孟慶煒
（南京鋼鐵聯(lián)合有限公司煉鐵事業(yè)部，江蘇 南京 210035）
摘 要：高爐煉鐵工藝簡單生產(chǎn)量大，能夠帶來理想的經(jīng)濟指標，成為了當前鋼鐵生產(chǎn)領(lǐng)域中應(yīng)用頻率最高的煉鐵工藝。但是隨著節(jié)能減排、綠色環(huán)保理念的提出，鋼鐵產(chǎn)業(yè)正在積極推進道路煉鐵工藝的優(yōu)化。從而降低碳消耗，達到節(jié)能的目的，保護生態(tài)自然環(huán)境。鑒于這種情況，文章針對高爐煉鐵工藝節(jié)能減排技術(shù)展開分析探討。
關(guān)鍵詞：高爐煉鐵；節(jié)能減排；廢氣；干法除塵
我國擁有較大的鋼鐵產(chǎn)量，對國民經(jīng)濟具有重要影響。但是在促進經(jīng)濟效益增長的同時，鋼鐵行業(yè)帶來的環(huán)境污染和能源消耗問題也逐漸嚴重。隨著科學技術(shù)的發(fā)展，高爐煉鐵工藝也日漸完善，國內(nèi)很多大型鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)也開始進行高爐噴煤制造系統(tǒng)的改進工作，以此實現(xiàn)節(jié)能減排，降低對周邊環(huán)境的污染。因此，鋼鐵企業(yè)需要積極探討和應(yīng)用高爐煉鐵節(jié)能減排技術(shù)，為鋼鐵行業(yè)的發(fā)展提供有利條件。
1 高爐煉鐵節(jié)能減排技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀
由于經(jīng)濟和工業(yè)的快速發(fā)展，對鋼鐵和石油的生產(chǎn)需求日益增強。在生產(chǎn)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(huán)境。雖然人們已經(jīng)提升了自然環(huán)境的保護意識，嘗試運用新型能源，降低碳消耗，實現(xiàn)節(jié)能減排。但在當前情況下，鋼鐵領(lǐng)域的生產(chǎn)仍然會對自然環(huán)境造成一定的影響［1］。因此，鋼鐵行業(yè)要取得長期發(fā)展，需及時更新和改進當前的應(yīng)用技術(shù)，實現(xiàn)鋼鐵領(lǐng)域的高產(chǎn)值和低消耗。為應(yīng)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(huán)境污染的同時帶動國民經(jīng)濟的發(fā)展。為保證鋼鐵領(lǐng)域能在經(jīng)濟發(fā)展過程中保持自身的地位，需要積極運用高爐煉鐵節(jié)能減排技術(shù)。如今，這項技術(shù)已得到了更大范圍的應(yīng)用，但在實際應(yīng)用過程中，仍然會出現(xiàn)技術(shù)水平不高及資金環(huán)境受限的問題，嚴重影響了技術(shù)運用的節(jié)能環(huán)保效果。鑒于這種情況，應(yīng)當積極優(yōu)化和改進相關(guān)技術(shù)，保持科學科技的運用。進而降低生產(chǎn)過程中造成的污染和負面影響，更好的實現(xiàn)節(jié)能的目的，促進鋼鐵領(lǐng)域的長期可持續(xù)發(fā)展。
2 高爐煉鐵節(jié)能減排技術(shù)
2.1 均勻放散煤氣回收技術(shù)
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(tài)。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(tài)，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(nèi)進行均勻布料，這個過程中會產(chǎn)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(yè)區(qū)域會產(chǎn)生較多的一氧化碳氣體，并且伴隨大量的粉塵。產(chǎn)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(jié)能的目的，對鋼鐵行業(yè)的生產(chǎn)造成了一定經(jīng)濟損失。為了解決這種情況，進一步實現(xiàn)節(jié)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(wǎng)。當煤氣進入到回收入管網(wǎng)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(wǎng)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(jīng)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。回收煤氣進行再利用，降低廢氣排放，展現(xiàn)出節(jié)能環(huán)保的理念。
2.2 加壓熱風爐煙道廢氣的處理技術(shù)
在當前階段，熱風爐煙道產(chǎn)生的廢氣經(jīng)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(nèi)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(jīng)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(jù)了廢氣總量的 60%以上。采用圖 2 中所示的節(jié)能減排技術(shù)產(chǎn)生的效果，可以從三個方面來體現(xiàn)：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(nèi)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(fā)生氣化反應(yīng)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(fā)生氣化反應(yīng)，在反應(yīng)過程中將會汲取大量的熱量，促進間接還原反應(yīng)的速度，爐內(nèi)保持高溫濕，進而達到了節(jié)能、降耗、減排的目的。
2.3 干法除塵系統(tǒng)煤氣回收引氣的溫度控制技術(shù)
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(xiàn)回收并網(wǎng)。而干法布袋回收系統(tǒng)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(tài)時，可以預(yù)防布袋表面出現(xiàn)結(jié)露的情況。在處于 250℃高溫狀態(tài)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(yù)熱所需時間將會比較長，可能會達到 20 h。在預(yù)熱期間內(nèi)，高爐內(nèi)的煤氣會進行大量排放。不僅會造成一定的經(jīng)濟損失，還會對周邊自然生態(tài)環(huán)境造成嚴重的污染，違背了節(jié)能減排的目的。
針對干法布袋除塵工藝存在的問題，技術(shù)人員需要進行合理的處理。在送風點火之前，預(yù)先向高爐內(nèi)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(nèi)的混合料將會快速吹干，此時再開啟高爐點火器，爐內(nèi)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(chǎn)生很多粉塵，所以在進行高爐煉鐵的過程中，應(yīng)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(shè)備需要投入較高的成本，并且設(shè)備安裝流程較為復(fù)雜［4］。鋼鐵企業(yè)為節(jié)省經(jīng)營成本，會運用原來的高爐煉鐵設(shè)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(chǎn)能量消耗，也會對周邊自然生態(tài)環(huán)境造成污染。為促進節(jié)能減排，降低污染氣體的排放，鋼鐵企業(yè)應(yīng)當積極更新和改進高爐煉鐵設(shè)備，不僅能夠帶來較為理想的生產(chǎn)效率，還能為企業(yè)帶來環(huán)保效率。雖然備前期投入成本比較高，但新型技術(shù)和設(shè)備發(fā)熱節(jié)能減排效果強。降低燃料比，從而降低碳消耗，達到節(jié)能的目的，將會為企業(yè)經(jīng)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(yè)水平的不斷發(fā)展，越來越多的新型環(huán)保高爐煉鐵設(shè)備營運而生，我國大部分鋼鐵企業(yè)也逐漸開始引進高爐煉鐵節(jié)能設(shè)備，使鋼鐵生產(chǎn)工作更加節(jié)能，并減低污染氣體的排放量。鋼鐵企業(yè)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(yè)的能量消耗，改善我國生態(tài)環(huán)境。但是鋼鐵企業(yè)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(yè)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(yīng)用，實現(xiàn)節(jié)能減排。鋼鐵企業(yè)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(fā)揮的節(jié)能減排的作用。鋼鐵企業(yè)對高爐煉鐵技術(shù)進行創(chuàng)新，加強新型旋風除塵器與高爐煉鐵技術(shù)的融合，從而降低高爐煉鐵過程中產(chǎn)生的能量消耗，避免造成大量的能源消耗，有效改善生態(tài)環(huán)境。
2.6 廢棄爐渣循環(huán)再利用
廢棄爐渣循環(huán)在高爐煉鐵技術(shù)中應(yīng)用，并得到了較為明顯的節(jié)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(chǎn)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(huán)境產(chǎn)生較大的影響。高爐生產(chǎn)過程中，可以加強對廢棄爐渣的循環(huán)利用，能夠有效避免生產(chǎn)資源的浪費，還會達到節(jié)能減排的目的，使高爐煉鐵減排技術(shù)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(zhì)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(tǒng)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(yè)節(jié)省更多的經(jīng)濟成本。
2.7 改進爐型降低污染氣體排放量
鋼鐵企業(yè)在進行高爐煉鐵的過程中，所需要的資金經(jīng)濟成本較高，高爐煉鐵設(shè)備安裝流程也較為復(fù)雜，更換節(jié)能環(huán)保設(shè)備需要鋼鐵企業(yè)加大資金成本的投入，無法保證鋼鐵企業(yè)的經(jīng)濟效益。部分鋼鐵企業(yè)由于資金不足，高爐煉鐵設(shè)備更換不及時，使其造成了大量的經(jīng)濟成本消耗，不利于鋼鐵企業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展，也給我國生態(tài)環(huán)境造成了較大的經(jīng)濟損失。鋼鐵企業(yè)需要加大對高爐煉鐵設(shè)備更換資金的投入，將傳統(tǒng)的高爐煉鐵設(shè)備更換為節(jié)能環(huán)保設(shè)備，使高爐煉鐵生產(chǎn)過程中更加環(huán)保。如果小型鋼鐵企業(yè)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(jié)能環(huán)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(yè)增加更多的經(jīng)濟效益。在進行爐型更換時，鋼鐵企業(yè)可以選擇合適的環(huán)保爐型，更加符合鋼鐵企業(yè)的發(fā)展需求，能夠與其他高爐煉鐵設(shè)備配合適應(yīng)，使鋼鐵生產(chǎn)流程順利進行。
2.8 采用新型煤氣調(diào)節(jié)閥
高爐煉鐵對溫度的要求較高，并且高爐煉鐵各個環(huán)節(jié)的要求較為嚴格，這樣才能保證高爐煉鐵質(zhì)量更高，為鋼鐵企業(yè)創(chuàng)造更多的經(jīng)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(chǎn)生較多的煤氣對生態(tài)環(huán)境造成污染嚴重，不利于鋼鐵企業(yè)可持續(xù)發(fā)展。針對這種情況，鋼鐵企業(yè)可采用新型的煤氣調(diào)節(jié)閥，控制煤氣排放量，以達到節(jié)能減排的目的。鋼鐵企業(yè)在對煤氣調(diào)節(jié)閥進行改造時，需要根據(jù)煤氣實際排放量選擇合適的煤氣調(diào)節(jié)閥，使媒體調(diào)節(jié)閥能夠發(fā)揮節(jié)能減排的作用。煤氣調(diào)節(jié)閥主要由鐘型閥和液壓驅(qū)動組成，能合理控制所產(chǎn)生的煤氣，達到更好的煤氣節(jié)能效果。高爐煉鐵工藝節(jié)能減排技術(shù)應(yīng)用，能改變鋼鐵企業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的高爐煉鐵方式，降低鋼鐵企業(yè)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(yè)能夠持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展，改善我國生態(tài)環(huán)境。鋼鐵企業(yè)在未來發(fā)展過程中，可對高爐煉鐵技術(shù)進行創(chuàng)新，不斷提高節(jié)能環(huán)保技術(shù)水平，更換的企業(yè)現(xiàn)有高爐煉鐵設(shè)備，使高爐煉鐵更加環(huán)保。
3 結(jié) 語
溫室效應(yīng)和日益嚴重的環(huán)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(jīng)濟發(fā)展的同時，降低能源消耗、減輕環(huán)境污染，使地球維持良好的生活環(huán)境需要認真思考。高爐煉鐵工藝節(jié)能減排技術(shù)的合理應(yīng)用可以降低廢氣排放，節(jié)能能源消耗，保護自然生態(tài)環(huán)境。不僅能夠帶來較好的經(jīng)濟效益，還能夠促進鋼鐵行業(yè)的長期發(fā)展。
參考文獻
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［2］張廣杰.高爐煉鐵工藝節(jié)能減排新技術(shù)［J］.冶金管理，2020， （11）：213.