中国高炉炼铁现状及未来技术展望

2019-05-22张文来

中国金属通报 2019年2期

张文来

（唐钢国际工程技术股份有限公司，河北唐山 063000）

在21世纪环保将会推动着钢铁工业技术实现新的发展。在这种趋势下，钢铁冶炼技术的进步和革新，也将会被放在首要位置。尤其是在解决污染物的排放、能源高效利用等问题的技术方面，更是需要有着突破性的进展。因此，中国高炉炼铁技术的未来发展，也需要这样的基础上来实现。

1 关于中国高炉炼铁的发展现状

1.1 高炉的热风温度在不断提高

从实际情况来看，某些重点钢铁企业的高炉热风温度正处于逐年增高的情况，并且增幅还比较大。而这种现象的出现，也大大地降低了炼铁焦比。例如，根据相关的标准来看，当高炉的热风温度在950～1050℃之间时，温度每升高100℃，可以降低的炼铁焦比大约为15kg/t。而当高炉的风温在1050～1150℃之间时，每升高100℃，可以降低的炼铁焦比大约为10kg/t。所以说，提高高炉的风温，就是一种降低炼铁焦比的有效手段。从实际情况来看，高炉热风温度所提供的热量，是有45%的高炉煤气燃烧的来的。而在钢铁企业中，往往都拥有大量的高炉煤气。所以，对于高炉企业而言，热风，其实是一种比较廉价的炼铁能源。

1.2 进入到了高炉大型化的进程

近几年来，中国已经开始自主设计、研究和制造了很多现代化代的大型高炉。而且，从实际情况来看，我国的高炉大型化也已经有了很大的进步。2000年以来，以首钢京唐5500m3高炉为代表的一批大型高炉在国内相继投入运行。截至目前，4000m3级以上的大型高炉已经达到了二十多座。随着高炉大型化进程的不断推进，高炉装备水平的不断提高，高炉装备技术也有了一定的进步。但是，从另外一个角度来看，中国当前的炼铁工业，正处在多层次、多结构、以及多生产技术指标共同发展的阶段。由于多种原因的影响，目前大高炉的优势并没有完全地发挥出来。再加上某些钢铁企业的思想比较保守，所以小高炉的淘汰工作也进行得十分缓慢。

2 关于中国高炉炼铁技术的未来发展

2.1 喷煤技术会得到发展

从本质上来说，高炉喷煤比的提高，对于降焦来说，具有着直接的作用。而且，在高炉炼铁系统的优化中，高炉喷煤比的提高，也是其中的中心环节。除此之外，提高喷煤技术，不仅能够降低能耗和生铁的成本，而且还能够提高煤粉的燃烧率，缓解焦炭短缺的现状。但是，在实际情况，喷煤比不仅与煤种、喷吹方式、以及精料水平等方面直接相关，而且与高炉风温更是具有着紧密的联系。在高炉炼铁的过程中，提高风温，就能够提高喷煤比，能够充分地降低燃料比。而在低风温、大喷煤比的情况下，燃料比反而会增高，会导致未燃煤粉量增加。因此，在进行大喷煤比操作时，应该尽可能地提高风温，以此来提高喷煤比，提高煤粉的利用率。另外，提高喷煤比的措施还包括控制低鼓风湿度、采用煤粉混合喷吹的方式等等。根据相关的调查得知，现目前我国的重点企业高炉喷煤比比较高，能够达到世界领先水平。但是，实际的高炉喷煤水平却并不平衡，某些重点企业的高炉喷煤比处于世界领先水平，而还有一些企业的高炉喷煤比却还处在低水平。

2.2 实现高炉炼铁自动化

针对高炉炼铁的未来发展来说，自动化技术的实现也是一大重要发展方向。关于高炉炼铁自动化，主要可以从以下两个方面来进行阐述：

2.2.1 可视型自动化高炉

这种可视化高炉，是借助新型的高精度传感技术、数据处理技术以及智能化检测技术等多种先进的技术来实现对高炉工艺流程的实时在线检测，然后再根据先进的数字成像技术来使得原本密闭的高炉变得直观化。在这些先进技术的应用下，高炉炼铁操作的各个环节便可以受到实时检测和监控，从而达到可视化的目的。而且，这种方式还可以充分地降低高炉炼铁的成本。

2.2.2 生态型自动化高炉

根据相关的检测情况可以得知，通过调整高炉操作、提高高炉内部的反应强度，能够大大地减少各种污染物的排放，其中包括粉尘、CO、CO2、以及硫化物等各种物质。从当前社会的实际情况来看，要想充分地实现生态高炉的目标，那么高炉炼铁技术就必须要跟随者科学技术的发展节奏。只有这样，才能够更好地实现高炉的控制机能，以及更好地优化高炉炼铁过程。

表1 中国20座4000 m3以上高炉2018年上半年生产技术指标

2.3 长寿化技术研究和发展

近几年来，各大地方型的骨干企业都在积极地推进高炉大型化。在中国，建设大型高炉，也已经成为了钢铁工业的一种必然发展趋势。但是，在推进高炉大型化的过程中，必须要注重装备水平的提高，需要应用到成熟的长寿化技术，尽量使用已经成熟了的炼铁设备。另外，还需要尽量地提高原燃料的质量，使其能够充分地满足大高炉生产要求。在实际情况中，长寿化技术的应用和发展方向主要包括几个方面的内容，比方说针对高炉的炉型结构进行合理地优化、科学地增高死铁层的厚度、积极地应用全炉体冷却技术装备以及实现对炉身部位的长寿控制等等问题。这些，都是大型高炉长寿化技术的发展方向。

2.4 减少CO2排放的新工艺得到发展

从本质上来说，高炉，其实就是一种直接排放CO2的设备。而减少高炉CO2排放的工艺，其主要的目标其实就是减少投入高炉中的碳，尤其是焦炭。目前，国外正在研究多种全氧并且利用炉顶来实现煤气循环的工艺。而且，有些单位正在研究一种新型的全氧高炉。这种高炉在使用的过程中主要是利用冷的氧气来替代传统高炉中的热风，并且将冷的氧气从高炉的风口鼓入，然后再促使大部分炉顶煤气都经过CO2洗涤塔中，再经被处理过的包含着有CO的煤气循环使用到风口加热到1200℃，并将其余部分加热到900℃后鼓入到位于炉身下部的第二排风口中。根据相关的模型计算得知，采用这种方式能够将高炉的焦比降低到200kg/t，并且燃料比也会降低24%。如今，这种技术现在已经在实验高炉上得到了验证，成为了高炉炼铁技术未来的发展方向。但是，若是想要达到大高炉的规模，可能还需要15～20年的时间。

2.5 高炉精料技术得到发展

在高炉炼铁的生产过程中，应用精料技术，可以实现高炉能量耗散的最小化。从实际情况来看，高炉炼铁要想实现高效运行的目标，确保炼铁生产顺利，首先就必须要确保能源的可获取和可供给要求，充分地提高能源的利用率。因此，从这个角度来看，作为一项高效的工业技术，高炉精料技术的优势是十分明显的。而这，也将成为高炉炼铁技术的一个发展方向。比方说，在技术上，可以以实现高风温、高富氧大喷煤技术为目标，从而继续完善和改进实际的生产链，继续向自动化的方向前进，继续追求低污染。除此之外，在高炉的设计方面，不仅要注意生产效果，还需要注意生产环保，因此，需要在高炉设计工作中注重实用与环保相关的技术。