高爐節能減排指標與冶煉強度分析

張敏強

摘 要：本文首先分析冶金強度高的負面影響，然后提出更加科學的高爐節能減排指標與冶金強度，為今后相關工作者提供參考借鑒依據。

關鍵詞：高爐；節能減排；冶煉強度

在改革開放初期，我國對于鋼鐵的需求量非常大，導致許多鋼鐵制造廠將創新、發展重點著重于產量層面。時至今日，我國許多鋼鐵制造廠仍然保留該發展目標，形成強度較高的冶金形式，從而導致較大的能源消耗，大量的廢氣排放污染環境，從而阻礙社會的長期、穩定發展。當前我國對產能過剩的現狀逐漸開始重視，此時節能減排便作為主要的發展、改革目標。

1 冶金強度的負面影響

冶金強度過剩會存在許多的負面影響，其中較為重要的主要為以下幾項：

1）采用較高的冶煉強度實行生產，從而消耗較高的能源以及原材料，尤其是燃燒材料，從而促使我國目前所使用的燃料比其他國家要高出許多；

2）使用大家鼓風機的方式，認為強化鼓風機工作效率變能夠顯著優化高爐完成高產量，進而無視精料。為了實現高能生產，大多數企業的高爐裝料形式層面上都將工作重點著重于輸送料柱方面，進而無視材料的使用效率；

3）因為冶金強度是一個多年來都無法清晰劃分的問題，所以導致大多數工作者在這一層面上投入過多的精力、物力、人力；

4）提升冶金強度只需要單一的提升風量，導致高爐粗放型生產；

5）由于“中等”、“合適”冶煉強度沒有確定的取值標準，造成高爐三班操作不一致，引起爐況波動；

6）在中國煉鐵發展史上，小高爐的冶煉強度高，容積利用系數也高。因此普遍認為小高爐的生產效率高，在一定程度上阻礙了高爐的大型化。一直到 21 世紀初有些廠還在新建小高爐；

7）高爐建設“大馬拉小車”，資金積壓浪費；

8）高爐內型設計不合理，出現過低身高爐、矮胖高爐，有效容積與爐缸面積的比值過低等。

2 新高爐節能減排指標與冶煉強度

筆者認為，這一問題將會直接決定高爐的優化觀念，是一項必須完成的問題。評價高爐的強度必然需要保障數據采集的便捷性，運算的簡便性。

2.1 使用爐腹煤氣量指數的理由

這就是筆者推薦爐腹煤氣量指數作為新指標的原因。相關研究顯示，爐腹煤氣量指數表示高爐強化程度比冶金強度更加科學。

因為使用爐腹煤氣效率建立爐腹煤氣量指數與面積使用系數及燃料比之間的關系，所以還能夠借助爐腹煤氣量指數解釋冶煉強度與燃耗比這件的關系，最終呈現一種拋物線的曲線形式，從而提出“中等”、“適合”的冶金強度。

對此，在使用相同爐腹煤氣量數值時，能夠以降低燃燒比、提升爐頂壓力或富氧實現提升系數的目的，從而拓寬高爐強化的范圍

2.2 新指標更好解釋冶金強度所無法解釋的問題

從高爐的還原動力學、氣體動力學以及熱平衡與物料平衡角度分析，使用爐腹煤氣量指數等指標能夠充分的分析高爐強度對爐內的影響。這也就說明以爐腹煤氣量指數作為全新的指標能夠充分的解釋爐內現象符合高爐冶煉的根本原理。

2.3 爐腹煤氣量指數與高爐氣體動力學

阻礙高爐強化的主要問題在于煤氣與煤料兩者的沖突，最顯著的問題便是很難實現“中等”、“合適”的冶煉強度，這也就是控制爐內煤氣流通速度最佳配比，用普遍氣體動力學的知識便能夠得以纖細的解釋，流速較高的爐料下降形成的阻力會變低。

顯然，“中等”、“合適”的冶金強度概念是符合實際需求的，通過爐腹煤氣量指數便能夠明確定義“中等”、“合適”。換而言之，爐腹煤氣量指數符合高爐節能減排的指標要求。

2.4 從還原動力學觀點解釋爐腹煤氣量指數的可用性

筆者研究發現，爐腹煤氣量指數與還原動力學有著直接的聯系，除了原燃料的性能影響之外，煤氣的利用率很大程度來源于煤氣與爐料的接觸時間。煤氣的溫度以及流通速度。過度的強化冶金必然會促使煤氣流通速度過快并且促使爐料與煤氣的接觸時間過短，最終導致反應動力學的條件變差。

我國長期以來都是以高爐的強化作為主要目的，冶金的周期以及燃氣在爐內的停留時間應非常短了，這也導致許多高爐中的燃料比與煤氣利用率遭受影響。對此，提升煤氣利用率與燃料比便有直接的聯系。為了提升煤氣利用率，便應當使用布料的方式強化爐料與煤氣的接觸時間、接觸面積，從而實現借助爐腹煤氣量指數促使高爐實現真正的節能減排。

3 結語

綜上所述，自從我國改革開放以后，鋼鐵行業的客觀條件也出現了加到的變化。高爐冶煉必然會面臨全新的挑戰，例如利潤下降、節能減排要求更苛刻、低碳煉金等等，對此，就需要在未來的發展過程中，結合生產實踐、社會需求不斷創新冶金方式，不斷優化冶金強度，改善高爐節能減排指標，為社會發展做出相應貢獻。

參考文獻：

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