关于高炉炼铁工艺节能减排技术分析

2019-03-04庞师艳

冶金与材料 2019年1期

庞师艳

（山东省山东钢铁莱芜分公司炼铁厂，山东莱芜 271100）

近年来，全球环境污染问题越发严重，其中二氧化碳的减排是环境污染中重点问题。而钢铁工业在制造生产过程中，所排放的二氧化碳在全球占总排放量的7%，在全球工业中二氧化碳的总排放量占15%。因此，现今钢铁工业面临着巨大的减排压力。有研究显示，高炉炼铁产量在全球产量中占94%。而高炉炼铁过程中的二氧化碳排放与能耗占整个钢铁生产制造流程中的80%及以上，根据本国国情，制定相应的改善措施，开发出了一些新型的高炉炼铁节能减排技术。文章简单阐述分析了高炉炼铁工艺的节能减排技术。

1 烧结环保技术

1.1 烧结烟气

烧结烟气温度比较低、排气量大、污染物多且成分较为复杂，也是钢铁工业烟气治理的重点与难点。近年来，我国不断加大环保压力，不断升级环保要求。在这个背景下，钢铁工业的烟气治理问题面临非常大的压力。欧洲各大国家对于本国所有的烧结厂都做出了相关要求，要求烧结厂能够严格控制粉尘、氯化物、氟化物、NOx、SO3、CO 等排放。相关先进技术分别有：（1）MEEP（移动电极电除尘技术）与干法除尘技术：这两种技术都能够净化烧结烟气，在进行净化处理之后，烟气中的二噁英含量会从原本的1.9ng/m3下降到0.4ng/m3。（2）烟气循环烧结技术（如EPOSINT技术），在烧结厂应用后，能有效减少污染物产生。烟气循环技术主要能够减少燃料的消耗量与烟气生成量。部分烟气在进行循环后，料层的上下部温差会减小，有助于烧结厂改善烧结矿的质量，并且能够减少能耗。有试验显示，在应用EPOSINT技术后，烧结厂的废弃排放量能够减少45%，而燃料的消耗量也能够减少5 kg/t。

1.2 超级烧结技术

超级烧结技术是日本JFE钢铁公司所开发出来的新型技术，主要是从烧结机的上方部位向烧结材料的表面喷吹天然气，然后达到减少燃料消耗，提升烧结矿质量的效果。在烧结点火之后，向烧结材料表面喷吹天然气可以将烧结的温度提高到1200~1400℃。再者，天然气与焦粉的燃点是不同的，使用天然气喷吹，烧结的最高温度不会太高，但是石灰与矿石的液相比、同化反应却能够增大，能够加速气孔融合，从而提高烧结矿的强度。应用天然气喷吹后，孔径在5 mm以上的气孔数量会在短时间内迅速增多，从而改善烧结材料层的透气性。而未熔料中会残留很多孔径在1 μm以下的微孔，从而改善烧结矿的还原性。有统计资料显示，日本JFE钢铁公司在应用超级烧结技术之后，每年能够减少CO2排放6万t以上。近年来，在各大烧结厂应用的超级烧结技术有：（1）混合喷吹，氧气、天然气同时喷吹技术，在烧结厂应用后，氧气的浓度能够从21%提升到27%，而天然气的浓度则能够达到0.4%。而且在进行相关试验后显示，混合喷吹能够提高烧结矿的转鼓强度，减少氧化钙的添加剂量，能够减少还原剂的使用量。（2）在烧结料表面喷吹焦炉煤气，能够提升烧结矿的质量，能够减少固体燃料的消耗。在进行相关试验后，结果表明，烧结矿转鼓强度与粒度有所增加，烧结矿的还原性有所改善，CO2排放明显减少，固体燃料的消耗明显降低。（3）液密封环冷机技术，应用该技术，能够将烧结厂的漏风率从35%降到5%以下，基本上能够消除粉尘外溢的现象，能够从根本上改善烧结厂的现场环境。（4）活性炭烟气净化技术，应用该技术，能够实现多种污染物的综合净化处理，能够有效降低烧结过程中所排放烟气中污染物的浓度。试验结果显示，应用该技术，排放烟气中二噁英含量能够脱80%以上。

2 低碳高炉炼铁新技术

2.1 喷吹天然气与煤粉的技术

在20世纪的60年代，北美发达国家在高炉炼铁过程中开始喷吹天然气。但是，这些年来，页岩气技术发展飞快，天然气的价格大幅度降低，因此在高炉炼铁过程中实施天然气喷吹显著增加。在2011年之后，北美国家每年喷吹天然气的量在60 kg/tHM左右浮动。试验表明，在高炉炼铁过程中喷吹天然气能够有效改善炉内的被反应动力学条件，能够有效降低炉内热波动，从而提高高炉炼铁的稳定性以及能量充分利用率。

2.2 超低二氧化碳排放高炉炼铁技术

超低二氧化碳排放高炉炼铁技术是先进西欧大部分钢铁工业所应用的一种新型技术，超低二氧化碳排放高炉炼铁技术的开放主要是为了突破以往的炼铁工艺，从而实现炼制一吨铁，二氧化碳的减排能够达到50%的目标。该技术在研究过程中，不仅要求评估高炉炼铁的基础工艺，制定该目标的可行性，还要求开展该研究具有商业价值。在开展超低二氧化碳排放高炉炼铁技术研究项目后，最终确定将ULCOS-BF、ULCORED、ULCOWIN、HISARNA 这四种技术作为突破性技术。