高爐煉鐵節(jié)能降耗及資源合理利用技術(shù)探究

劉 兵，任 磊

（山鋼集團(tuán)萊蕪分公司煉鐵廠，山東 濟(jì)南 271104）

隨著我國(guó)科技水平的不斷提高，我國(guó)的工業(yè)水平也在隨之不斷進(jìn)步，為我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供了重要的保障。隨之而來(lái)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)也不斷變得激烈，從而導(dǎo)致了鋼鐵行業(yè)的利潤(rùn)在不斷降低，相關(guān)企業(yè)面臨著發(fā)展難題。而在高爐煉鐵的過(guò)程中，往往需要大量的能源消耗而且產(chǎn)生的資源也存在大量不被利用的情況，從而就導(dǎo)致了鋼鐵行業(yè)的發(fā)展較難。所以，為了解決這一難題，就必須要解決傳統(tǒng)高爐煉鐵中的缺陷，合理利用科學(xué)合理、具有較強(qiáng)實(shí)際操作性的技術(shù)。

1 鐵焦技術(shù)概述

鐵焦技術(shù)最早出現(xiàn)于日本，發(fā)展至今其在實(shí)際的應(yīng)用中發(fā)揮了一定的作用，但與此同時(shí)此項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展在目前并未十分成熟。此項(xiàng)技術(shù)主要是使用微黏結(jié)霉或非黏結(jié)煤等價(jià)格更低的結(jié)煤作為原料，再生產(chǎn)煤礦資源，并且，這些結(jié)煤還可以與鐵礦粉按照一定的比例混合，在其成為塊狀后進(jìn)行干餾處理，從而能夠得到三七成比例的鐵焦。最后還需要對(duì)其進(jìn)行二次處理，然后才能得到較好的煉鐵效果。據(jù)相關(guān)研究和實(shí)踐表明，此項(xiàng)技術(shù)能夠使主焦煤和焦的使用量大幅減少，同時(shí)也說(shuō)明了鐵焦對(duì)于高爐煉鐵過(guò)程中的反應(yīng)速率的提高有著十分重要的作用，另外，這也說(shuō)明了在高爐煉鐵中鐵焦的含量即使達(dá)到百分之三十也不會(huì)對(duì)高爐煉鐵的質(zhì)量產(chǎn)生較大的影響[1]。

2 高爐噴吹技術(shù)的操作方式

2.1 高爐噴吹生物質(zhì)和木炭技術(shù)

生物質(zhì)是一種全新的有機(jī)能源，是高爐煉鐵中的一項(xiàng)新型能源，其主要是利用微生物、動(dòng)植物等有機(jī)生命體生長(zhǎng)過(guò)程中進(jìn)行新陳代謝時(shí)所產(chǎn)生的能源。經(jīng)許多研究證明，生物質(zhì)這一能源可較好地進(jìn)行熱解行為，而且還能在一定程度上通過(guò)碳化溫度來(lái)降低二氧化碳的排放，不僅能夠節(jié)約能源消耗，而且還能減少污染物的排放。在當(dāng)前，生物質(zhì)能源在我國(guó)的高爐煉鐵中已經(jīng)有了較廣泛的應(yīng)用，而其之所以會(huì)受到諸多高爐煉鐵企業(yè)的喜愛，其原因主要在于生物質(zhì)能夠有效降低施工的成本，從而使得高爐煉鐵的經(jīng)濟(jì)效益提升。相較于傳統(tǒng)的高爐煉鐵能源，生物質(zhì)能源能夠有效減少二氧化碳的排放，較為環(huán)保，而且還能有效提高原料的還原能力，從而使得高爐煉鐵的效率進(jìn)一步提高，促進(jìn)高爐煉鐵經(jīng)濟(jì)效益的提升。

2.2 高爐噴吹焦?fàn)t煤氣

焦?fàn)t煤氣是我國(guó)高爐煉鐵技術(shù)中的一種較常用的能源，其成分主要包括了碳?xì)浠衔?、氫氣等，?dāng)然，氫氣是其中最重要的一種燃料。焦?fàn)t煤氣在高爐煉鐵中的使用，能夠使高爐能源的清潔度進(jìn)一步提高，帶來(lái)的污染較小，十分環(huán)保。另外，此種能源在還原性方面也較好。焦?fàn)t煤氣的使用，不僅能夠使碳?xì)湓氐睦寐蔬M(jìn)一步提高，而且還能使化石燃料的使用量在較大程度上減少，在最大程度上遵循了當(dāng)前節(jié)能減排的這一原則。由于此種能源的大范圍利用，一些相應(yīng)的工廠也逐步建成進(jìn)一步印證了焦?fàn)t煤氣的實(shí)際效用。而在實(shí)際的工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，我們明顯能夠直接地看出，焦?fàn)t煤氣在高爐煉鐵中能夠有效改善爐內(nèi)環(huán)境，同時(shí)還能有效減少燃料的使用，能夠有效促進(jìn)焦?fàn)t煉鐵經(jīng)濟(jì)效益的提升[2]。

2.3 高爐噴吹廢塑料

高爐噴吹廢塑料這一高爐煉鐵技術(shù)早在上世紀(jì)九十年代末的德國(guó)就已經(jīng)開始了研究，并且一直以來(lái)還在不斷深入和完善。在日本的相關(guān)研究中顯示，廢塑料所能產(chǎn)生的能源，其中有百分之八十左右都是可供利用的，僅剩下的百分之二十左右是無(wú)法被利用的。所以，在高爐煉鐵的能源選擇中，也可以將廢塑料作為一種重要的能源，不僅有著較高的利用價(jià)值，而且其成本也是非常低廉的，使用廢塑料能源進(jìn)行高爐煉鐵能夠在節(jié)省成本開支的同時(shí)有效提高生產(chǎn)效率，從而能夠較好地推動(dòng)高爐煉鐵經(jīng)濟(jì)效益的提升。

2.4 焦?fàn)t除塵綜合噴吹

高爐除塵灰主要包括了兩種，其一是在爐頂主皮帶料頭部處放料時(shí)所產(chǎn)生的，其二是高爐出鐵的時(shí)候產(chǎn)生的。而這兩種粉塵都是可以重復(fù)利用的，若按照一定的比例將兩種粉塵混合，這種高爐出灰塵就是高爐煉鐵企業(yè)中最為常用的一種能源，此種粉塵的再次利用，不僅減少了污染物的排放，而且還能有效節(jié)省能源使用的支出，能夠有效實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目的。另外，若將此種粉塵作為燃料的再次利用，還能在一定程度上提高燃燒效果，進(jìn)一步減少能源的使用，降低高爐煉鐵的成本支出，如此才能獲得更高的經(jīng)濟(jì)效益。而且，此種粉塵還能將一些沒(méi)有被充分利用的鐵元素再次回收，從而能夠使高爐煉鐵的產(chǎn)量、生產(chǎn)效率得到進(jìn)一步的提升。但需要注意的是，就我國(guó)目前的技術(shù)水平而言，此種粉塵的顆粒過(guò)于細(xì)小，我國(guó)還能以實(shí)現(xiàn)對(duì)此種燃料的收集利用。

3 高爐噴吹煉鐵技術(shù)的優(yōu)化策略

3.1 高爐粒煤噴吹技術(shù)

高爐粒煤噴吹技術(shù)在英美等發(fā)達(dá)國(guó)家早已得到了較廣泛的應(yīng)用，雖然此項(xiàng)技術(shù)在這些發(fā)達(dá)國(guó)家的應(yīng)用已經(jīng)較為成熟，但由于在我國(guó)的發(fā)展較晚，因此技術(shù)尚未完全成熟，目前仍需不斷完善。此項(xiàng)技術(shù)相較于傳統(tǒng)的焦?fàn)t煉鐵技術(shù)有著許多優(yōu)勢(shì)，首先體現(xiàn)在，此項(xiàng)技術(shù)的制粉噴吹系統(tǒng)十分安全可靠，這主要是因?yàn)榱Ｃ合噍^于粉煤有著更小的表面積和體積，因此也就難以引發(fā)火災(zāi)、爆炸等危險(xiǎn)事故，所以才更加安全。其次體現(xiàn)在節(jié)省能源方面，相較于傳統(tǒng)的粉煤的制備，粒煤的制備只需要其電耗的四分之一，能夠在極大程度上減少能源的消耗，并且，粒煤的制備相較于傳統(tǒng)粉煤的制備往往有著更高的煙氣入磨溫度，一般能達(dá)到400℃左右，因此也就較少需要使用干燥器，所以煤氣的消耗又進(jìn)一步減少，能源的消耗在極大程度上得到了節(jié)省。再次，粒煤的制備工藝簡(jiǎn)單，所需的投資也更少，粒煤的制備相較于傳統(tǒng)的粉煤的制備，有著更加簡(jiǎn)單的工藝流程，因此投入的資金也會(huì)更少，比傳統(tǒng)粉煤的制備可以節(jié)省百分之七十左右的投資，能夠在較大程度上節(jié)省成本的開支。另外，粒煤噴吹技術(shù)有著更好的經(jīng)濟(jì)效益，有關(guān)研究數(shù)據(jù)表明，相較于傳統(tǒng)的粉煤噴吹，其能夠在較大程度上減少運(yùn)行產(chǎn)生的費(fèi)用，所以在有效控制成本的基礎(chǔ)上，能夠顯著提高高爐煉鐵的經(jīng)濟(jì)效益。最后，粒煤噴吹技術(shù)的適用范圍也更加廣泛，從原則上來(lái)看任何煤都可使用粒煤噴吹技術(shù)，有著十分重要的推廣和使用價(jià)值[3]。

3.2 合理配煤

在高爐煉鐵中，合理配置煤炭燃料能夠有效提高經(jīng)濟(jì)效益，一方面，是能夠幫助相關(guān)技術(shù)人員更加深刻地掌握各種煤炭不同的特點(diǎn)和特性，從而才能根據(jù)具體的實(shí)際情況給出更加科學(xué)合理的煤料配比，進(jìn)而提高高爐煉鐵的生產(chǎn)性能和效率。另一方面，則是合理配置煤料可充分發(fā)揮各類煤料的作用，從而有效減少煤料的使用，減少燃料成本的支出。進(jìn)而促進(jìn)經(jīng)濟(jì)效益的提升。另外，合理配煤也需要對(duì)煤炭的選擇進(jìn)行嚴(yán)格的把控，要在保證煤炭質(zhì)量的基礎(chǔ)上盡量減少資金的投入，所以就需要選擇具有更高性價(jià)比的煤炭，例如褐煤等。褐煤，有著揮發(fā)成分高、含氧量高以及煤化度低等特性，并且有著較強(qiáng)的化學(xué)反應(yīng)，若將其應(yīng)用到煤料的燃燒中，則能夠幫助煤料更好地燃燒，從而使煤料的燃燒率進(jìn)一步提升。另外，褐煤還能較好地滿足高爐噴吹用煤可磨性好、灰熔點(diǎn)高等工藝要求。但是，褐煤也不是只有優(yōu)勢(shì)的一面的，它也存在著發(fā)熱量低、水分較大等一些明顯的缺陷，對(duì)于高爐煉鐵噴吹技術(shù)的實(shí)現(xiàn)也有一定的負(fù)面作用。所以，在高爐煉鐵煤料的實(shí)際選擇應(yīng)用中，需要根據(jù)具體的使用需求進(jìn)行合理的選擇，盡量找到穩(wěn)定且灰分低的褐煤資源，從而投入合理比例的煤料資源配置中，盡量減少含水量高等缺陷給煉鐵過(guò)程帶來(lái)的負(fù)面影響，進(jìn)而才能在大幅減少成本開支的同時(shí)盡可能地提高生產(chǎn)效果，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)效益的提升和企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的增強(qiáng)。

3.3 提高煤粉燃燒效率

對(duì)于高爐噴吹煉鐵技術(shù)的優(yōu)化，除了高爐粒煤噴吹技術(shù)的使用和合理配置煤料外，還可以想辦法提高煤粉的燃燒效率。在當(dāng)前看來(lái)，高爐噴煤的工藝已經(jīng)十分成熟了，通過(guò)對(duì)設(shè)備狀況、原料條件等噴煤的基礎(chǔ)性影響因素的控制，能夠使高爐噴煤保持穩(wěn)定的水平，從而煤粉更快地燃燒，也就能夠得到更高的燃燒效果和生產(chǎn)效率了。另外，煤粉在被噴入高爐內(nèi)后，需要在較短時(shí)間內(nèi)就充分燃燒，所以，就需要盡量降低煤粉的著火點(diǎn)，同時(shí)還要在最大程度上提高煤粉的燃燒效率和速度，從而才能讓煤粉更好地完成燃燒。所以，在煤粉中可加入適量的助燃劑，如此來(lái)使煤粉的著火點(diǎn)進(jìn)一步降低，使得煤粉在被噴入煤爐中后能夠盡快的燃燒，從而進(jìn)一步提升煤粉的燃燒效率和速度。而在高爐煉鐵的實(shí)際生產(chǎn)中，使用助燃劑降低煤粉的著火點(diǎn)這一技術(shù)手段在國(guó)內(nèi)外都已有了較廣泛的應(yīng)用，氮?dú)饩褪瞧渲斜粦?yīng)用較多的一種助燃劑。相關(guān)的實(shí)踐研究也表明了，使用氮?dú)庵嫉拿悍蹞]發(fā)分的析出量遠(yuǎn)低于燃燒條件下煤粉揮發(fā)分的析出量，所以就有著更佳的燃燒效果，也就意味著能夠有助于高爐煉鐵生產(chǎn)效率的提升。所以，對(duì)于高爐噴吹煤粉燃燒中助燃劑對(duì)于燃燒效率的提高作用的相關(guān)研究，對(duì)于助燃劑提升燃燒效率的意義十分重要，對(duì)于實(shí)際的高爐煉鐵生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益的提高也都有著重要的促進(jìn)作用。

4 結(jié)語(yǔ)

在當(dāng)前，我國(guó)正面臨著較大的能源短缺問(wèn)題，而產(chǎn)能過(guò)剩的情況也與之同時(shí)存在，而在鋼鐵行業(yè)，此種情況顯得更加突出，導(dǎo)致了高爐煉鐵相關(guān)領(lǐng)域難以有較好的發(fā)展。而在節(jié)能減排這一現(xiàn)代發(fā)展理念的要求下，為高爐煉鐵的發(fā)展指出了一條可循的道路，在高爐煉鐵的生產(chǎn)過(guò)程中需要將節(jié)能減排的理念不斷貫徹落實(shí)，不斷提高自身的技術(shù)水平，加強(qiáng)一些廢舊原料的再次利用，從多方面提高煤粉的燃燒效率，從而才能提高高爐煉鐵的生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益，進(jìn)而促進(jìn)鋼鐵行業(yè)更好地發(fā)展。