高炉炼铁低碳化和智能化技术发展现状

庄俊鹏

山东省冶金设计院股份有限公司 山东济南 250101

近年来，全球环境问题日益严重，二氧化碳减排成为热点问题。钢铁工业是国民经济的支柱产业之一，占全球二氧化碳排放总量的5%-7%，占全球工业排放总量的15%。因此，钢铁行业面临着巨大的减排压力。长期以来和今后的炼钢工艺主要是高炉转炉工艺。高炉生铁生产占世界总产量的94%，其能源消耗和二氧化碳排放占整个生产过程的80%以上。因此，高炉炼铁是钢铁工业节能减排和可持续发展的关键[1]。

为了积极应对日益严峻的环境保护形势，世界各国共同努力，采取适当措施，积极研究和开发相关技术。开发应用ULCOS项目、COSE50项目、SU-PER烧结技术、石灰焦技术等高炉炼铁节能减排创新项目和技术。介绍了欧盟、北美、日本、中国等主要钢铁生产国和地区高炉炼铁的现状，包括:烟气循环技术、铁焦炭技术、碳球团技术、高炉混合喷射技术、高炉智能技术等。总结了这些国家和地区高炉炼铁新的低碳智能技术，展望了低碳高炉炼铁的未来发展方向，为炼铁研究人员提供参考，促进高炉炼铁技术的进步，为高炉炼铁提供先进的技术。参考。中国钢铁工业的可持续发展。

1 烧结环保技术

1.1 烧结烟气处理技术

烧结烟气温度较低，烟气体积较大，污染物的实际含量和组成较高，是目前钢铁工业烟气处理中最重要的污染物之一。随着国际环境保护形势的日益严峻，钢铁行业对烧结烟气控制和减排的压力也逐渐加大。国外烧结钢厂大多必须严格控制生产过程中产生的粉尘、氯化物等有害物质的排放，充分利用先进的科学技术处理烧结烟气。其中最突出的是动电极电除尘技术和干式除尘技术。为了减少生产过程中的大量有害物质，烟气循环烧结技术也得到了广泛的应用。宝钢、宁钢等国内大型钢厂的实践结果表明，烟气循环烧结技术可以有效地降低实际烟气量和固体燃料的比消耗量[2]。

1.2 超烧结技术

（1）活性炭烟气净化技术。活性炭烟气净化技术在我国大型钢铁生产企业中得到了广泛的应用。它不仅完成了对大规模生产中产生的各种有害物质的集中净化，而且进一步降低了烟气中有害物质的浓度。烧结程度大。

（2）液体密封圈冷却技术。在日常生产中采用液封环冷却器技术后，漏风率可由35%降低到5%，基本消除了粉尘泄漏现象，进一步改善了生产现场环境。

（3）节能环保烧结机技术。利用该技术，材料层的实际厚度可以进一步从600毫米增加到900毫米，而固体燃料可以减少3公斤标准煤。

2 常见的高炉智能化与自动化技术

2.1 高炉炼铁智能化可视化技术

（1）高炉仿真与可视化控制技术。目前，高炉数学模拟主要基于流体力学和离散元方法。流体力学的作用是描述连续相的行为，而离散元法的主要作用是评价不连续相的行为。由于离散元法能够更合理地描述不连续相行为，并且随着现代科学技术的发展和建模方法的不断完善，高炉数学模型大多是由上述两种模型有效组合而成的CFD-DEM数学。模型。对于CFD-DEM方法，采用CFD方法预测流体位置，采用DEM方法求解颗粒部分。通过两种方法的有机耦合，可以解决液固两相实际流动的模拟问题[3]。

（2）高炉专家系统。为了实现高炉炼铁自动化的生产目标，世界上应用最广泛的系统是价格高炉专家系统。威龙是集过程模型、人工智能、闭环专家系统和软件于一体的高炉炼铁专家系统。威龙高炉专家系统使工作人员能够清楚地观察高炉内部的实际情况和工艺流程。伟龙高炉专家系统主要由多个模型和进一步的有机组合组成。实践证明，Vairon高炉专家系统是一种非常有益的高炉炼铁系统。目前，它已在国际上得到广泛应用，并取得了良好的实际效果。

2.2 电气设备自动化技术

电气自动化技术包括多方面的综合成就。在高炉炼铁生产中，将电气自动化技术应用到日常生产中，不仅可以促进我国钢铁工业的稳定快速发展，而且可以促进我国钢铁工业的整体水平和整个行业的可持续发展。随着电气自动化技术的不断发展，我国钢铁工业电气设备不断朝着科技和高效的方向发展，从而提高了炼铁的效率和质量。

3 我国的高炉智能化与自动化技术的应用

为了更准确地掌握和分析高炉内部的信息，高炉可视化控制技术是检测高炉内部实际情况的最有效手段之一。

其中最突出的是北京科技大学与北京神王公司联合开发的高炉可视化仿真技术。其主要功能是检测高炉布料和冶炼的实际情况，更好地指导高炉的具体操作。所取得的成果是可观的，并得到了广泛的应用。

以上技术包括高炉主顶摄像技术、高炉风口红外摄像技术、图像处理技术和热流强度检测技术。其中，红外摄像机和图像信息处理技术的高炉风口可以同时检测每个高炉风口的实际工作条件，以便找出高炉内的具体情况，并及时解决异常情况发生时。三维热流强度检测技术可以检测出高炉炉缸内的实际热流强度，从而判断高炉实际炉型的质量，进而确定与高炉冷却相对应的具体系统。

这些新技术的广泛应用，不仅可以达到节能减排的目的，而且在一定程度上促进了我国钢铁工业的生产，促进了整个行业的可持续发展。

4 结语

在环境问题日益严重的背景下，人们的环保意识逐渐提高。因此，高炉炼铁的节能减排逐渐成为全球关注的热点问题。在国内外，我们正在积极开发和应用新技术，以实现低碳、智能化高炉炼铁的目标。随着科学技术的发展，我国高炉炼铁面临着巨大的挑战和新的机遇。随着新技术的不断开发利用，我国钢铁行业的低碳环保目标逐步实现，为促进整个行业的可持续发展奠定了坚实的基础。