效果，經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。

4 結(jié)語

冶金工業(yè)的發(fā)展必須以避免對(duì)生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生污染為前提和基礎(chǔ)，只有冶金工藝和生態(tài)保護(hù)相互聯(lián)系、相互結(jié)合，我國的冶金產(chǎn)業(yè)才能徹底擺脫“產(chǎn)生污染再治理污染”的境地，從而在環(huán)保問題上產(chǎn)生突破性的轉(zhuǎn)變。在當(dāng)前狀況下，我國應(yīng)當(dāng)擦亮雙眼，正確認(rèn)識(shí)到工業(yè)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)的密切聯(lián)系，明白二者是相互統(tǒng)一、相輔相成的。注重生態(tài)環(huán)境的保護(hù)我國冶金工業(yè)長久發(fā)展的基本保障，而有色金屬冶金產(chǎn)業(yè)中的具體生產(chǎn)辦法又為環(huán)保工作的開展提供了技術(shù)方面的支撐，實(shí)際生產(chǎn)過程是對(duì)環(huán)保工作開展力度、環(huán)保政策實(shí)施情況的有效檢驗(yàn)，注重冶金產(chǎn)業(yè)中的環(huán)保問題是促進(jìn)我國生態(tài)環(huán)境保護(hù)工作快速推進(jìn)的重要力量來源。