高炉炼铁节能降耗及资源合理利用探究

邵治国 付亚洲

摘要：当前，我国钢铁制造业出现了严重的产能过剩、环境污染和能源消耗、资金紧张、资源亏乏等诸多问题。再加上近些年来京津冀地区的污染问题日趋严重，钢铁制造业常被作用首要影响因素之一，承担着相当大的社会压力。我国钢铁制造业唯有进行产业的技术升级及创新转型，才可以谋求更好的未来发展。

关键词：高炉炼铁;节能降耗;资源合理利用

1 “新常态”下我国高炉炼铁产的形势

近几十年的发展，我国炼铁行业得到快速发展。我的钢产量已从2000年一路保持着不断增长的水平，直到2014年其钢铁产量达到了7.11亿吨，除了因2008年全球金融风暴的影响，我国的钢铁产量稍稍有所下降以为，依然可以维持在平稳上升的趋势。我国的生铁产量占全球总产量的比值，已然从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年以来，我国的生铁产量一直是全球主力军。然而，我国的产量年增长率自2005年之后表现出了下滑的趋势，直到2010年及后来的几年内都保持在10%以下，2014年当年的常量增长率仅为0.37%，产量仅有轻微的上浮。

2 高炉炼铁节能降耗重点分析

2.1 还原器和渗碳器

高炉构造原理相对简单，焦炭可当作高炉燃料或铁氧化物还原材料使用。高炉炼铁技术具有还原性，在将含铁固体转化为液体后，装置于高炉周围的工业反应器可进一步加快液态生铁速度。若想达成高炉冶金三传一反、物体纯度更高的目的，就必须合理把控时机，在明确高炉内持续提升的煤气流之后，适时加入材料。而在高炉温度提升期间，需确保温度不会影响冶金炼铁还原。焦炭可谓是高炉主要的骨架，具备至关重要的作用。而在高爐还原工作开展中，不同程度的生铁渗碳属于正常现象，仅需为其还原器和渗碳器的运行提供安全稳定的保障即可。

2.2 能源转换器

高炉生产期间，能量转换会对其构成较大程度影响，以致于能源耗费更大。高炉可进一步发挥能源转换器的功效，能源转换率更加显著。高炉能源转换器的应用十分广泛，且实质性极高，化学物质能源及物理物质能源中皆可实现运用。

2.3 熔化器和质量调控器

高炉使用期间，最为关键的用途便是能为转炉炼钢工艺提供更高质量的液态生铁。而当高炉还原了含铁固体之后，可使液态生铁数量显著提升，所以说，高炉炼铁所具备的功能中，好包括炼化器这一点。此外，在不断还原之下，高炉依旧能够保持液态生铁的持续提供，这也是高炉属于连续铁水供应器的直接表现。其次，高炉炼铁过程中，能在一定程度上调控铁水的成分与质量，在一系列高炉操作下能够严格控制铁水相关参数，确保其温度、成分处于标准范围内。

3 高炉炼铁节能降耗及资源合理利用措施探究

3.1 降低高炉燃料比技术，达到高效低耗目的

在今后的发展中要想顺利地将节能减排目标达成，落后的技术与装备必须淘汰，深入改造技术，以便优化、改善生产流程，推动余能利用率的提升。有关高炉燃料比的降低来看，可入手于下述两方面：一方面，将高炉炼铁中消耗的碳量减少，依据现有高炉生产技术，最大限度减少高炉的燃料比;另一方面，可考虑降低碳依赖程度，深入探索、开发天然气或不含碳还原剂等。由于煤炭使用期间会有大量二氧化碳排除，一顿的煤炭基本能够产生0.7t的碳排放量，而天然气基本只会产生0.39t的碳排放量，相对而言实现了显著降低。燃料比之所以十分高，是因为高炉风温偏低、焦炭灰分偏高或是不稳定的炉料成分等因素引发的，而在面对这一系列问题时，就应当选择科学合理且有效的解决措施，以便将燃料比降低。

3.2 做好智能集约、循环经济系统的建立

在当下高炉机械设备管理工作中也可以利用自动化在线监测系统，来完成对高炉机械设备在运行过程中相关参数的采集和分析，及时识别故障和进行处理。同时在线自动监测系统能够代替以往的人工作业，降低设备维护管理人员在工作中的强度和劳动量，并且还可以降低人为错误的出现率，提高高炉机械设备管理工作的整体水平，降低资源利用率。

3.3 提高煤粉燃烧效率，做到低碳冶炼、清洁环保

在作业中通过控制对喷煤比构成影响的原料条件、操作水平、设备状况等基础性因素，使其基本保持稳定，通过风口回旋区煤粉的快速燃烧，可获取更高的煤比，同时也能达成更佳的高炉冶炼条件。就煤粉燃烧来看，喷入高炉内的煤粉需要在尽可能短的时间内完成燃烧，通过煤粉着火点温度的降低、燃烧速率及效率的提升，都能将煤粉燃烧尽快完成。于煤粉中适当渗入助燃催化剂之后，可获取更低的煤粉着火点温度，这样一来即可得到更显著的燃烧速度、效率。高炉喷煤领域中，国内外皆涉及了采用助燃催化剂强化煤粉燃烧的试验，例如氮气气氛和空气气流中煤粉的热分解特性及助燃催化剂添加的影响，结合相关试验成果得知，处于燃烧条件下的煤粉挥发分的析出量远比氮气气氛下的产率更高，煤粉在燃烧中，固定碳的燃烧与挥发分的析出燃烧并存。不难发现，对高炉喷吹煤粉燃烧中助燃剂催化剂改善燃烧效率的研究，并研发适应于高炉喷吹的粉煤助燃催化剂，意义十分显著。

3.4 做好煤炭种类的合理科学配比，保持绿色发展目标

将诸多煤炭种类的优势予以结合，借此来达到整体喷煤在性能上的最佳配置。一些来源较为广泛、价格上具有优势、但其性能相对较差的煤炭种类也可以在混合喷煤中进行合理适量的应用。鞍钢在确保不对喷煤工艺产生任何影响的前提之下，对在混合喷煤中加入褐煤对其的实际影响做出了相应的实验研究，其中研究工作的重心就是褐煤的加入对整体燃烧性能的实际影响。通过其燃烧实验的结果可以得出在褐煤的含量不断增减的前提下，二氧化碳自身的含量曲线变化的峰值呈现出逐渐前移的变化。同时在燃烧时间上有了明显的减少，也就是说整体的燃烧速度显著提升。究其原因还是因为褐煤自身的煤化程度较低、挥发成分含量较高、其自身的氧元素含量较高、燃烧所需的实际温度较低等等特性，将之添加到相应的无烟煤中可以起到十分良好的助燃作用，也就是可以提升喷吹煤粉的实际燃烧程度。但其自身具备的诸如水分含量较大、发热量相对较低等等原因，特别是其自身的灰分含量远远高于其他类型的煤炭资源，就导致在实际的配置环节中的配入数量相对较少。想要将褐煤应用到这项技术中，就需要找到在灰分含量上较低的褐煤方才可以达到这一目标。

4 结语

总之，钢铁企业要想推动自身可持续发展的实现，就必须将绿色、低碳、高效的技术应用至钢铁制造中，促使企业现状得以改善并将资金投入减少的目的达成，如此一来即可实现资源利用效率的提升以及节能降耗的目的，帮助企业获取更强的竞争力，为自身的健康、稳定及可持续发展奠定基础。

参考文献：

[1]王宏涛，储满生，赵伟，等.高炉炼铁低碳化和智能化技术发展现状[J].河北冶金，2018，273（9）：5-11.

（作者单位：河钢宣钢炼铁厂）