孟慶煒
（南京鋼鐵聯合有限公司煉鐵事業部，江蘇 南京 210035）
摘 要：高爐煉鐵工藝簡單生產量大，能夠帶來理想的經濟指標，成為了當前鋼鐵生產領域中應用頻率最高的煉鐵工藝。但是隨著節能減排、綠色環保理念的提出，鋼鐵產業正在積極推進道路煉鐵工藝的優化。從而降低碳消耗，達到節能的目的，保護生態自然環境。鑒于這種情況，文章針對高爐煉鐵工藝節能減排技術展開分析探討。
關鍵詞：高爐煉鐵；節能減排；廢氣；干法除塵
我國擁有較大的鋼鐵產量，對國民經濟具有重要影響。但是在促進經濟效益增長的同時，鋼鐵行業帶來的環境污染和能源消耗問題也逐漸嚴重。隨著科學技術的發展，高爐煉鐵工藝也日漸完善，國內很多大型鋼鐵生產企業也開始進行高爐噴煤制造系統的改進工作，以此實現節能減排，降低對周邊環境的污染。因此，鋼鐵企業需要積極探討和應用高爐煉鐵節能減排技術，為鋼鐵行業的發展提供有利條件。
1 高爐煉鐵節能減排技術的應用現狀
由于經濟和工業的快速發展，對鋼鐵和石油的生產需求日益增強。在生產過程中，空氣中排放的二氧化碳含量不斷增加，嚴重威脅了自然環境。雖然人們已經提升了自然環境的保護意識，嘗試運用新型能源，降低碳消耗，實現節能減排。但在當前情況下，鋼鐵領域的生產仍然會對自然環境造成一定的影響［1］。因此，鋼鐵行業要取得長期發展，需及時更新和改進當前的應用技術，實現鋼鐵領域的高產值和低消耗。為應對這種情況，我國已出臺了一些政策方針，積極尋找恰當資源，降低環境污染的同時帶動國民經濟的發展。為保證鋼鐵領域能在經濟發展過程中保持自身的地位，需要積極運用高爐煉鐵節能減排技術。如今，這項技術已得到了更大范圍的應用，但在實際應用過程中，仍然會出現技術水平不高及資金環境受限的問題，嚴重影響了技術運用的節能環保效果。鑒于這種情況，應當積極優化和改進相關技術，保持科學科技的運用。進而降低生產過程中造成的污染和負面影響，更好的實現節能的目的，促進鋼鐵領域的長期可持續發展。
2 高爐煉鐵節能減排技術
2.1 均勻放散煤氣回收技術
在進行高爐煉鐵的時候，需要將焦炭和礦石從爐頂出裝入。爐頂裝料工序中所使用的冶煉容器會長時間保持在高溫高壓狀態。而礦石和焦炭等混合料在裝入高爐之前會始終保持常溫常壓的狀態，當混合料提升爐頂位置時，稱量罐需要對混合料進行泄壓放散。完成這項工序之后，需要在爐內進行均勻布料，這個過程中會產生一定的高爐煤氣，高爐煤氣會在消音除塵作用下進行排放。此時作業區域會產生較多的一氧化碳氣體，并且伴隨大量的粉塵。產生的煤氣釋放的熱量值會達到 3000 kJ/m3 ，造成了二次能源的大量消耗，違背了節能的目的，對鋼鐵行業的生產造成了一定經濟損失。為了解決這種情況，進一步實現節能的目的，需要在爐頂裝料過程中，釋放的高爐煤氣進行科學回收處理，回收裝置如圖 2 所示。
從圖 2 裝置中可以看出，這樣的煤氣回收裝置主要包括燃燒排放和回收入管網。當煤氣進入到回收入管網時，可以將其作為新能源進行二次利用［2］。在進行爐頂裝料的時候，由于燃氣管網中的煤氣壓力值僅有10KPA，所以高爐稱料罐中仍然會存在很多煤氣。面對這樣的情況，如果開啟均壓放散閥會擁有較高的煤氣回收率，可以達到 95%以上。但如果運用圖 2 所示的抽負壓裝置，煤氣的回收率則會進一步升高，達到 100%，經過一系列的實驗可以證明這樣的回收裝置具有較高的可行性和科學性?；厥彰簹膺M行再利用，降低廢氣排放，展現出節能環保的理念。
2.2 加壓熱風爐煙道廢氣的處理技術
在當前階段，熱風爐煙道產生的廢氣經常被用于干燥劑。在此同時，這種廢氣具有惰化作用，能夠為高爐噴煤的安全性給予保障。但是這種廢氣在處理過程中存在一定的問題，主要分為兩方面：第一種是隨著高爐中氮氣含量增加，高爐實際使用氮氣量約 2000 m3 /h。
如果煤氣不具有理想的凈化效果，單位時間內會消耗氮氣量會大量增加。第二種，噴吹煙煤與無煙煤過程中，為了保證噴吹過程中的安全性。經常會在噴吹、加壓、二次補吹等工作程序中使用氮氣，這樣也會增加氮氣的消耗量。因此為降低氮氣的消耗量，需要將熱風爐煙道廢氣進行合理的利用，采取科學加壓處理，使其能夠替代氮氣進行噴煤工序，具體工藝流程如圖 3 所示。
熱風爐煙道廢氣主要有氧氣、一氧化碳、氫氣、二氧化碳、氮氣以及水組成。在這些氣體當中，氮氣的含量是最高的，占據了廢氣總量的 60%以上。采用圖 2 中所示的節能減排技術產生的效果，可以從三個方面來體現：第一，將空氣加壓或者直接利用氮氣作為噴煤載氣，不僅可以被用作普通的除塵裝置，而且惰化的效果也比純氮氣的效果更好。第二，熱風爐煙道廢氣中二氧化碳含量為氮氣含量的一半。所以當二氧化碳與高爐內的碳元素進行接觸融合之后，將會起到還原劑的作用，這樣會減少二氧化碳的含量［3］。在此過程中，焦炭發生氣化反應的頻率也會逐漸降低，焦炭強度值變化將會較為細微。第三，當二氧化碳位于風口前的位置時，通常會發生氣化反應，在反應過程中將會汲取大量的熱量，促進間接還原反應的速度，爐內保持高溫濕，進而達到了節能、降耗、減排的目的。
2.3 干法除塵系統煤氣回收引氣的溫度控制技術
在高爐煉鐵時，通常會采用濕法煉鐵工藝。這種工藝在煤氣回收過程中有較嚴苛的回收條件，送風口全部著火才能實現回收并網。而干法布袋回收系統對高爐爐頂煤氣的溫度要求比較高，需保持在 100~250℃。在處于 100℃低溫狀態時，可以預防布袋表面出現結露的情況。在處于 250℃高溫狀態時，可以避免燒毀布袋。但是對于新開高爐來講，由于溫度上升速度比較慢，采用濕料開爐方法預熱所需時間將會比較長，可能會達到 20 h。在預熱期間內，高爐內的煤氣會進行大量排放。不僅會造成一定的經濟損失，還會對周邊自然生態環境造成嚴重的污染，違背了節能減排的目的。
針對干法布袋除塵工藝存在的問題，技術人員需要進行合理的處理。在送風點火之前，預先向高爐內出送冷風。冷風輸送的時間為 3~5 h，冷風的溫度則處于100~200℃。通過這樣的處理，高爐內的混合料將會快速吹干，此時再開啟高爐點火器，爐內溫度和礦石等混合料的溫度則能快速升高，促進高爐煤氣的回收速度和效率的提升。但是在這個過程中需要注意，由于帶風裝料工序會產生很多粉塵，所以在進行高爐煉鐵的過程中，應當避免帶風裝料操作。
2.4 改進爐型降低污染氣體排放量
高爐煉鐵設備需要投入較高的成本，并且設備安裝流程較為復雜［4］。鋼鐵企業為節省經營成本，會運用原來的高爐煉鐵設備。特別是原來的小型煉鐵高爐，排放的二氧化碳和其他有害氣體含量比較高。這樣不僅造成很大的生產能量消耗，也會對周邊自然生態環境造成污染。為促進節能減排，降低污染氣體的排放，鋼鐵企業應當積極更新和改進高爐煉鐵設備，不僅能夠帶來較為理想的生產效率，還能為企業帶來環保效率。雖然備前期投入成本比較高，但新型技術和設備發熱節能減排效果強。降低燃料比，從而降低碳消耗，達到節能的目的，將會為企業經濟效益帶來有利影響。
2.5 采用新型旋風除塵器
隨著全球工業水平的不斷發展，越來越多的新型環保高爐煉鐵設備營運而生，我國大部分鋼鐵企業也逐漸開始引進高爐煉鐵節能設備，使鋼鐵生產工作更加節能，并減低污染氣體的排放量。鋼鐵企業在進行高爐煉鐵過程中，可以采用新型旋風的除塵器，緩解鋼鐵企業的能量消耗，改善我國生態環境。但是鋼鐵企業在使用新型旋風除塵器過程中還存在較多的問題，需要鋼鐵企業采取針對性的解決措施，使新型旋風除塵器在高爐煉鐵中更好的應用，實現節能減排。鋼鐵企業在采用新型旋風除塵器進行高爐練鐵時，所使用的新型旋風除塵器都是由國外進口的，部分進口新型旋風除塵器與高爐煉鐵工藝難以融合，使新型旋風除塵器難以發揮的節能減排的作用。鋼鐵企業對高爐煉鐵技術進行創新，加強新型旋風除塵器與高爐煉鐵技術的融合，從而降低高爐煉鐵過程中產生的能量消耗，避免造成大量的能源消耗，有效改善生態環境。
2.6 廢棄爐渣循環再利用
廢棄爐渣循環在高爐煉鐵技術中應用，并得到了較為明顯的節能減排效果。高爐煉鐵股過程中，主要使用的加熱燃料為煤炭，在煤炭燃燒后會產生大量的煤渣。工作人員一般會將廢棄煤渣進行處理，造成了大量的熱量浪費，還會加大高爐煉鐵的二氧化碳排放量，對環境產生較大的影響。高爐生產過程中，可以加強對廢棄爐渣的循環利用，能夠有效避免生產資源的浪費，還會達到節能減排的目的，使高爐煉鐵減排技術水平得到提升。廢棄爐渣還存在較多的熱量，符合高爐煉鐵對熱量的要求，能夠保證鋼鐵材料的質量。工作人員在煤炭燃燒后，可以將廢棄爐渣儲存收集，將其統一運送到制定位置，在運輸過程中，工作人員需要采取有效措施保證爐渣熱量，為鋼鐵企業節省更多的經濟成本。
2.7 改進爐型降低污染氣體排放量
鋼鐵企業在進行高爐煉鐵的過程中，所需要的資金經濟成本較高，高爐煉鐵設備安裝流程也較為復雜，更換節能環保設備需要鋼鐵企業加大資金成本的投入，無法保證鋼鐵企業的經濟效益。部分鋼鐵企業由于資金不足，高爐煉鐵設備更換不及時，使其造成了大量的經濟成本消耗，不利于鋼鐵企業的穩定發展，也給我國生態環境造成了較大的經濟損失。鋼鐵企業需要加大對高爐煉鐵設備更換資金的投入，將傳統的高爐煉鐵設備更換為節能環保設備，使高爐煉鐵生產過程中更加環保。如果小型鋼鐵企業資金不足，可以選擇直接更換爐型，將高爐煉鐵爐型更換為節能環保爐型，降低高爐煉鐵過程中能量的消耗，減低二氧化碳的排放量，為小型鋼鐵企業增加更多的經濟效益。在進行爐型更換時，鋼鐵企業可以選擇合適的環保爐型，更加符合鋼鐵企業的發展需求，能夠與其他高爐煉鐵設備配合適應，使鋼鐵生產流程順利進行。
2.8 采用新型煤氣調節閥
高爐煉鐵對溫度的要求較高，并且高爐煉鐵各個環節的要求較為嚴格，這樣才能保證高爐煉鐵質量更高，為鋼鐵企業創造更多的經濟效益。高爐煉鐵由于溫度較高，所需要的燃燒煤炭量較多，會產生較多的煤氣對生態環境造成污染嚴重，不利于鋼鐵企業可持續發展。針對這種情況，鋼鐵企業可采用新型的煤氣調節閥，控制煤氣排放量，以達到節能減排的目的。鋼鐵企業在對煤氣調節閥進行改造時，需要根據煤氣實際排放量選擇合適的煤氣調節閥，使媒體調節閥能夠發揮節能減排的作用。煤氣調節閥主要由鐘型閥和液壓驅動組成，能合理控制所產生的煤氣，達到更好的煤氣節能效果。高爐煉鐵工藝節能減排技術應用，能改變鋼鐵企業發展現狀，轉變傳統的高爐煉鐵方式，降低鋼鐵企業在高爐煉鐵過程中大量的能量消耗，減少有害氣體在空氣的中的排放量，促進鋼鐵企業能夠持續穩定發展，改善我國生態環境。鋼鐵企業在未來發展過程中，可對高爐煉鐵技術進行創新，不斷提高節能環保技術水平，更換的企業現有高爐煉鐵設備，使高爐煉鐵更加環保。
3 結 語
溫室效應和日益嚴重的環境污染對人們的生存條件帶來了嚴重的負面影響。因此，如何在促進經濟發展的同時，降低能源消耗、減輕環境污染，使地球維持良好的生活環境需要認真思考。高爐煉鐵工藝節能減排技術的合理應用可以降低廢氣排放，節能能源消耗，保護自然生態環境。不僅能夠帶來較好的經濟效益，還能夠促進鋼鐵行業的長期發展。
參考文獻
［1］張強.高爐冶煉煉鐵技術工藝及應用探究［J］.冶金管理， 2021，（7）：9+30.
［2］張廣杰.高爐煉鐵工藝節能減排新技術［J］.冶金管理，2020， （11）：213.