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        面向未來的低碳綠色高爐煉鐵技術(shù)發(fā)展研究

        2019-01-03 10:40:46黃澤海
        中國金屬通報 2019年8期
        關(guān)鍵詞:煉鐵高爐能源

        黃澤海

        (酒鋼集團宏興股份公司煉鐵廠,甘肅 嘉峪關(guān) 735100)

        當前時代下,因自然資源短缺、生態(tài)環(huán)境保護及能源供給不足等限制,高爐煉鐵工藝面臨了可持續(xù)發(fā)展方面的難題?,F(xiàn)有經(jīng)濟呈現(xiàn)出市場低迷、需求疲軟的形勢下,高爐煉鐵工藝今后的發(fā)展必然朝著“高效低耗、低碳冶煉、清潔環(huán)保、節(jié)能減排、智能集約、循環(huán)經(jīng)濟、綠色發(fā)展”等方向前進,圍繞低碳綠色發(fā)展,在工藝流程的優(yōu)化下,降低燃料比并提高風溫,以實現(xiàn)高爐煉鐵工藝生命力與競爭力的提升。本文結(jié)合當前經(jīng)濟發(fā)展狀況,對低碳綠色高爐煉鐵技術(shù)未來發(fā)展進行了研究。

        1 我國高爐煉鐵技術(shù)現(xiàn)狀

        鋼材是一種極為重要的材料,具有成本效益性較高、可回收利用性良好等諸多優(yōu)點。我國鋼鐵工業(yè)發(fā)展速度相當快,相應的也實現(xiàn)了更高的高爐煉鐵技術(shù)應用率。高爐煉鐵技術(shù)也在不斷增多的生鐵產(chǎn)量下實現(xiàn)了進一步發(fā)展。但是,這一期間卻有焦炭、鐵礦石大量耗費的情況存在,兩種資源嚴重減少,進而引發(fā)了供應不足、價格上升的問題,高爐煉鐵技術(shù)經(jīng)濟指標受到一定程度影響。具體來說,盡管入爐品味上升,卻無法避免爐焦比上升、噴煤比下降的問題。

        2 低碳綠色高爐煉鐵技術(shù)功能解析

        2.1 還原器和滲碳器

        高爐構(gòu)造原理相對簡單,焦炭可當作高爐燃料或鐵氧化物還原材料使用。高爐煉鐵技術(shù)具有還原性,在將含鐵固體轉(zhuǎn)化為液體后,裝置于高爐周圍的工業(yè)反應器可進一步加快液態(tài)生鐵速度[1]。若想達成高爐冶金三傳一反、物體純度更高的目的,就必須合理把控時機,在明確高爐內(nèi)持續(xù)提升的煤氣流之后,適時加入材料。而在高爐溫度提升期間,需確保溫度不會影響冶金煉鐵還原。焦炭可謂是高爐主要的骨架,具備至關(guān)重要的作用。而在高爐還原工作開展中,不同程度的生鐵滲碳屬于正?,F(xiàn)象,僅需為其還原器和滲碳器的運行提供安全穩(wěn)定的保障即可。

        2.2 能源轉(zhuǎn)換器

        高爐生產(chǎn)期間,能量轉(zhuǎn)換會對其構(gòu)成較大程度影響,以致于能源耗費更大。高爐可進一步發(fā)揮能源轉(zhuǎn)換器的功效,能源轉(zhuǎn)換率更加顯著。高爐能源轉(zhuǎn)換器的應用十分廣泛,且實質(zhì)性極高,化學物質(zhì)能源及物理物質(zhì)能源中皆可實現(xiàn)運用。此外,化石質(zhì)能源轉(zhuǎn)換中也可運用高爐能源轉(zhuǎn)換器。當前,我國經(jīng)濟發(fā)展迅猛,快速進步的高爐煉鐵節(jié)能技術(shù)促進了能源轉(zhuǎn)換器作用的充分發(fā)揮,高爐煉鐵技術(shù)可謂是鋼鐵制造期間關(guān)鍵的能源轉(zhuǎn)換方法,極大程度上便利了鋼鐵工程。

        2.3 熔化器和質(zhì)量調(diào)控器

        高爐使用期間,最為關(guān)鍵的用途便是能為轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝提供更高質(zhì)量的液態(tài)生鐵。而當高爐還原了含鐵固體之后,可使液態(tài)生鐵數(shù)量顯著提升,所以說,高爐煉鐵所具備的功能中,好包括煉化器這一點。此外,在不斷還原之下,高爐依舊能夠保持液態(tài)生鐵的持續(xù)提供,這也是高爐屬于連續(xù)鐵水供應器的直接表現(xiàn)。其次,高爐煉鐵過程中,能在一定程度上調(diào)控鐵水的成分與質(zhì)量,在一系列高爐操作下能夠嚴格控制鐵水相關(guān)參數(shù),確保其溫度、成分處于標準范圍內(nèi)。

        3 低碳綠色高爐煉鐵技術(shù)未來發(fā)展

        3.1 未來發(fā)展理念

        高爐煉鐵工業(yè)可持續(xù)及穩(wěn)定發(fā)展的實現(xiàn),離不開完善的生產(chǎn)體系,同時低成本、高效率低排放也是必須實現(xiàn)的,以便能夠充分迎合低碳綠色環(huán)保的號召,加速達成高效運行、動態(tài)精準的目的。同時,也需要著重關(guān)注如何提升高爐煉鐵生產(chǎn)水平,同時也需要最大限度降低環(huán)境中能源消耗構(gòu)成的影響力度,如此一來方可推動現(xiàn)代化綠色、低碳且高效的高爐煉鐵目標的實現(xiàn),同時進一步提升高爐煉鐵技術(shù)裝置性能,推動經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的實現(xiàn)、低碳綠色工程的建設[2]。此外,在將高爐運行實際情況實時掌握的基礎上,為其生產(chǎn)指標評價體系提供完整性保障,使其能夠與現(xiàn)代經(jīng)濟社會發(fā)展需求遵循,如此即可實現(xiàn)高爐煉鐵共同發(fā)展多項目標的計劃。當前城市發(fā)展過程中,大型高爐得到了普及,且十分強調(diào)工藝技術(shù)裝備的創(chuàng)新與低碳綠色發(fā)展的實現(xiàn)。高爐煉鐵關(guān)鍵共性技術(shù)要想實現(xiàn)進一步創(chuàng)新,優(yōu)化協(xié)同多項目標是最為關(guān)鍵的一點,而集成創(chuàng)新先進技術(shù)則為其次。具體來說,應當以低碳、綠色、清潔環(huán)保、循環(huán)經(jīng)濟高效長壽等目標為中心創(chuàng)新高爐煉鐵關(guān)鍵共性技術(shù)。

        3.2 優(yōu)勝劣汰,實現(xiàn)裝備大型化和合理化

        高爐大型化包含高生產(chǎn)效率、低消耗、人力資源使用力度小、環(huán)境污染力度低、鐵水質(zhì)量高等諸多優(yōu)點,與低碳綠色高爐煉鐵技術(shù)發(fā)展需求相適應。相關(guān)研究結(jié)果顯示,生產(chǎn)過程中,采用小高爐會耗費遠比大高爐更多的燃料,同時裝備越落后也會涉及更多的資源消耗,并且無法實現(xiàn)良好的二次能源回收效率,環(huán)境污染與處理難度頗高。結(jié)合當前可持續(xù)發(fā)展觀念來看,落后的裝備是必須全面淘汰的,積極引進大型化設備。同時,國家所制定和頒布的相關(guān)政策也是煉鐵企業(yè)需對時刻予以關(guān)注的,在低碳經(jīng)濟規(guī)劃、碳減排方案的制定與設定中,相關(guān)人員需提前進行,同時確??茖W性、合理性。

        3.3 降低高爐燃料比技術(shù)

        我國鋼鐵行業(yè)歷來發(fā)展中,過于偏短的時間,使得短時間內(nèi)無法將以煤炭為主的發(fā)展情境改變,在處理供應不足的廢鋼資源時也很難順利實現(xiàn)。所以,在今后的發(fā)展中要想順利地將節(jié)能減排目標達成,落后的技術(shù)與裝備必須淘汰,深入改造技術(shù),以便優(yōu)化、改善生產(chǎn)流程,推動余能利用率的提升[3]。有關(guān)高爐燃料比的降低來看,可入手于下述兩方面:一方面,將高爐煉鐵中消耗的碳量減少,依據(jù)現(xiàn)有高爐生產(chǎn)技術(shù),最大限度減少高爐的燃料比;另一方面,可考慮降低碳依賴程度,深入探索、開發(fā)天然氣或不含碳還原劑等。由于煤炭使用期間會有大量二氧化碳排除,一頓的煤炭基本能夠產(chǎn)生0.7t的碳排放量,而天然氣基本只會產(chǎn)生0.39t的碳排放量,相對而言實現(xiàn)了顯著降低。燃料比之所以十分高,是因為高爐風溫偏低、焦炭灰分偏高或是不穩(wěn)定的爐料成分等因素引發(fā)的,而在面對這一系列問題時,就應當選擇科學合理且有效的解決措施,以便將燃料比降低。

        3.4 高爐精料技術(shù)

        我國工業(yè)可持續(xù)發(fā)展過程中,精料技術(shù)屬于一種最為關(guān)鍵的技術(shù)手段,其技術(shù)特征包含長壽、低耗、優(yōu)質(zhì)且高效等。高爐實際生產(chǎn)期間,通過精料的應用可使高爐能量耗散最大限度減少。要想將高爐煉鐵高效運行的目標達成,并為其順利生產(chǎn)提供保障,最為關(guān)鍵的便是能將資源與能源可供給與可獲取要求最大限度實現(xiàn),并且能夠?qū)崿F(xiàn)更高的資源與能源利用率。高爐精料技術(shù)具備十分合理且科學的爐料結(jié)構(gòu),優(yōu)化其爐料結(jié)構(gòu)時需與經(jīng)驗、資源及技術(shù)最優(yōu)化原則相適應,而在增強爐料綜合冶金水平之后,即可將環(huán)境友好化、資源減量化及能源利用最優(yōu)化等目標實現(xiàn)。所以,作為高效工業(yè)技術(shù)的高爐精料技術(shù)在鐵氧化物還原冶金煉鐵中能夠發(fā)揮無可取代的作用,具備高品質(zhì)綠色工業(yè)技術(shù)研究的意義。

        3.5 富氧噴煤技術(shù)

        該技術(shù)有利于生產(chǎn)效率的顯著提升,屬于關(guān)鍵性的高爐煉鐵技術(shù)之一。對于高爐煉鐵發(fā)展而言,富氧率的提升意義十分重大,通過應用富氧噴煤技術(shù),能使煤粉燃燒率得到一定提升、噴煤量增大、爐腹煤氣量減小、透氣性提高,并實現(xiàn)二氧化碳排放量的減少,可為高爐順利運行提供保障[4]。富氧-噴煤-高風溫這一技術(shù),在減少二氧化碳排放量方面效果十分顯著,結(jié)合現(xiàn)有條件來看,仍需將噴煤量加大、煤比提高、燃料比降低。所以,需要深入研究富氧-噴煤-高風溫技術(shù),積極創(chuàng)新。就高爐富氧噴煤作用來看,主要包含:其一,能將資金投入減少,改善生產(chǎn)效果,實現(xiàn)能源利用率的提升;其二,可將二氧化碳排放量有效降低,有利于低碳冶煉目標的達成;其三,有利于噴煤量的顯著提升,為高爐冶煉的順利開展提供保障;其四,可將環(huán)境污染減少,也能將資源短缺引發(fā)的各類問題緩解。

        4 結(jié)語

        快速發(fā)展的社會經(jīng)濟與科學技術(shù)背景下,鋼鐵市場面臨了更激烈的競爭。鋼鐵企業(yè)要想推動自身可持續(xù)發(fā)展的實現(xiàn),就必須將綠色、低碳、高效的技術(shù)應用至鋼鐵制造中,而高爐煉鐵技術(shù)則可將鋼鐵市場現(xiàn)有要求滿足,高爐煉鐵未來發(fā)展也必然朝著低碳綠色前進。

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