浅谈实现钢铁冶金流程节能的关键技术

2021-08-14杜皎

科学与信息化 2021年21期

杜皎

莱芜职业技术学院山东莱芜 271100

引言

在当前我国严峻的环境以及资源形势下，党中央提出可持续发展战略，要求各行业在追求经济效益的同时，兼顾社会以及生态效益。钢铁行业作为污染密集型产业的典型之一，为落实可持续发展战略，要求其积极学习、引进、创新先进技术以及机械设备。从实际发展情况分析，虽然当前钢铁行业冶金生产流程技能技术发展较为迅速，但是企业在实际引进相关技术时未能根据自身实际情况对其进行相应优化与调整，这就使得节能技术与行业生产技术之间的适配性不足，节能技术的应用价值未能得到有效发挥。因此加强对钢铁冶金流程中关键技术应用的研究具有重要显示意义。

1 钢铁冶金流程节能技术应用情况

1.1 钢铁行业节能技术发展应用情况

当前阶段我国钢铁行业也为落实国家资源环境保护战略，推动行业可持续发展，积极推广应用干熄焦技术、高炉炉顶煤气余压发电技术以及煤气回收技术等。相关技术在实际应用过程中可以有效提升生产过程中的环保效果，同时也可以实现大幅提升资源利用效率的目的。此外，行业内还积极推动资源管理方式创新，合同资源管理模式等得到各种规模企业的高度认可[1]。

节能技术的高速发展给整个行业带来巨大改变。传统的低、中、高压低频技术逐渐丰富发展出涵盖煤气发电、蒸汽发电等完善地环保技术体系。相关技术在实际应用过程中不断发展成熟，尤其是生产余热与余压发电技术，不仅可以有效降低企业电力资源购买量，同时也可以降低电力资源生产过程中的资源消耗。根据实际研究结果分析，当前钢铁行业二次能源自发电机组能力得到大幅提升，进一步提升生产过程中的资源利用效率，同时也可以有效实现控制成本的目的[2]。

1.2 钢铁行业环境治理技术发展应用情况

传统钢铁行业生成过程中会排放大量含硫气体，对自然生态环境造成严重破坏，因此，近年来行业内积极将干法熄焦技术及高炉煤气干式除尘技术等于烧结脱硫技术相结合，大幅提升钢铁行业清洁生产水平，为落实环境保护战略做出积极贡献。相关技术的应用力度不断提升，使得钢铁冶金生产过程中产生的废水以及粉尘等污染物的排放量大幅下降，有效提升环境治理技术的应用效果与价值[3]。

1.3 钢铁行业资源综合利用发展应用情况

传统钢铁行业在实际生产过程中需要消耗大量矿石资源以及化石燃料资源，同时会产生大量废弃物。此类废弃物具备一定二次利用价值，但是未能得到有效开发。近年来，我国钢铁企业推动节能环保工作开展过程中加强对冶金渣资源的开发利用技术研究力度并构建出一套完整的产业链。该产业链的应用不仅有效提升冶金渣资源的利用效率，同时增加了废弃物的附加值，为钢铁企业带来更多收益[4]。现阶段，钢铁冶金生产过程中产生的冶金渣二次利用主要分为两种方式，其一是将其销售给路桥或建筑工程，作为骨料或建材使用；其二是通过对其进行深加工形成磁性材料以及粉末冶金产品，提升产品附加值，实现兼顾推动磁性材料行业发展以及扩宽企业循环经济产业链的双重目的，有效提升资源综合利用效率以及有效性，推动钢铁行业可持续发展。

2 钢铁冶金流程关键技术

2.1 精细原料煅烧技术

该技术是新型钢铁冶金流程节能技术的关键组成部分之一，通过利用该技术可以有效提升钢铁冶金过程中能源的利用率，进而实现节能的目的。精细原料煅烧技术的应用流程如图1所示。

图1 精细原料煅烧技术流程示意图

由图中数据可知，该技术的应用流程的要点主要包括以下几方面：第一，利用生铁热工参数作为依据，利用信息化设备对冶金原材料进行检测；第二，对冶金原材料内物项平衡以及热平衡情况进行精准计算，为顶风机最佳鼓风量设定提供参数；第三，利用现代信息设备的数据处理优势对冶金炉内不同物料的温度场进行计算，进而明确炉内热带并对进行精细化调控，同时计算冷却带高度数值；第四，对颅内热平衡以及结合物情况进行计算，该环节应充分利用专家知识库以及专业技术经验优势，对炉况进行精准判断，进而实现提升综合性诊断分析工作有效性[5]；第五，充分利用智能技术优势，通过自动化系统对石灰煅烧工序进行精细化调控，进而实现提升资源利用率的目的。

2.2 熟料煅烧区域改良技术

该技术为精细化原料煅烧流程的后续操作流程，通过两种技术相配合可以有效提升新型钢铁冶金流程节能技术的实效性[6]。该技术的主要应用流程如下：第一，首先利用应用物理学领域中动量守恒方程以及数学领域中的连续性方程知识，对熟料调节区边界进行计算；第二，对方程进行求解处理：首先对连续性方程进行离散化计算，并计算所得变量代入至动量守恒公式中进行求解；第三，根据离散化数学模型以及已制定求解方法对计算程序进行编写并调试，进而使得满足科学性的模型数据；第四，对数值模拟结果进行验证与评价，具体方法为将计算结果与试验数据进行对比，确保数值模拟结构满足有效性以及科学性要求；第五，依托于计算所得模型数据，在综合应用目的基础上绘制节能效果最佳的熟料煅烧区域结构简图，并依照简图对熟料加工区域布局进行调整。

本流程中设计的数学以及物理方程如公式（1）、公式（2）所示，图2为计算所得熟料煅烧区域模型简图。

图2 熟料煅烧区域优化模型简图

公式中，i与j分别表示水平以及垂直方向；表示在i方向上的及时速度，表示数量体积力在i方向上的分立；以及分别表示应力张量以及熟料密度。

3 钢铁冶金流程节能关键技术应用意义

表1为近年来我国重点钢铁企业能源消耗分布情况，通过分析表中数据可知，炼铁与焦化环节是能源消耗的主要环节。新型钢铁冶金流程节能技术中通过利用精细原料煅烧技术可有效将生产过程中30%左右的燃煤热量转换为副产煤气能源，而利用该能源可以额外生产1100t左右的钢铁，有效提升资源利用率，大幅降低生产能耗。同时利用副产煤气进行生产可以有效降低15%左右的污染物产生量。因此，新型节能技术的利用可以有效提升资源回收以及二次利用效率，切实降低能源消耗量以及污染物产生量，为落实钢铁行业可持续发展奠定坚实基础。新阶段，随着钢铁冶金流程新型节能技术的大规模推广应用，传统高耗能、污染大的落后生产方式已经被取代，在推动行业清洁生产的同时，也为提升生产效率提供有利环境支持。