鄒永啟

摘要 ：基于高爐煉鐵工藝具備較強的優(yōu)勢特點，且實際生產(chǎn)量較大，所以在現(xiàn)代鋼鐵行業(yè)生產(chǎn)中已經(jīng)成為了應(yīng)用頻率最高的煉鐵技術(shù)和工藝手段。在近年來社會發(fā)展水平穩(wěn)定提升背景下，鋼鐵行業(yè)也開始積極響應(yīng)政府部門的節(jié)能減排號召，因此為更好的滿足綠色環(huán)保要求，鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)也需要積極進行工藝手段的優(yōu)化與改造，從而在智能化技術(shù)手段幫助下獲取顯著的節(jié)能減排效果。此手段不僅能實現(xiàn)對生態(tài)環(huán)境的保護，同時還能為鋼鐵企業(yè)創(chuàng)收良好的經(jīng)濟效益。對此，本文將詳細論述高爐煉鐵工藝中節(jié)能減排技術(shù)的具體問題，希望對行業(yè)健康發(fā)展提供穩(wěn)定幫助。

關(guān)鍵詞 ：高爐煉鐵工藝 ；節(jié)能減排技術(shù) ；應(yīng)用概述

據(jù)不完全統(tǒng)計可知，截至 2020 年，我國鋼鐵產(chǎn)量已經(jīng)超過10 億噸，在鋼鐵生產(chǎn)期間，生鐵產(chǎn)量可達 8 億噸以上，產(chǎn)量與消費水平均達到國際前列。在全面利好趨勢下，鋼鐵行業(yè)作為能耗密集型產(chǎn)業(yè)，如何對能源消耗量進行控制也逐漸成為了行業(yè)發(fā)展需要探究的重點課題。減少能源消耗、控制碳排量是當前鋼鐵產(chǎn)業(yè)保持穩(wěn)定發(fā)展的重要基礎(chǔ)，所以在改革社會背景下，鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)不僅要以經(jīng)濟效益指標為方向，還要將社會效益和生態(tài)效益作為發(fā)展目標，在積極進行高爐煉鐵工藝創(chuàng)新探索過程中，優(yōu)化節(jié)能減排效果，從而獲取顯著的應(yīng)用成果。

1  高爐煉鐵工藝節(jié)能減排技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢

我國是國際領(lǐng)域中最早發(fā)現(xiàn)并利用煤炭資源的國家。自建國以來，我國的能源生產(chǎn)已經(jīng)實現(xiàn)了規(guī)模的擴展，但由于人口基數(shù)龐大，因此人均能源消耗量極低，僅為世界平均水平的一半左右。從能源消耗角度分析，我國是一個資源短缺國家。

早在上世紀九十年來開始，我國已經(jīng)成為了鋼鐵產(chǎn)量首位的領(lǐng)頭國家。而鋼鐵產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)飛速發(fā)展的主要原因在于國內(nèi)經(jīng)濟的快速增長，使得各行業(yè)對鋼鐵材料的需求不斷增加。由于政府對鋼鐵行業(yè)的投入力度不斷加大，也為我國行業(yè)整體發(fā)展提供了重要推動力支持。受到上述因素的影響，我國煉鐵工藝也實現(xiàn)了穩(wěn)步前進，但隨之而來也給煉鐵發(fā)展帶來了復(fù)雜問題。比如 ：能源消耗問題。在煉鐵原料中焦炭是最常見的生產(chǎn)原料，由于焦炭的經(jīng)濟成本較高，所以始終是鋼鐵產(chǎn)業(yè)關(guān)注的重點指標。

雖然當前各項先進技術(shù)的出現(xiàn)已經(jīng)得到穩(wěn)定發(fā)展，但燃料整體占比并沒有顯著下降，因此，企業(yè)的焦炭使用量仍然是企業(yè)的主要能耗。此外，環(huán)境污染問題日益嚴峻。當前煉鐵污染物主要表現(xiàn)為氮化物、二氧化碳等排放上，雖然和以往污染物排放相比，環(huán)境問題已經(jīng)得到極大改善，但作為高污染行業(yè)，煉鐵工藝仍然會對環(huán)境發(fā)展造成負面影響。受到高能耗和高污染的特征所限， 積極開發(fā)煉鐵工藝的節(jié)能減排技術(shù)也成為了現(xiàn)代社會發(fā)展的重要內(nèi)容。

2  高爐煉鐵行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與行業(yè)面對的形勢

在我國社會經(jīng)濟穩(wěn)步發(fā)展過程中，人類生存的環(huán)境也面臨著更大的威脅，目前，我國迫切需要提高環(huán)境質(zhì)量，降低因為生產(chǎn)建設(shè)帶來的環(huán)境污染問題。但在經(jīng)濟飛速發(fā)展過程中，社會整體對于鋼鐵、石油類產(chǎn)品的需求量與日俱增，因此大氣中二氧化碳等廢氣排放量明顯提升，致使人類生存環(huán)境面臨著前所未有的壓力?；谌罕娢幕胶退刭|(zhì)的提升，人們已經(jīng)逐漸意識到了環(huán)境保護的重要性，帶動了綠色能源的發(fā)展和建設(shè)。在現(xiàn)代社會中，環(huán)保材料對污染性材料的應(yīng)用已經(jīng)有效推動了科學(xué)技術(shù)的創(chuàng)新與發(fā)展。所以，鋼鐵行業(yè)要想保持穩(wěn)定發(fā)展，就更需要加強對現(xiàn)代化技術(shù)的創(chuàng)新與探索，從而推動高產(chǎn)低耗的發(fā)展目標。但對于高爐煉鐵行業(yè)而言，如果不能有效進行技術(shù)改革或創(chuàng)新，就意味著可持續(xù)發(fā)展會受到影響，造成的損失也難以預(yù)估。

對此，我國相關(guān)部門也積極制定了應(yīng)對方案，意在獲取合理化資源，探究和創(chuàng)新出符合國民經(jīng)濟要求的產(chǎn)品類型，在和國家發(fā)展政策保持一致的基礎(chǔ)上，全面降低二氧化碳的排放量。

當據(jù)研究可知，目前我國鋼鐵行業(yè)中排放的二氧化碳已經(jīng)占據(jù)了全球總排量的百分之七以上，是全球工業(yè)排放量的百分之十五。這也意味著鋼鐵行業(yè)面臨著更為嚴峻的減排壓力。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，世界范圍內(nèi)的鐵礦石產(chǎn)量有百分之九十以上均來自高爐煉鐵。當前在高爐煉鐵工作中二氧化碳的排放占比已經(jīng)占據(jù)了鋼鐵上產(chǎn)的百分之八十以上。在此背景下，我國相關(guān)領(lǐng)域更需要積極探索和創(chuàng)新，在優(yōu)化和改進技術(shù)手段的過程中，更好的達成低污染和低能耗發(fā)展要求，只有這樣才能顯著提高鋼鐵行業(yè)在世界經(jīng)濟發(fā)展中的地位優(yōu)勢。長久發(fā)展過程中，我國高爐煉鐵行業(yè)過分注重熔化強度，缺乏對燃料配比的關(guān)注。并且高爐煉鐵設(shè)備中能源需求量大、氣體污染嚴重問題始終沒有得到解決。在成本負擔角度而言，雖然發(fā)展大型化爐型會對企業(yè)成本帶來加重影響，但卻能有效實現(xiàn)對污染氣體排放成本的控制，所以長期而言其工業(yè)發(fā)展存在較強的優(yōu)勢特點。在此期間，有效優(yōu)化和改進金屬熔煉爐型就是相關(guān)企業(yè)發(fā)展和研究的重點問題。為更好的適應(yīng)現(xiàn)代社會的政策發(fā)展趨勢和要求，相關(guān)企業(yè)應(yīng)及時進行設(shè)備更新和優(yōu)化，這不僅時現(xiàn)代企業(yè)改革和發(fā)展的重點，同時也是推動高爐煉鐵行業(yè)節(jié)能減排的重要舉措。

3  高爐煉鐵工藝流程

高爐煉鐵工藝相對簡單，具備較強的生產(chǎn)效率優(yōu)勢和產(chǎn)量優(yōu)勢，因此在現(xiàn)代鋼鐵生產(chǎn)領(lǐng)域中已經(jīng)實現(xiàn)了推廣發(fā)展和應(yīng)用。

對于高爐煉鐵工作而言，其主要生產(chǎn)流程為 ：當完成對焦炭、燒結(jié)礦等原料粉碎處理后，借助皮帶運輸機可以將其直接運輸?shù)礁郀t料倉中，在經(jīng)過篩分或計量后將其傳輸?shù)郊訜釥t中。之后在高爐的下風(fēng)口進行熱風(fēng)傳輸，將高爐中的多種原料進行反應(yīng)，在燃燒過程中會產(chǎn)生大量一氧化碳或氫氣，只有高爐中的溫度上升后，才能在氣體和礦石還原反應(yīng)過程中，將鐵更好的進行還原或提煉。后續(xù)經(jīng)過必要的熔化或滲碳流程，能夠形成工業(yè)領(lǐng)域所需的鐵水。在高爐煉鐵期間，產(chǎn)生的煤氣在重力除塵器作用下，可以將凈化后的煤氣借由管道更好的供給燒結(jié)或軋鋼使用。

4  高爐節(jié)能的主要措施

4.1 貫徹精準方針，推進煉鐵低能耗生產(chǎn)

精料入爐是目前推動高爐順利生產(chǎn)的重要基礎(chǔ)，此方式不僅能降低焦炭占比的物質(zhì)基礎(chǔ)，還能降低能源使用中的無端消耗，實現(xiàn)了能源整體利用率的提升。當前，高爐入爐主要的含鐵原料涵蓋了燒結(jié)礦、生礦和氧化球團礦。所以，要想對能源消耗問題進行控制，就需要有效發(fā)揮煉鐵效益的最大化發(fā)展，在提高行業(yè)綜合品味的基礎(chǔ)上，貫徹精準方針，推動高爐冶煉指標的優(yōu)化改善。

首先，要全面提升入爐礦品質(zhì)。在實際生產(chǎn)中應(yīng)選擇高品質(zhì)礦粉，比如 ：巴西礦粉或澳粉等原料，確保燒結(jié)礦的含鐵品位不斷提升，在全面提高燒結(jié)礦堿度背景下實現(xiàn)強度優(yōu)化，最終為燒結(jié)礦質(zhì)量的提升奠定良好基礎(chǔ)。其次，優(yōu)化焦炭質(zhì)量。在高爐料柱骨架的焦炭中，其質(zhì)量也是所有入爐原料中最關(guān)鍵的組成環(huán)節(jié)。在此期間，不僅能為高爐順行提供決定性優(yōu)勢，還能對高爐的噴煤降焦能力起到直接影響。要想優(yōu)化自產(chǎn)焦炭的質(zhì)量，焦化廠還應(yīng)該適當轉(zhuǎn)變現(xiàn)有工作模式，只有對煉焦煤質(zhì)量實現(xiàn)優(yōu)化，才能不斷降低焦炭灰分和硫分。最后，有效優(yōu)化爐料結(jié)構(gòu)，合理控制生產(chǎn)成本。高爐爐料結(jié)構(gòu)優(yōu)化是精確方針落實的重要環(huán)節(jié)，更是保證生產(chǎn)質(zhì)量的重要標準。

4.2 提高熱風(fēng)溫度

在控制焦比的過程中，提升熱風(fēng)溫度也是重要手段之一，能發(fā)揮出顯著的節(jié)能優(yōu)勢。早在上世紀七十年代開始，日本和德國就開始在高爐生產(chǎn)領(lǐng)域進行了相應(yīng)的生產(chǎn)嘗試，并且在合理溫度控制期間，將燃料比控制在相對合理范圍內(nèi)。我國一直依賴重點企業(yè)在風(fēng)溫控制中普遍控制在 1000℃左右，且大部分高爐風(fēng)溫仍處于較低水平。如果企業(yè)在實際生產(chǎn)中能夠?qū)囟冗M行合理提高，就能有效降低焦比，實現(xiàn)產(chǎn)量的穩(wěn)步提升。首先，采用熱風(fēng)爐方式相比國外提高了風(fēng)溫，但熱風(fēng)爐一般采用外燃方式。

而且中國目前的平均風(fēng)溫標準也和國外先進標準有很大區(qū)別，所以在沒有提高發(fā)電溫度和焦爐煤氣的前提下，為了提高風(fēng)溫要考慮利用助燃氣體與煤雙頻的加熱方式?？梢酝ㄟ^利用傳統(tǒng)熱風(fēng)爐的預(yù)熱技術(shù)工藝，實現(xiàn)對最高風(fēng)溫的調(diào)控。而在各種結(jié)構(gòu)類型的熱風(fēng)爐比較過程中發(fā)現(xiàn)，承鋼等企業(yè)所使用的旋流頂燃式熱風(fēng)爐，具備點燃更高效、拱頂溫低、蓄電面積大、隔墻壽命高等特性，能增加最大風(fēng)溫 50℃～ 100℃。其次，節(jié)流主要是借助風(fēng)溫降低生產(chǎn)期間的熱損失。實踐證明，風(fēng)溫難以上升不僅是技術(shù)問題，同時也受到了管理問題的影響。只有當爐況順行時，才有機會使風(fēng)溫達到最佳程度。最后，還必須科學(xué)合理地設(shè)定換爐熱制度，保持供應(yīng)給高爐最大的風(fēng)溫度水準，勤換爐，不用冷風(fēng)作混風(fēng)，而用主、副或并聯(lián)送風(fēng)，以保證最大的風(fēng)溫度水準。在平時限制降風(fēng)溫度使用時間，若在條件允許情況下，不能輕易進行溫度調(diào)整，以免對后續(xù)技術(shù)操作或管理帶來負面影響。

4.3 發(fā)展噴煤技術(shù)

因為當前噴煤能力還不夠好，有很多需要完善的問題。所以在實際工作中，除需進一步加強鼓風(fēng)爐的精料、提高通風(fēng)和改進鼓風(fēng)爐設(shè)備之外，還應(yīng)注意制作粉絲和噴吹設(shè)備的技術(shù)改造，使之滿足高爐中噴煤的要求。其一，應(yīng)積極采用高效率的粗粉分離器。在以往實踐工作中發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)老式粗粉分離器由于分離效果不好，導(dǎo)致球磨機生產(chǎn)率降低，成份雜質(zhì)增多。而中鋼研究總院研制的高效率粗粉分離器大大提高了分離效果，并提高了粒徑調(diào)整手段，可增加球磨機生產(chǎn)率百分之二十以上，大大提高了煤粉鍋爐的產(chǎn)品質(zhì)量，并且該設(shè)備在多個大型企業(yè)的實踐應(yīng)用后都達到了明顯增產(chǎn)效益。其二，減少了收粉控制系統(tǒng)阻損。早年開發(fā)的噴煤收粉控制系統(tǒng)，使用的是旋風(fēng)加布袋的收塵方法。該辦法由于損失明顯，導(dǎo)致機組負壓過高，嚴重制約了抽風(fēng)風(fēng)量，最后制約球磨機生產(chǎn)率。當前眾多大型企業(yè)諸如鞍鋼、太鋼等企業(yè)將其改進形成了一種用大布袋進行收粉，環(huán)保優(yōu)勢更加明顯。

5  高爐煉鐵工藝節(jié)能減排技術(shù)具體要點

5.1 發(fā)揮節(jié)能減排的技術(shù)優(yōu)勢

高爐煉鐵產(chǎn)業(yè)在發(fā)展過程中，一定要堅持當中節(jié)能降耗的基本發(fā)展宗旨，如此才可以在社會主義市場經(jīng)濟中取得有利地位，并增強其綜合實力。由于燒結(jié)礦低溫還原粉化性能對高爐在運行過程中的指標會產(chǎn)生一定的影響，所以在與現(xiàn)場現(xiàn)象的結(jié)合研究中，認為在生產(chǎn)實踐中的燒結(jié)工藝礦若是處在較低溫情況下，其還原粉化赤鐵礦在整個溫度的回歸階段中，就會出現(xiàn)溫度轉(zhuǎn)變的問題。由于受到晶格變化的作用，在技術(shù)應(yīng)用和推進期間就會出現(xiàn)極大的內(nèi)應(yīng)力，如果工作人員無法及時對其進行處理，那么勢必會直接導(dǎo)致燒結(jié)礦出現(xiàn)嚴重的碎裂現(xiàn)象，影響了后續(xù)流程的推進。與此同時，無論是配碳或者是礦種等含量非常高，由于受到這些因素的影響，勢必會直接導(dǎo)致燒結(jié)礦出現(xiàn)低溫還原粉化的現(xiàn)象。在與實際情況進行結(jié)合分析時由于受到這些因素的影響，同樣會直接造成燒結(jié)礦與施工要求不符問題。當與現(xiàn)場狀況進行結(jié)合研究后，認為這些因素都是直接制約高爐上部塊狀地帶透氣性能力的限制性因素。通過對目前的各種不同類型生產(chǎn)實踐的分析研究結(jié)果可以很清楚看出，如果燒結(jié)礦的RDI-3.15 值在其中每提高約百分之十的比重，則其對高爐生產(chǎn)會造成的危害程度將會達到百分之三以上，同時燃燒在其中的比例升高也會有所增加，通常會達到 1.5%。

在有效結(jié)合國內(nèi)外煤粉助燃劑的相關(guān)研究內(nèi)容并通過一系列的工業(yè)試驗分析后克制，運用了含錳系氧化物的助燃劑，錳氧化物的含量需要控制在 15% ～ 20% 之間，添加比例為 0.6% 能發(fā)揮更顯著的節(jié)能減排優(yōu)勢。且統(tǒng)計試驗期間噴煤比例上漲了81.10kg/t，焦比降低了 10.40kg/t。通過高爐吹煤粉當中添加助燃劑，整體的煤粉燃燒率比預(yù)期提高了 5%，由此可見，助燃劑對改善煤粉燃燒的性能起到了非常重要的作用。這也說明相關(guān)企業(yè)在日常運作和發(fā)展過程中，要想保證高爐煉鐵的節(jié)能降耗，不僅要對上述問題予以關(guān)注，同時還要提高現(xiàn)有資源整體利用率，只有這樣才能在鐵資源生產(chǎn)過程中實現(xiàn)對技術(shù)手段和資源管理的合理調(diào)整。

5.2 合理利用生產(chǎn)資源

現(xiàn)階段，高爐煉鐵節(jié)能降耗理念的提出，可以實現(xiàn)對現(xiàn)有資源的合理利用，同時還可以對一些先進的技術(shù)手段實現(xiàn)資源利用的最大化發(fā)展。實踐研究可知高爐噴煤技術(shù)手段在高爐煉鐵行業(yè)發(fā)展中已經(jīng)獲得了不錯的應(yīng)用效果，但這種技術(shù)仍在實際運用中，重點在于實現(xiàn)對與噴煤比構(gòu)成關(guān)系的調(diào)整。而各項不同類型要素的合理調(diào)節(jié)，必然會涉及到設(shè)備的實際情況、操作水平等。這么做的根本目的是為了在生產(chǎn)實踐中保持其處于基本平衡的狀況，同時還有助于過風(fēng)口回旋區(qū)粉煤的迅速燃燒，并從中收集到更高的煤比，以此能夠達到非常好的高爐煉鐵要求。根據(jù)當前煤粉的具體燃燒情況進行結(jié)合分析時，發(fā)現(xiàn)在實踐中噴入到高爐內(nèi)部的煤粉，必須要將其盡可能在最短的時間范圍燃燒完成。對在實踐中于噴入到高爐內(nèi)的煤粉，一定要使其盡可能地以較小的時間范圍內(nèi)完成燃燒要求。根據(jù)煤粉自身的著火點的溫度，不僅可以保證完成速度，而且還可以提高燃燒效率。另外，依照材料采購工作方案，工作人員還需要對社會市場當中的原燃料市場價格進行深入分析和研究，嚴格依照企業(yè)的實際發(fā)展狀況和物流運費狀況等，及時的調(diào)整和優(yōu)化材料的配比，有效運用進口礦與國內(nèi)礦的發(fā)展優(yōu)勢，實施低成本采購戰(zhàn)略，通過最優(yōu)化的爐料配比方案，生產(chǎn)出更多優(yōu)質(zhì)的鋼材料。只有這樣才能幫助企業(yè)實現(xiàn)了煉鐵效益的提高，最終在保障燃燒速度的基礎(chǔ)上，提高燃燒效果。

6  高爐煉鐵中節(jié)能減排技術(shù)的應(yīng)用舉措

6.1  應(yīng)用環(huán)保材料，落實節(jié)能需求

通過環(huán)保材料的應(yīng)用，既可以合理的適應(yīng)當前的社會生產(chǎn)實際需要，同時又可以合理地減少了不可再生資源與不可利用資源之間的使用率，從而合理地促進了節(jié)能減排工作的實施。所以在進行生產(chǎn)的過程中，生產(chǎn)管理人員為了全面促進生產(chǎn)管理工作的實施，在進行制造制作材料在使用的過程中，必須嚴格之中秉承著綠色、節(jié)約的實際需求。其中，材質(zhì)的實際選用應(yīng)以無公害的生產(chǎn)為主，在合理化控制有害物質(zhì)的應(yīng)用率基礎(chǔ)上，盡量降低了技術(shù)操作和生產(chǎn)期間的二次污染文藝。經(jīng)過調(diào)研分析認為，就目前的發(fā)展趨勢來說，耗能最低、排放量最少的主要是大型豎爐。

6.2 注重合理的送風(fēng)制度

注重合理的送風(fēng)機制，是大型高爐溫度趨向平衡的關(guān)鍵保障。因此，鼓風(fēng)容量愈大，鼓風(fēng)動力也愈大，有助于活動爐缸，使爐缸熱散射截面與溫度趨于平衡，使爐缸煤氣趨于均衡分配，從而改變渣鐵化學(xué)反應(yīng)的物理條件，增強焊渣的熱脫硫能力，促進爐況平穩(wěn)順行。風(fēng)溫調(diào)節(jié)是鼓風(fēng)的主要技術(shù)指標，是加強高溫運行的重要措施。通過增加風(fēng)溫能夠活動爐缸和改善爐缸的工作溫度，還能夠增加噴吹率和減少焦比?；诟邷剌斔涂刂葡到y(tǒng)是高溫運轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)控制系統(tǒng)，直接影響確定著初期氣體分配、通風(fēng)循環(huán)范圍和深淺，包括 ：爐缸熱態(tài)。所以，在實際生產(chǎn)中更應(yīng)充分考慮高爐透氣性，在進行完善的空氣全風(fēng)溫度控制的前提條件下，合理選用技術(shù)參數(shù)，只有這樣才能在注入燃料比和富氧率的過程中，以使初始氣體流速達到一次合理的分配，并維護爐料的正常操作要求和技術(shù)標準。

7  結(jié)語

綜上所述，在我國高爐煉鐵行業(yè)發(fā)展過程中，受到以往技術(shù)影響衍生了多種資源浪費或環(huán)境污染問題，直接制約了行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。所以在今后工作中，高爐煉鐵企業(yè)也要從源頭著手，在積極創(chuàng)新技術(shù)手段的過程中有效落實節(jié)能減排要求，從而在推動結(jié)構(gòu)優(yōu)化發(fā)展的過程中，降低技術(shù)生產(chǎn)和應(yīng)用期間的礦產(chǎn)資源消耗，最終為高爐鐵礦的健康發(fā)展提供必要幫助。