面向未來的低碳綠色高爐煉鐵技術(shù)發(fā)展研究

黃澤海

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

當(dāng)前時代下，因自然資源短缺、生態(tài)環(huán)境保護(hù)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(jì)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(jì)、綠色發(fā)展”等方向前進(jìn)，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(fēng)溫，以實(shí)現(xiàn)高爐煉鐵工藝生命力與競爭力的提升。本文結(jié)合當(dāng)前經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r，對低碳綠色高爐煉鐵技術(shù)未來發(fā)展進(jìn)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(diǎn)。我國鋼鐵工業(yè)發(fā)展速度相當(dāng)快，相應(yīng)的也實(shí)現(xiàn)了更高的高爐煉鐵技術(shù)應(yīng)用率。高爐煉鐵技術(shù)也在不斷增多的生鐵產(chǎn)量下實(shí)現(xiàn)了進(jìn)一步發(fā)展。但是，這一期間卻有焦炭、鐵礦石大量耗費(fèi)的情況存在，兩種資源嚴(yán)重減少，進(jìn)而引發(fā)了供應(yīng)不足、價格上升的問題，高爐煉鐵技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)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(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[1]。若想達(dá)成高爐冶金三傳一反、物體純度更高的目的，就必須合理把控時機(jī)，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(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。此外，化石質(zhì)能源轉(zhuǎn)換中也可運(yùn)用高爐能源轉(zhuǎn)換器。當(dāng)前，我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅猛，快速進(jìn)步的高爐煉鐵節(jié)能技術(shù)促進(jìn)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(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 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(shí)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(shí)現(xiàn)的，以便能夠充分迎合低碳綠色環(huán)保的號召，加速達(dá)成高效運(yùn)行、動態(tài)精準(zhǔn)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(biāo)的實(shí)現(xiàn)，同時進(jìn)一步提升高爐煉鐵技術(shù)裝置性能，推動經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的實(shí)現(xiàn)、低碳綠色工程的建設(shè)[2]。此外，在將高爐運(yùn)行實(shí)際情況實(shí)時掌握的基礎(chǔ)上，為其生產(chǎn)指標(biāo)評價體系提供完整性保障，使其能夠與現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展需求遵循，如此即可實(shí)現(xiàn)高爐煉鐵共同發(fā)展多項(xiàng)目標(biāo)的計劃。當(dāng)前城市發(fā)展過程中，大型高爐得到了普及，且十分強(qiáng)調(diào)工藝技術(shù)裝備的創(chuàng)新與低碳綠色發(fā)展的實(shí)現(xiàn)。高爐煉鐵關(guān)鍵共性技術(shù)要想實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步創(chuàng)新，優(yōu)化協(xié)同多項(xiàng)目標(biāo)是最為關(guān)鍵的一點(diǎn)，而集成創(chuàng)新先進(jìn)技術(shù)則為其次。具體來說，應(yīng)當(dāng)以低碳、綠色、清潔環(huán)保、循環(huán)經(jīng)濟(jì)高效長壽等目標(biāo)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(shí)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(diǎn)，與低碳綠色高爐煉鐵技術(shù)發(fā)展需求相適應(yīng)。相關(guān)研究結(jié)果顯示，生產(chǎn)過程中，采用小高爐會耗費(fèi)遠(yuǎn)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(shí)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(dāng)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(jìn)大型化設(shè)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(jì)規(guī)劃、碳減排方案的制定與設(shè)定中，相關(guān)人員需提前進(jìn)行，同時確?？茖W(xué)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(yīng)不足的廢鋼資源時也很難順利實(shí)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(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[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(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，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。

3.4 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(shí)際生產(chǎn)期間，通過精料的應(yīng)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(yùn)行的目標(biāo)達(dá)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(shí)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(xué)的爐料結(jié)構(gòu)，優(yōu)化其爐料結(jié)構(gòu)時需與經(jīng)驗(yàn)、資源及技術(shù)最優(yōu)化原則相適應(yīng)，而在增強(qiáng)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(biāo)實(shí)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(yīng)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(shí)現(xiàn)二氧化碳排放量的減少，可為高爐順利運(yùn)行提供保障[4]。富氧-噴煤-高風(fēng)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(fēng)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(shí)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(biāo)的達(dá)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(jì)與科學(xué)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(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，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(jìn)。