高爐煉鐵低碳化和智能化技術發展現狀

莊俊鵬

山東省冶金設計院股份有限公司 山東濟南 250101

近年來，全球環境問題日益嚴重，二氧化碳減排成為熱點問題。鋼鐵工業是國民經濟的支柱產業之一，占全球二氧化碳排放總量的5%-7%，占全球工業排放總量的15%。因此，鋼鐵行業面臨著巨大的減排壓力。長期以來和今后的煉鋼工藝主要是高爐轉爐工藝。高爐生鐵生產占世界總產量的94%，其能源消耗和二氧化碳排放占整個生產過程的80%以上。因此，高爐煉鐵是鋼鐵工業節能減排和可持續發展的關鍵[1]。

為了積極應對日益嚴峻的環境保護形勢，世界各國共同努力，采取適當措施，積極研究和開發相關技術。開發應用ULCOS項目、COSE50項目、SU-PER燒結技術、石灰焦技術等高爐煉鐵節能減排創新項目和技術。介紹了歐盟、北美、日本、中國等主要鋼鐵生產國和地區高爐煉鐵的現狀，包括:煙氣循環技術、鐵焦炭技術、碳球團技術、高爐混合噴射技術、高爐智能技術等。總結了這些國家和地區高爐煉鐵新的低碳智能技術，展望了低碳高爐煉鐵的未來發展方向，為煉鐵研究人員提供參考，促進高爐煉鐵技術的進步，為高爐煉鐵提供先進的技術。參考。中國鋼鐵工業的可持續發展。

1 燒結環保技術

1.1 燒結煙氣處理技術

燒結煙氣溫度較低，煙氣體積較大，污染物的實際含量和組成較高，是目前鋼鐵工業煙氣處理中最重要的污染物之一。隨著國際環境保護形勢的日益嚴峻，鋼鐵行業對燒結煙氣控制和減排的壓力也逐漸加大。國外燒結鋼廠大多必須嚴格控制生產過程中產生的粉塵、氯化物等有害物質的排放，充分利用先進的科學技術處理燒結煙氣。其中最突出的是動電極電除塵技術和干式除塵技術。為了減少生產過程中的大量有害物質，煙氣循環燒結技術也得到了廣泛的應用。寶鋼、寧鋼等國內大型鋼廠的實踐結果表明，煙氣循環燒結技術可以有效地降低實際煙氣量和固體燃料的比消耗量[2]。

1.2 超燒結技術

（1）活性炭煙氣凈化技術。活性炭煙氣凈化技術在我國大型鋼鐵生產企業中得到了廣泛的應用。它不僅完成了對大規模生產中產生的各種有害物質的集中凈化，而且進一步降低了煙氣中有害物質的濃度。燒結程度大。

（2）液體密封圈冷卻技術。在日常生產中采用液封環冷卻器技術后，漏風率可由35%降低到5%，基本消除了粉塵泄漏現象，進一步改善了生產現場環境。

（3）節能環保燒結機技術。利用該技術，材料層的實際厚度可以進一步從600毫米增加到900毫米，而固體燃料可以減少3公斤標準煤。

2 常見的高爐智能化與自動化技術

2.1 高爐煉鐵智能化可視化技術

（1）高爐仿真與可視化控制技術。目前，高爐數學模擬主要基于流體力學和離散元方法。流體力學的作用是描述連續相的行為，而離散元法的主要作用是評價不連續相的行為。由于離散元法能夠更合理地描述不連續相行為，并且隨著現代科學技術的發展和建模方法的不斷完善，高爐數學模型大多是由上述兩種模型有效組合而成的CFD-DEM數學。模型。對于CFD-DEM方法，采用CFD方法預測流體位置，采用DEM方法求解顆粒部分。通過兩種方法的有機耦合，可以解決液固兩相實際流動的模擬問題[3]。

（2）高爐專家系統。為了實現高爐煉鐵自動化的生產目標，世界上應用最廣泛的系統是價格高爐專家系統。威龍是集過程模型、人工智能、閉環專家系統和軟件于一體的高爐煉鐵專家系統。威龍高爐專家系統使工作人員能夠清楚地觀察高爐內部的實際情況和工藝流程。偉龍高爐專家系統主要由多個模型和進一步的有機組合組成。實踐證明，Vairon高爐專家系統是一種非常有益的高爐煉鐵系統。目前，它已在國際上得到廣泛應用，并取得了良好的實際效果。

2.2 電氣設備自動化技術

電氣自動化技術包括多方面的綜合成就。在高爐煉鐵生產中，將電氣自動化技術應用到日常生產中，不僅可以促進我國鋼鐵工業的穩定快速發展，而且可以促進我國鋼鐵工業的整體水平和整個行業的可持續發展。隨著電氣自動化技術的不斷發展，我國鋼鐵工業電氣設備不斷朝著科技和高效的方向發展，從而提高了煉鐵的效率和質量。

3 我國的高爐智能化與自動化技術的應用

為了更準確地掌握和分析高爐內部的信息，高爐可視化控制技術是檢測高爐內部實際情況的最有效手段之一。

其中最突出的是北京科技大學與北京神王公司聯合開發的高爐可視化仿真技術。其主要功能是檢測高爐布料和冶煉的實際情況，更好地指導高爐的具體操作。所取得的成果是可觀的，并得到了廣泛的應用。

以上技術包括高爐主頂攝像技術、高爐風口紅外攝像技術、圖像處理技術和熱流強度檢測技術。其中，紅外攝像機和圖像信息處理技術的高爐風口可以同時檢測每個高爐風口的實際工作條件，以便找出高爐內的具體情況，并及時解決異常情況發生時。三維熱流強度檢測技術可以檢測出高爐爐缸內的實際熱流強度，從而判斷高爐實際爐型的質量，進而確定與高爐冷卻相對應的具體系統。

這些新技術的廣泛應用，不僅可以達到節能減排的目的，而且在一定程度上促進了我國鋼鐵工業的生產，促進了整個行業的可持續發展。

4 結語

在環境問題日益嚴重的背景下，人們的環保意識逐漸提高。因此，高爐煉鐵的節能減排逐漸成為全球關注的熱點問題。在國內外，我們正在積極開發和應用新技術，以實現低碳、智能化高爐煉鐵的目標。隨著科學技術的發展，我國高爐煉鐵面臨著巨大的挑戰和新的機遇。隨著新技術的不斷開發利用，我國鋼鐵行業的低碳環保目標逐步實現，為促進整個行業的可持續發展奠定了堅實的基礎。