高爐煉鐵節能降耗及資源合理利用探究

邵治國 付亞洲

摘要：當前，我國鋼鐵制造業出現了嚴重的產能過剩、環境污染和能源消耗、資金緊張、資源虧乏等諸多問題。再加上近些年來京津冀地區的污染問題日趨嚴重，鋼鐵制造業常被作用首要影響因素之一，承擔著相當大的社會壓力。我國鋼鐵制造業唯有進行產業的技術升級及創新轉型，才可以謀求更好的未來發展。

關鍵詞：高爐煉鐵;節能降耗;資源合理利用

1 “新常態”下我國高爐煉鐵產的形勢

近幾十年的發展，我國煉鐵行業得到快速發展。我的鋼產量已從2000年一路保持著不斷增長的水平，直到2014年其鋼鐵產量達到了7.11億噸，除了因2008年全球金融風暴的影響，我國的鋼鐵產量稍稍有所下降以為，依然可以維持在平穩上升的趨勢。我國的生鐵產量占全球總產量的比值，已然從22.64%增加到了60.85%，除了2014年其比值有所下降（60.38%）之外，自2008年以來，我國的生鐵產量一直是全球主力軍。然而，我國的產量年增長率自2005年之后表現出了下滑的趨勢，直到2010年及后來的幾年內都保持在10%以下，2014年當年的常量增長率僅為0.37%，產量僅有輕微的上浮。

2 高爐煉鐵節能降耗重點分析

2.1 還原器和滲碳器

高爐構造原理相對簡單，焦炭可當作高爐燃料或鐵氧化物還原材料使用。高爐煉鐵技術具有還原性，在將含鐵固體轉化為液體后，裝置于高爐周圍的工業反應器可進一步加快液態生鐵速度。若想達成高爐冶金三傳一反、物體純度更高的目的，就必須合理把控時機，在明確高爐內持續提升的煤氣流之后，適時加入材料。而在高爐溫度提升期間，需確保溫度不會影響冶金煉鐵還原。焦炭可謂是高爐主要的骨架，具備至關重要的作用。而在高爐還原工作開展中，不同程度的生鐵滲碳屬于正常現象，僅需為其還原器和滲碳器的運行提供安全穩定的保障即可。

2.2 能源轉換器

高爐生產期間，能量轉換會對其構成較大程度影響，以致于能源耗費更大。高爐可進一步發揮能源轉換器的功效，能源轉換率更加顯著。高爐能源轉換器的應用十分廣泛，且實質性極高，化學物質能源及物理物質能源中皆可實現運用。

2.3 熔化器和質量調控器

高爐使用期間，最為關鍵的用途便是能為轉爐煉鋼工藝提供更高質量的液態生鐵。而當高爐還原了含鐵固體之后，可使液態生鐵數量顯著提升，所以說，高爐煉鐵所具備的功能中，好包括煉化器這一點。此外，在不斷還原之下，高爐依舊能夠保持液態生鐵的持續提供，這也是高爐屬于連續鐵水供應器的直接表現。其次，高爐煉鐵過程中，能在一定程度上調控鐵水的成分與質量，在一系列高爐操作下能夠嚴格控制鐵水相關參數，確保其溫度、成分處于標準范圍內。

3 高爐煉鐵節能降耗及資源合理利用措施探究

3.1 降低高爐燃料比技術，達到高效低耗目的

在今后的發展中要想順利地將節能減排目標達成，落后的技術與裝備必須淘汰，深入改造技術，以便優化、改善生產流程，推動余能利用率的提升。有關高爐燃料比的降低來看，可入手于下述兩方面：一方面，將高爐煉鐵中消耗的碳量減少，依據現有高爐生產技術，最大限度減少高爐的燃料比;另一方面，可考慮降低碳依賴程度，深入探索、開發天然氣或不含碳還原劑等。由于煤炭使用期間會有大量二氧化碳排除，一頓的煤炭基本能夠產生0.7t的碳排放量，而天然氣基本只會產生0.39t的碳排放量，相對而言實現了顯著降低。燃料比之所以十分高，是因為高爐風溫偏低、焦炭灰分偏高或是不穩定的爐料成分等因素引發的，而在面對這一系列問題時，就應當選擇科學合理且有效的解決措施，以便將燃料比降低。

3.2 做好智能集約、循環經濟系統的建立

在當下高爐機械設備管理工作中也可以利用自動化在線監測系統，來完成對高爐機械設備在運行過程中相關參數的采集和分析，及時識別故障和進行處理。同時在線自動監測系統能夠代替以往的人工作業，降低設備維護管理人員在工作中的強度和勞動量，并且還可以降低人為錯誤的出現率，提高高爐機械設備管理工作的整體水平，降低資源利用率。

3.3 提高煤粉燃燒效率，做到低碳冶煉、清潔環保

在作業中通過控制對噴煤比構成影響的原料條件、操作水平、設備狀況等基礎性因素，使其基本保持穩定，通過風口回旋區煤粉的快速燃燒，可獲取更高的煤比，同時也能達成更佳的高爐冶煉條件。就煤粉燃燒來看，噴入高爐內的煤粉需要在盡可能短的時間內完成燃燒，通過煤粉著火點溫度的降低、燃燒速率及效率的提升，都能將煤粉燃燒盡快完成。于煤粉中適當滲入助燃催化劑之后，可獲取更低的煤粉著火點溫度，這樣一來即可得到更顯著的燃燒速度、效率。高爐噴煤領域中，國內外皆涉及了采用助燃催化劑強化煤粉燃燒的試驗，例如氮氣氣氛和空氣氣流中煤粉的熱分解特性及助燃催化劑添加的影響，結合相關試驗成果得知，處于燃燒條件下的煤粉揮發分的析出量遠比氮氣氣氛下的產率更高，煤粉在燃燒中，固定碳的燃燒與揮發分的析出燃燒并存。不難發現，對高爐噴吹煤粉燃燒中助燃劑催化劑改善燃燒效率的研究，并研發適應于高爐噴吹的粉煤助燃催化劑，意義十分顯著。

3.4 做好煤炭種類的合理科學配比，保持綠色發展目標

將諸多煤炭種類的優勢予以結合，借此來達到整體噴煤在性能上的最佳配置。一些來源較為廣泛、價格上具有優勢、但其性能相對較差的煤炭種類也可以在混合噴煤中進行合理適量的應用。鞍鋼在確保不對噴煤工藝產生任何影響的前提之下，對在混合噴煤中加入褐煤對其的實際影響做出了相應的實驗研究，其中研究工作的重心就是褐煤的加入對整體燃燒性能的實際影響。通過其燃燒實驗的結果可以得出在褐煤的含量不斷增減的前提下，二氧化碳自身的含量曲線變化的峰值呈現出逐漸前移的變化。同時在燃燒時間上有了明顯的減少，也就是說整體的燃燒速度顯著提升。究其原因還是因為褐煤自身的煤化程度較低、揮發成分含量較高、其自身的氧元素含量較高、燃燒所需的實際溫度較低等等特性，將之添加到相應的無煙煤中可以起到十分良好的助燃作用，也就是可以提升噴吹煤粉的實際燃燒程度。但其自身具備的諸如水分含量較大、發熱量相對較低等等原因，特別是其自身的灰分含量遠遠高于其他類型的煤炭資源，就導致在實際的配置環節中的配入數量相對較少。想要將褐煤應用到這項技術中，就需要找到在灰分含量上較低的褐煤方才可以達到這一目標。

4 結語

總之，鋼鐵企業要想推動自身可持續發展的實現，就必須將綠色、低碳、高效的技術應用至鋼鐵制造中，促使企業現狀得以改善并將資金投入減少的目的達成，如此一來即可實現資源利用效率的提升以及節能降耗的目的，幫助企業獲取更強的競爭力，為自身的健康、穩定及可持續發展奠定基礎。

參考文獻：

[1]王宏濤，儲滿生，趙偉，等.高爐煉鐵低碳化和智能化技術發展現狀[J].河北冶金，2018，273（9）：5-11.

（作者單位：河鋼宣鋼煉鐵廠）