鄒永啟
摘要 ：基于高爐煉鐵工藝具備較強的優勢特點，且實際生產量較大，所以在現代鋼鐵行業生產中已經成為了應用頻率最高的煉鐵技術和工藝手段。在近年來社會發展水平穩定提升背景下，鋼鐵行業也開始積極響應政府部門的節能減排號召，因此為更好的滿足綠色環保要求，鋼鐵生產企業也需要積極進行工藝手段的優化與改造，從而在智能化技術手段幫助下獲取顯著的節能減排效果。此手段不僅能實現對生態環境的保護，同時還能為鋼鐵企業創收良好的經濟效益。對此，本文將詳細論述高爐煉鐵工藝中節能減排技術的具體問題，希望對行業健康發展提供穩定幫助。
關鍵詞 ：高爐煉鐵工藝 ；節能減排技術 ；應用概述
據不完全統計可知，截至 2020 年，我國鋼鐵產量已經超過10 億噸，在鋼鐵生產期間，生鐵產量可達 8 億噸以上，產量與消費水平均達到國際前列。在全面利好趨勢下，鋼鐵行業作為能耗密集型產業，如何對能源消耗量進行控制也逐漸成為了行業發展需要探究的重點課題。減少能源消耗、控制碳排量是當前鋼鐵產業保持穩定發展的重要基礎，所以在改革社會背景下，鋼鐵生產企業不僅要以經濟效益指標為方向，還要將社會效益和生態效益作為發展目標，在積極進行高爐煉鐵工藝創新探索過程中，優化節能減排效果，從而獲取顯著的應用成果。
1 高爐煉鐵工藝節能減排技術的應用優勢
我國是國際領域中最早發現并利用煤炭資源的國家。自建國以來，我國的能源生產已經實現了規模的擴展，但由于人口基數龐大，因此人均能源消耗量極低，僅為世界平均水平的一半左右。從能源消耗角度分析，我國是一個資源短缺國家。
早在上世紀九十年來開始，我國已經成為了鋼鐵產量首位的領頭國家。而鋼鐵產業實現飛速發展的主要原因在于國內經濟的快速增長，使得各行業對鋼鐵材料的需求不斷增加。由于政府對鋼鐵行業的投入力度不斷加大，也為我國行業整體發展提供了重要推動力支持。受到上述因素的影響，我國煉鐵工藝也實現了穩步前進，但隨之而來也給煉鐵發展帶來了復雜問題。比如 ：能源消耗問題。在煉鐵原料中焦炭是最常見的生產原料，由于焦炭的經濟成本較高，所以始終是鋼鐵產業關注的重點指標。
雖然當前各項先進技術的出現已經得到穩定發展，但燃料整體占比并沒有顯著下降，因此，企業的焦炭使用量仍然是企業的主要能耗。此外，環境污染問題日益嚴峻。當前煉鐵污染物主要表現為氮化物、二氧化碳等排放上，雖然和以往污染物排放相比，環境問題已經得到極大改善，但作為高污染行業，煉鐵工藝仍然會對環境發展造成負面影響。受到高能耗和高污染的特征所限， 積極開發煉鐵工藝的節能減排技術也成為了現代社會發展的重要內容。
2 高爐煉鐵行業發展現狀與行業面對的形勢
在我國社會經濟穩步發展過程中，人類生存的環境也面臨著更大的威脅，目前，我國迫切需要提高環境質量，降低因為生產建設帶來的環境污染問題。但在經濟飛速發展過程中，社會整體對于鋼鐵、石油類產品的需求量與日俱增，因此大氣中二氧化碳等廢氣排放量明顯提升，致使人類生存環境面臨著前所未有的壓力。基于群眾文化水平和素質的提升，人們已經逐漸意識到了環境保護的重要性，帶動了綠色能源的發展和建設。在現代社會中，環保材料對污染性材料的應用已經有效推動了科學技術的創新與發展。所以，鋼鐵行業要想保持穩定發展，就更需要加強對現代化技術的創新與探索，從而推動高產低耗的發展目標。但對于高爐煉鐵行業而言，如果不能有效進行技術改革或創新，就意味著可持續發展會受到影響，造成的損失也難以預估。
對此，我國相關部門也積極制定了應對方案，意在獲取合理化資源，探究和創新出符合國民經濟要求的產品類型，在和國家發展政策保持一致的基礎上，全面降低二氧化碳的排放量。
當據研究可知，目前我國鋼鐵行業中排放的二氧化碳已經占據了全球總排量的百分之七以上，是全球工業排放量的百分之十五。這也意味著鋼鐵行業面臨著更為嚴峻的減排壓力。調查發現，世界范圍內的鐵礦石產量有百分之九十以上均來自高爐煉鐵。當前在高爐煉鐵工作中二氧化碳的排放占比已經占據了鋼鐵上產的百分之八十以上。在此背景下，我國相關領域更需要積極探索和創新，在優化和改進技術手段的過程中，更好的達成低污染和低能耗發展要求，只有這樣才能顯著提高鋼鐵行業在世界經濟發展中的地位優勢。長久發展過程中，我國高爐煉鐵行業過分注重熔化強度，缺乏對燃料配比的關注。并且高爐煉鐵設備中能源需求量大、氣體污染嚴重問題始終沒有得到解決。在成本負擔角度而言，雖然發展大型化爐型會對企業成本帶來加重影響，但卻能有效實現對污染氣體排放成本的控制，所以長期而言其工業發展存在較強的優勢特點。在此期間，有效優化和改進金屬熔煉爐型就是相關企業發展和研究的重點問題。為更好的適應現代社會的政策發展趨勢和要求，相關企業應及時進行設備更新和優化，這不僅時現代企業改革和發展的重點，同時也是推動高爐煉鐵行業節能減排的重要舉措。
3 高爐煉鐵工藝流程
高爐煉鐵工藝相對簡單，具備較強的生產效率優勢和產量優勢，因此在現代鋼鐵生產領域中已經實現了推廣發展和應用。
對于高爐煉鐵工作而言，其主要生產流程為 ：當完成對焦炭、燒結礦等原料粉碎處理后，借助皮帶運輸機可以將其直接運輸到高爐料倉中，在經過篩分或計量后將其傳輸到加熱爐中。之后在高爐的下風口進行熱風傳輸，將高爐中的多種原料進行反應，在燃燒過程中會產生大量一氧化碳或氫氣，只有高爐中的溫度上升后，才能在氣體和礦石還原反應過程中，將鐵更好的進行還原或提煉。后續經過必要的熔化或滲碳流程，能夠形成工業領域所需的鐵水。在高爐煉鐵期間，產生的煤氣在重力除塵器作用下，可以將凈化后的煤氣借由管道更好的供給燒結或軋鋼使用。
4 高爐節能的主要措施
4.1 貫徹精準方針，推進煉鐵低能耗生產
精料入爐是目前推動高爐順利生產的重要基礎，此方式不僅能降低焦炭占比的物質基礎，還能降低能源使用中的無端消耗，實現了能源整體利用率的提升。當前，高爐入爐主要的含鐵原料涵蓋了燒結礦、生礦和氧化球團礦。所以，要想對能源消耗問題進行控制，就需要有效發揮煉鐵效益的最大化發展，在提高行業綜合品味的基礎上，貫徹精準方針，推動高爐冶煉指標的優化改善。
首先，要全面提升入爐礦品質。在實際生產中應選擇高品質礦粉，比如 ：巴西礦粉或澳粉等原料，確保燒結礦的含鐵品位不斷提升，在全面提高燒結礦堿度背景下實現強度優化，最終為燒結礦質量的提升奠定良好基礎。其次，優化焦炭質量。在高爐料柱骨架的焦炭中，其質量也是所有入爐原料中最關鍵的組成環節。在此期間，不僅能為高爐順行提供決定性優勢，還能對高爐的噴煤降焦能力起到直接影響。要想優化自產焦炭的質量，焦化廠還應該適當轉變現有工作模式，只有對煉焦煤質量實現優化，才能不斷降低焦炭灰分和硫分。最后，有效優化爐料結構，合理控制生產成本。高爐爐料結構優化是精確方針落實的重要環節，更是保證生產質量的重要標準。
4.2 提高熱風溫度
在控制焦比的過程中，提升熱風溫度也是重要手段之一，能發揮出顯著的節能優勢。早在上世紀七十年代開始，日本和德國就開始在高爐生產領域進行了相應的生產嘗試，并且在合理溫度控制期間，將燃料比控制在相對合理范圍內。我國一直依賴重點企業在風溫控制中普遍控制在 1000℃左右，且大部分高爐風溫仍處于較低水平。如果企業在實際生產中能夠將溫度進行合理提高，就能有效降低焦比，實現產量的穩步提升。首先，采用熱風爐方式相比國外提高了風溫，但熱風爐一般采用外燃方式。
而且中國目前的平均風溫標準也和國外先進標準有很大區別，所以在沒有提高發電溫度和焦爐煤氣的前提下，為了提高風溫要考慮利用助燃氣體與煤雙頻的加熱方式。可以通過利用傳統熱風爐的預熱技術工藝，實現對最高風溫的調控。而在各種結構類型的熱風爐比較過程中發現，承鋼等企業所使用的旋流頂燃式熱風爐，具備點燃更高效、拱頂溫低、蓄電面積大、隔墻壽命高等特性，能增加最大風溫 50℃～ 100℃。其次，節流主要是借助風溫降低生產期間的熱損失。實踐證明，風溫難以上升不僅是技術問題，同時也受到了管理問題的影響。只有當爐況順行時，才有機會使風溫達到最佳程度。最后，還必須科學合理地設定換爐熱制度，保持供應給高爐最大的風溫度水準，勤換爐，不用冷風作混風，而用主、副或并聯送風，以保證最大的風溫度水準。在平時限制降風溫度使用時間，若在條件允許情況下，不能輕易進行溫度調整，以免對后續技術操作或管理帶來負面影響。
4.3 發展噴煤技術
因為當前噴煤能力還不夠好，有很多需要完善的問題。所以在實際工作中，除需進一步加強鼓風爐的精料、提高通風和改進鼓風爐設備之外，還應注意制作粉絲和噴吹設備的技術改造，使之滿足高爐中噴煤的要求。其一，應積極采用高效率的粗粉分離器。在以往實踐工作中發現，傳統老式粗粉分離器由于分離效果不好，導致球磨機生產率降低，成份雜質增多。而中鋼研究總院研制的高效率粗粉分離器大大提高了分離效果，并提高了粒徑調整手段，可增加球磨機生產率百分之二十以上，大大提高了煤粉鍋爐的產品質量，并且該設備在多個大型企業的實踐應用后都達到了明顯增產效益。其二，減少了收粉控制系統阻損。早年開發的噴煤收粉控制系統，使用的是旋風加布袋的收塵方法。該辦法由于損失明顯，導致機組負壓過高，嚴重制約了抽風風量，最后制約球磨機生產率。當前眾多大型企業諸如鞍鋼、太鋼等企業將其改進形成了一種用大布袋進行收粉，環保優勢更加明顯。
5 高爐煉鐵工藝節能減排技術具體要點
5.1 發揮節能減排的技術優勢
高爐煉鐵產業在發展過程中，一定要堅持當中節能降耗的基本發展宗旨，如此才可以在社會主義市場經濟中取得有利地位，并增強其綜合實力。由于燒結礦低溫還原粉化性能對高爐在運行過程中的指標會產生一定的影響，所以在與現場現象的結合研究中，認為在生產實踐中的燒結工藝礦若是處在較低溫情況下，其還原粉化赤鐵礦在整個溫度的回歸階段中，就會出現溫度轉變的問題。由于受到晶格變化的作用，在技術應用和推進期間就會出現極大的內應力，如果工作人員無法及時對其進行處理，那么勢必會直接導致燒結礦出現嚴重的碎裂現象，影響了后續流程的推進。與此同時，無論是配碳或者是礦種等含量非常高，由于受到這些因素的影響，勢必會直接導致燒結礦出現低溫還原粉化的現象。在與實際情況進行結合分析時由于受到這些因素的影響，同樣會直接造成燒結礦與施工要求不符問題。當與現場狀況進行結合研究后，認為這些因素都是直接制約高爐上部塊狀地帶透氣性能力的限制性因素。通過對目前的各種不同類型生產實踐的分析研究結果可以很清楚看出，如果燒結礦的RDI-3.15 值在其中每提高約百分之十的比重，則其對高爐生產會造成的危害程度將會達到百分之三以上，同時燃燒在其中的比例升高也會有所增加，通常會達到 1.5%。
在有效結合國內外煤粉助燃劑的相關研究內容并通過一系列的工業試驗分析后克制，運用了含錳系氧化物的助燃劑，錳氧化物的含量需要控制在 15% ～ 20% 之間，添加比例為 0.6% 能發揮更顯著的節能減排優勢。且統計試驗期間噴煤比例上漲了81.10kg/t，焦比降低了 10.40kg/t。通過高爐吹煤粉當中添加助燃劑，整體的煤粉燃燒率比預期提高了 5%，由此可見，助燃劑對改善煤粉燃燒的性能起到了非常重要的作用。這也說明相關企業在日常運作和發展過程中，要想保證高爐煉鐵的節能降耗，不僅要對上述問題予以關注，同時還要提高現有資源整體利用率，只有這樣才能在鐵資源生產過程中實現對技術手段和資源管理的合理調整。
5.2 合理利用生產資源
現階段，高爐煉鐵節能降耗理念的提出，可以實現對現有資源的合理利用，同時還可以對一些先進的技術手段實現資源利用的最大化發展。實踐研究可知高爐噴煤技術手段在高爐煉鐵行業發展中已經獲得了不錯的應用效果，但這種技術仍在實際運用中，重點在于實現對與噴煤比構成關系的調整。而各項不同類型要素的合理調節，必然會涉及到設備的實際情況、操作水平等。這么做的根本目的是為了在生產實踐中保持其處于基本平衡的狀況，同時還有助于過風口回旋區粉煤的迅速燃燒，并從中收集到更高的煤比，以此能夠達到非常好的高爐煉鐵要求。根據當前煤粉的具體燃燒情況進行結合分析時，發現在實踐中噴入到高爐內部的煤粉，必須要將其盡可能在最短的時間范圍燃燒完成。對在實踐中于噴入到高爐內的煤粉，一定要使其盡可能地以較小的時間范圍內完成燃燒要求。根據煤粉自身的著火點的溫度，不僅可以保證完成速度，而且還可以提高燃燒效率。另外，依照材料采購工作方案，工作人員還需要對社會市場當中的原燃料市場價格進行深入分析和研究，嚴格依照企業的實際發展狀況和物流運費狀況等，及時的調整和優化材料的配比，有效運用進口礦與國內礦的發展優勢，實施低成本采購戰略，通過最優化的爐料配比方案，生產出更多優質的鋼材料。只有這樣才能幫助企業實現了煉鐵效益的提高，最終在保障燃燒速度的基礎上，提高燃燒效果。
6 高爐煉鐵中節能減排技術的應用舉措
6.1 應用環保材料，落實節能需求
通過環保材料的應用，既可以合理的適應當前的社會生產實際需要，同時又可以合理地減少了不可再生資源與不可利用資源之間的使用率，從而合理地促進了節能減排工作的實施。所以在進行生產的過程中，生產管理人員為了全面促進生產管理工作的實施，在進行制造制作材料在使用的過程中，必須嚴格之中秉承著綠色、節約的實際需求。其中，材質的實際選用應以無公害的生產為主，在合理化控制有害物質的應用率基礎上，盡量降低了技術操作和生產期間的二次污染文藝。經過調研分析認為，就目前的發展趨勢來說，耗能最低、排放量最少的主要是大型豎爐。
6.2 注重合理的送風制度
注重合理的送風機制，是大型高爐溫度趨向平衡的關鍵保障。因此，鼓風容量愈大，鼓風動力也愈大，有助于活動爐缸，使爐缸熱散射截面與溫度趨于平衡，使爐缸煤氣趨于均衡分配，從而改變渣鐵化學反應的物理條件，增強焊渣的熱脫硫能力，促進爐況平穩順行。風溫調節是鼓風的主要技術指標，是加強高溫運行的重要措施。通過增加風溫能夠活動爐缸和改善爐缸的工作溫度，還能夠增加噴吹率和減少焦比。基于高溫輸送控制系統是高溫運轉的基礎控制系統，直接影響確定著初期氣體分配、通風循環范圍和深淺，包括 ：爐缸熱態。所以，在實際生產中更應充分考慮高爐透氣性，在進行完善的空氣全風溫度控制的前提條件下，合理選用技術參數，只有這樣才能在注入燃料比和富氧率的過程中，以使初始氣體流速達到一次合理的分配，并維護爐料的正常操作要求和技術標準。
7 結語
綜上所述，在我國高爐煉鐵行業發展過程中，受到以往技術影響衍生了多種資源浪費或環境污染問題，直接制約了行業的可持續發展。所以在今后工作中，高爐煉鐵企業也要從源頭著手，在積極創新技術手段的過程中有效落實節能減排要求，從而在推動結構優化發展的過程中，降低技術生產和應用期間的礦產資源消耗，最終為高爐鐵礦的健康發展提供必要幫助。