邵治國 付亞洲

摘要：當(dāng)前，我國鋼鐵制造業(yè)出現(xiàn)了嚴(yán)重的產(chǎn)能過剩、環(huán)境污染和能源消耗、資金緊張、資源虧乏等諸多問題。再加上近些年來京津冀地區(qū)的污染問題日趨嚴(yán)重，鋼鐵制造業(yè)常被作用首要影響因素之一，承擔(dān)著相當(dāng)大的社會壓力。我國鋼鐵制造業(yè)唯有進(jìn)行產(chǎn)業(yè)的技術(shù)升級及創(chuàng)新轉(zhuǎn)型，才可以謀求更好的未來發(fā)展。

關(guān)鍵詞：高爐煉鐵;節(jié)能降耗;資源合理利用

1 “新常態(tài)”下我國高爐煉鐵產(chǎn)的形勢

近幾十年的發(fā)展，我國煉鐵行業(yè)得到快速發(fā)展。我的鋼產(chǎn)量已從2000年一路保持著不斷增長的水平，直到2014年其鋼鐵產(chǎn)量達(dá)到了7.11億噸，除了因2008年全球金融風(fēng)暴的影響，我國的鋼鐵產(chǎn)量稍稍有所下降以為，依然可以維持在平穩(wěn)上升的趨勢。我國的生鐵產(chǎn)量占全球總產(chǎn)量的比值，已然從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年以來，我國的生鐵產(chǎn)量一直是全球主力軍。然而，我國的產(chǎn)量年增長率自2005年之后表現(xiàn)出了下滑的趨勢，直到2010年及后來的幾年內(nèi)都保持在10%以下，2014年當(dāng)年的常量增長率僅為0.37%，產(chǎn)量僅有輕微的上浮。

2 高爐煉鐵節(jié)能降耗重點(diǎn)分析

2.1 還原器和滲碳器

高爐構(gòu)造原理相對簡單，焦炭可當(dāng)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(yīng)器可進(jìn)一步加快液態(tài)生鐵速度。若想達(dá)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(shí)機(jī)，在明確高爐內(nèi)持續(xù)提升的煤氣流之后，適時(shí)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常現(xiàn)象，僅需為其還原器和滲碳器的運(yùn)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(fèi)更大。高爐可進(jìn)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(yīng)用十分廣泛，且實(shí)質(zhì)性極高，化學(xué)物質(zhì)能源及物理物質(zhì)能源中皆可實(shí)現(xiàn)運(yùn)用。

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(dāng)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(diǎn)。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(yīng)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(yán)格控制鐵水相關(guān)參數(shù)，確保其溫度、成分處于標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。

3 高爐煉鐵節(jié)能降耗及資源合理利用措施探究

3.1 降低高爐燃料比技術(shù)，達(dá)到高效低耗目的

在今后的發(fā)展中要想順利地將節(jié)能減排目標(biāo)達(dá)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。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(shí)現(xiàn)了顯著降低。燃料比之所以十分高，是因?yàn)楦郀t風(fēng)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(shí)，就應(yīng)當(dāng)選擇科學(xué)合理且有效的解決措施，以便將燃料比降低。

3.2 做好智能集約、循環(huán)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的建立

在當(dāng)下高爐機(jī)械設(shè)備管理工作中也可以利用自動化在線監(jiān)測系統(tǒng)，來完成對高爐機(jī)械設(shè)備在運(yùn)行過程中相關(guān)參數(shù)的采集和分析，及時(shí)識別故障和進(jìn)行處理。同時(shí)在線自動監(jiān)測系統(tǒng)能夠代替以往的人工作業(yè)，降低設(shè)備維護(hù)管理人員在工作中的強(qiáng)度和勞動量，并且還可以降低人為錯(cuò)誤的出現(xiàn)率，提高高爐機(jī)械設(shè)備管理工作的整體水平，降低資源利用率。

3.3 提高煤粉燃燒效率，做到低碳冶煉、清潔環(huán)保

在作業(yè)中通過控制對噴煤比構(gòu)成影響的原料條件、操作水平、設(shè)備狀況等基礎(chǔ)性因素，使其基本保持穩(wěn)定，通過風(fēng)口回旋區(qū)煤粉的快速燃燒，可獲取更高的煤比，同時(shí)也能達(dá)成更佳的高爐冶煉條件。就煤粉燃燒來看，噴入高爐內(nèi)的煤粉需要在盡可能短的時(shí)間內(nèi)完成燃燒，通過煤粉著火點(diǎn)溫度的降低、燃燒速率及效率的提升，都能將煤粉燃燒盡快完成。于煤粉中適當(dāng)滲入助燃催化劑之后，可獲取更低的煤粉著火點(diǎn)溫度，這樣一來即可得到更顯著的燃燒速度、效率。高爐噴煤領(lǐng)域中，國內(nèi)外皆涉及了采用助燃催化劑強(qiáng)化煤粉燃燒的試驗(yàn)，例如氮?dú)鈿夥蘸涂諝鈿饬髦忻悍鄣臒岱纸馓匦约爸即呋瘎┨砑拥挠绊懀Y(jié)合相關(guān)試驗(yàn)成果得知，處于燃燒條件下的煤粉揮發(fā)分的析出量遠(yuǎn)比氮?dú)鈿夥障碌漠a(chǎn)率更高，煤粉在燃燒中，固定碳的燃燒與揮發(fā)分的析出燃燒并存。不難發(fā)現(xiàn)，對高爐噴吹煤粉燃燒中助燃劑催化劑改善燃燒效率的研究，并研發(fā)適應(yīng)于高爐噴吹的粉煤助燃催化劑，意義十分顯著。

3.4 做好煤炭種類的合理科學(xué)配比，保持綠色發(fā)展目標(biāo)

將諸多煤炭種類的優(yōu)勢予以結(jié)合，借此來達(dá)到整體噴煤在性能上的最佳配置。一些來源較為廣泛、價(jià)格上具有優(yōu)勢、但其性能相對較差的煤炭種類也可以在混合噴煤中進(jìn)行合理適量的應(yīng)用。鞍鋼在確保不對噴煤工藝產(chǎn)生任何影響的前提之下，對在混合噴煤中加入褐煤對其的實(shí)際影響做出了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)研究，其中研究工作的重心就是褐煤的加入對整體燃燒性能的實(shí)際影響。通過其燃燒實(shí)驗(yàn)的結(jié)果可以得出在褐煤的含量不斷增減的前提下，二氧化碳自身的含量曲線變化的峰值呈現(xiàn)出逐漸前移的變化。同時(shí)在燃燒時(shí)間上有了明顯的減少，也就是說整體的燃燒速度顯著提升。究其原因還是因?yàn)楹置鹤陨淼拿夯潭容^低、揮發(fā)成分含量較高、其自身的氧元素含量較高、燃燒所需的實(shí)際溫度較低等等特性，將之添加到相應(yīng)的無煙煤中可以起到十分良好的助燃作用，也就是可以提升噴吹煤粉的實(shí)際燃燒程度。但其自身具備的諸如水分含量較大、發(fā)熱量相對較低等等原因，特別是其自身的灰分含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他類型的煤炭資源，就導(dǎo)致在實(shí)際的配置環(huán)節(jié)中的配入數(shù)量相對較少。想要將褐煤應(yīng)用到這項(xiàng)技術(shù)中，就需要找到在灰分含量上較低的褐煤方才可以達(dá)到這一目標(biāo)。

4 結(jié)語

總之，鋼鐵企業(yè)要想推動自身可持續(xù)發(fā)展的實(shí)現(xiàn)，就必須將綠色、低碳、高效的技術(shù)應(yīng)用至鋼鐵制造中，促使企業(yè)現(xiàn)狀得以改善并將資金投入減少的目的達(dá)成，如此一來即可實(shí)現(xiàn)資源利用效率的提升以及節(jié)能降耗的目的，幫助企業(yè)獲取更強(qiáng)的競爭力，為自身的健康、穩(wěn)定及可持續(xù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]王宏濤，儲滿生，趙偉，等.高爐煉鐵低碳化和智能化技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀[J].河北冶金，2018，273（9）：5-11.

（作者單位：河鋼宣鋼煉鐵廠）