論高爐煉鐵的節(jié)能

楊俊鵬

煉鐵是鋼鐵生產(chǎn)中的能耗大戶和主要污染源。由燒結(jié)、球團(tuán)、焦化以及高爐各工序組成的煉鐵過程，消耗了噸鋼總能量的70 %左右，同時(shí)產(chǎn)生大量粉塵、廢氣和廢水。煉鐵的能量消耗成為噸鋼成本中的重要組成部分，而污染物的排放也對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重影響。因此，煉鐵的節(jié)能與環(huán)保對(duì)整個(gè)鋼鐵工業(yè)的健康發(fā)展是十分重要的。自1995年起，我國生鐵的產(chǎn)量已連續(xù)多年超過1億t，成為世界第一產(chǎn)鐵大國。然而在節(jié)能和環(huán)保方面，我國與國外先進(jìn)水平存在著較大的差距。在經(jīng)濟(jì)全球化的今天，縮小并最終消除這種差距，是提高我國鋼鐵工業(yè)整體水平和在國際上競爭力的重要方面。

一、我國鋼鐵工業(yè)能耗現(xiàn)狀及節(jié)能情況

據(jù)統(tǒng)計(jì)，2005年我國生產(chǎn)原煤21.9億噸(居世界第一)，消費(fèi)21.4億噸原煤：生產(chǎn)原油1.8l億噸(居世界第六)，消費(fèi)原油3.0億噸：生產(chǎn)天然氣500億m3。(居世界第十四)。消費(fèi)500億m3；全年發(fā)電24747億千瓦時(shí)(居世界第二)。2004年我國鋼鐵工業(yè)能源消耗占全國能源總消費(fèi)量的l5.18％，其能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)是：煤炭69.9％，石油類3.2％，天然氣0.5％，電力26.4％。

1980～2005年，我國大中型鋼鐵企業(yè)噸鋼可比能耗從1285Kgce/t降到714Kgce/t，節(jié)約571Kgce/t，降低了44.43％。這說明，我國鋼鐵工業(yè)的節(jié)能步伐是與我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的節(jié)能力度是同步進(jìn)行。也說明了鋼鐵工業(yè)節(jié)能工作取得巨大成績。據(jù)統(tǒng)計(jì)2006年前三季度，全國產(chǎn)鋼3．08億噸，比上年度同期增長l8.49％。但全國重點(diǎn)大中型鋼鐵企業(yè)總能耗為14535萬噸標(biāo)煤。比上年度降低6.8％。這說明，我國鋼鐵工業(yè)節(jié)能工作還在深化發(fā)展。2000年，工業(yè)發(fā)達(dá)國家噸鋼可比能耗平均值在642Kgce/t。2005年，我國重點(diǎn)大中型鋼鐵企業(yè)噸鋼可比能耗值為714Kgce/t。經(jīng)對(duì)比分析可看出，我國鋼鐵工業(yè)的能耗水平與工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比，高出11.2％。

近年來，依靠科技進(jìn)步，使生鐵產(chǎn)量逐年提高，工序能耗不斷降低。但與國際先進(jìn)指標(biāo)相比，仍有很大差距。要繼續(xù)降低煉鐵工序能耗，無論在管理方面，還是技術(shù)方面，仍有大量工作可做。

二、非高爐煉鐵工藝的發(fā)展

非高爐煉鐵有直接還原和熔融還原，省去了燒結(jié)、球團(tuán)和焦化工序，被認(rèn)為是一種節(jié)約能源、環(huán)境友好、投資低且生產(chǎn)成本低的生產(chǎn)工藝。但是，非高爐煉鐵對(duì)所需要的原燃料條件、生產(chǎn)工藝、技術(shù)設(shè)備等方面要求嚴(yán)格，從當(dāng)前情況來看，還有不少需要進(jìn)一步改進(jìn)的地方。因此，到目前為止，非高爐煉鐵在全世界尚未得到普及。2007年全世界生產(chǎn)粗鋼13.22億噸，生鐵9.43億噸，而且全球直接還原鐵產(chǎn)量只有5579萬噸，價(jià)格保持在230美元/噸(離岸價(jià))。由此可以看出，非高爐煉鐵技術(shù)尚需進(jìn)一步完善，還要經(jīng)過一段時(shí)期才能實(shí)現(xiàn)較大的發(fā)展。

多年來，國內(nèi)外煉鐵工作者對(duì)開發(fā)非高爐煉鐵技術(shù)做出了巨大努力，且也取得了一定成效。熔融還原技術(shù)被定為世界冶金技術(shù)發(fā)展的三大前沿技術(shù)之一，受到世界冶金界的關(guān)注。目前，鋼鐵企業(yè)普遍采用高爐煉鐵技術(shù)，并得到了迅速發(fā)展。依據(jù)實(shí)際情況分析，非高爐煉鐵技術(shù)雖然已取得了一些階段性成果，但與高爐煉鐵比較，在能源消耗、CO排放、基建投資、生產(chǎn)成本、生產(chǎn)規(guī)模、設(shè)備壽命等方面并沒有形成絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)。

三、降低煉鐵能耗的措施

采用先進(jìn)的生產(chǎn)工藝、技術(shù)、裝備，淘汰落后設(shè)備，可以促進(jìn)煉鐵企業(yè)的節(jié)能。煉鐵系統(tǒng)有數(shù)百項(xiàng)單項(xiàng)節(jié)能技術(shù)，但最重要的工作是努力降低煉鐵的燃料比。因?yàn)闊掕F燃料消耗占煉鐵能耗的75％。國際水平的燃料比是小于500Kg/t，國際先進(jìn)水平的燃料比是在430~470Kg/t。

1.管理節(jié)能

通過對(duì)煉鐵系統(tǒng)生產(chǎn)實(shí)行現(xiàn)代化管理，建立企業(yè)的能源管理部門(能源處或能源管理中心)，能源管理工作制度，最終實(shí)現(xiàn)企業(yè)的節(jié)能目標(biāo)。

能源管理中心工作內(nèi)容是；監(jiān)測(cè)、控制、調(diào)整，故障分析診斷，能源平衡等。能源管理工作應(yīng)當(dāng)是在線管理，隨時(shí)進(jìn)行分析、調(diào)整，而不是事后分析，再做調(diào)整。對(duì)企業(yè)能源進(jìn)行現(xiàn)代化管理，就可以實(shí)現(xiàn)節(jié)約企業(yè)總能耗5％的效果。

2.技術(shù)節(jié)能

（1）合理配煤，保證焦炭質(zhì)量

低硅燒結(jié)礦可以顯著降低高爐渣量,是高爐降低焦比實(shí)現(xiàn)大噴煤的必要條件。低硅燒結(jié)礦同時(shí)具有高還原度、高溫性能好等優(yōu)點(diǎn)。優(yōu)質(zhì)低硅燒結(jié)礦生產(chǎn)技術(shù)包括以下兩方面。 ①鐵礦原料。根據(jù)我國鐵礦基本上是高硅鐵精礦的現(xiàn)狀，應(yīng)選擇進(jìn)口低硅粉礦搭配使用。目前國內(nèi)年進(jìn)口鐵礦量多于5400萬t，鐵礦種類也由最初的幾種擴(kuò)大到目前的20余種，有較寬的選擇范圍。其中南美的一些鐵礦含硅很低，如CVRD的Carajas 礦的SiO2僅為0.6 %。這種鐵礦對(duì)降低燒結(jié)礦硅含量效果顯著。 ②燒結(jié)工藝。降低燒結(jié)礦的硅含量會(huì)引起燒結(jié)礦的低溫還原粉化率(RDI)升高、轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度降低以及利用系數(shù)下降等。為消除這些不利影響，應(yīng)采取強(qiáng)化制粒、偏析布料、提高燒結(jié)礦堿度、適當(dāng)增加MgO 含量、低溫?zé)Y(jié)等措施。國外許多廠的燒結(jié)礦SiO2 含量已降低到5 %以下，1998年芬蘭羅德洛基鋼鐵廠為4.2 %，目前我國寶鋼也達(dá)到4.6 %的高水平，取得了顯著的節(jié)能效果。

（2）高爐噴煤技術(shù)

從能源替換的角度看，高爐噴煤是煉鐵工藝最主要的節(jié)能降耗措施。近年來，我國噴煤技術(shù)發(fā)展較快,如寶鋼高爐已達(dá)到250 kg/t的煤比，處于世界領(lǐng)先水平。相當(dāng)一部分大中型企業(yè)的煤比在100~150kg/t。但總的來說，我國的噴煤水平還不高，還有許多需要改進(jìn)的地方。除了應(yīng)繼續(xù)強(qiáng)調(diào)高爐的精料、提高風(fēng)溫及改善高爐操作外，還應(yīng)重視制粉和噴吹系統(tǒng)的技術(shù)改造，使其適應(yīng)高爐大噴煤的需要。在制粉方面，應(yīng)努力提高產(chǎn)量、降低制粉能耗和加工成本。 四、結(jié)語 降低煉鐵能耗是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，它涉及多道工序的眾多方面，需要投入巨大的人力和物力。因此，必須將生產(chǎn)、設(shè)計(jì)和科研緊密地結(jié)合起來，借鑒國外的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)我國的具體情況，開發(fā)應(yīng)用各種煉鐵節(jié)能技術(shù)。

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