关于高炉炼铁工艺节能减排技术分析

关于高炉炼铁工艺节能减排技术分析

发表时间：2019-07-10T16:45:34.763Z 来源：《建筑学研究前沿》2019年5期作者：卞卫新解虎航[导读] 本文将通过对几项高炉炼铁工艺节能减排技术进行介绍，即全氧高炉、利用炉渣显热、风温的提升、燃料比的降低、二次能量回收比的提升、高炉精料技术、回收炉顶均压放散煤气以及高炉热风炉自动寻优燃烧等技术，以期为有关技术人员提供有效参考。陕钢集团汉中钢铁有限责任公司炼铁厂陕西勉县 724200

摘要：本文将通过对几项高炉炼铁工艺节能减排技术进行介绍，即全氧高炉、利用炉渣显热、风温的提升、燃料比的降低、二次能量回收比的提升、高炉精料技术、回收炉顶均压放散煤气以及高炉热风炉自动寻优燃烧等技术，以期为有关技术人员提供有效参考。

关键词：高炉炼铁工艺；节能；减排

引言：高炉炼铁工艺在日常生产钢铁的过程中占据着重要地位，经过从古至今的长期发展，已经获得多次改良。相对其他工艺，高炉炼铁工艺流程相对简捷，产量较大，生产率较高且具备较低能耗，几乎已被世界各国使用。我国要求高炉炼铁趋向低碳、循环发展，因此有关人员应及时引入相应节能减排技术。

1全氧高炉技术

在以往的高炉炼铁工艺中，高风温富氧冶铁技术所鼓入空气中氮气的含量极大，常常导致煤气量中的氮气含量占据极大部分，最高时甚至会占据约49％，不仅会形成NOx，更会使大量热能无法被有效利用，最终使煤气整体的品质被降低[1]。此技术中会应用公式1：公式1

通过公式可知，只有约50％的C元素被转换成CO，且浪费了大约37％的能量。如今，先进的全氧高炉技术能够有效使喷煤量提升，同时将煤气风口安置于炉身，还可以使入炉焦比降低。经过实践，全氧高炉技术的节能率超过了25％，并且减少CO2的排放量也高达25％，最终将焦比降至低于200kg。由此可见，全氧高炉技术拥有十分良好的应用前景。 2利用炉渣显热

通常情况下，每一吨的炉渣显热与60kg的标准煤热值相当，几乎占据高炉工艺14％的能耗，即有效利用炉渣显热可以充分提升整体能源的利用率，同时也能使高炉渣出炉的温度范围高达1400-1550℃。如今一些发达国家已经在利用炉渣显热的工艺中开发出“化学热回收法”以及“物理热回收法”，而“物理热回收法”又可以按照不同的炉渣前处理技术细化成转杯法、滚筒法、连铸式余热锅炉法以及风淬法等，但是仍然需要进一步的实验才能确定其应用前景。

其中，水淬法是如今我国利用大部分高炉渣制成水渣的常用方法，常常被应用在水泥原料。拉萨法、因巴法以及图拉法是水淬法中水处理最常见的方法，然而却不能有效回收炉渣的热能，导致这部分所有热能都会散失。在国内，部分钢铁企业会将冲渣水的余热应用到供暖相关的工作中，然而利用率最高也只有约10％。若想使水淬法得到全面推广以及应用，有关人员就应当致力于研究如何有效提升冲渣水余热的利用率，从而达到节能的效果。

3风温的提升

在我国传统的高炉炼铁工艺流程中，风温基本的稳定范围是1000-1050℃。为了有效实现节能减排、提升高炉炼铁工艺的整体效率，有关技术人员一直都在致力于分析研究如何有效提升风温。当前，降低我国高炉炼铁工艺风温的重要原因为：一方面，相关操作不规范以及煤气的富化，针对此类原因，部分钢铁企业已经有了比较有效的方法，即预热助燃空气以及煤气，同时操作人员应当严格遵循相关规章制度进行规范操作。另一方面，热风炉的整体结构出现问题，针对此类原因，最有效的解决措施为波纹补偿器或者热风支管的科学安置。 4燃料比的降低

高炉炼铁工艺的节能重点在于燃料比的降低，尤其是前文提过的“入炉焦比”。相较于发达国家，我国的每一吨的平均“入炉焦比”超出了60-100kg，这是制约节能的重要因素。通常情况下，为了使燃料比得到有效降低，钢铁企业通常采用的方法和技术包括规范操作、喷吹煤粉、提升风温以及提升精料的整体水平等。如今最常用到的具体方法和具体技术为煤气利用率的提升、煤气流分布的科学控制以及无钟炉顶布料技术等，这些方法以及技术的及时应用，能够有效提升炉顶煤气CO的整体利用率至高达45℃-50℃，进而使燃料比得到充分的降低。

5二次能量回收比的提升

在高炉炼铁工艺中，如今最常见的二次能量回收比的提升技术通常是以下两项技术：（1）干熄焦技术：虽然此项技术的资金成本相对较高，然而其优势也更加明显。第一，此项技术可以有效回收废气的余热，主要体现在对热风炉烟道的废气余热最大限度的利用可以将风温提升50℃以上，同时也能够减少7kg/t的能耗。第二，此项技术能够有效回收约80％的出炉焦炭量。第三，在应用此技术的过程中，波动较小，且具有比较稳定的焦炭水分；同时，此项技术还能够有效提升焦炭的整体质量，提升M40高达3-8％。

（2）TRT技术（即炉顶余压发电技术）：此项技术能够有效回收风机提供的炉顶煤气剩余压力，高达30kW?h。

除了上述两项技术，低碳技术以及低水烧结技术等也得到了有效提升，正被逐渐广泛应用。 6高炉精料技术

（1）在应用此项技术时，技术人员必须注重于燃料的作用及其稳定性，这主要是因为，如今我国矿石的供应日益紧张，以此需要充分提升燃料利用率。

（2）当前我国矿石的整体资源十分有限，其开采量已经很难得到持续的增长，将来的高炉精料一般还是会以进口矿石为主。 7回收炉顶均压放散煤气

在传统的高炉炼铁工艺流程中，技术人员需要确保焦炭以及矿石等原料被持续从炉顶填充至高炉。通常情况下，料车或者胶带机会在常压、常温的状态下把焦炭以及矿石等原料输送到炉顶，进而使之被填充到高炉中。在此过程中，高炉的泄压放散装置，将高炉的煤气送到高炉顶的消音器，将煤气消音除尘之后（仍有大量灰尘和毒性）将其排入大气中，并且富含大量二次能源。先进的回收炉顶均压放散煤气技术，如图1所示，可以将排出煤气有效燃烧或回收，使能源实现二次利用。

图 1 炉顶装料均匀放散煤气的回收装置

8高炉热风炉自动寻优燃烧

先进的高炉热风炉自动寻优燃烧技术，主要是结合高炉整体系统中的常规空气流量、煤气流量、空气压力、煤气压力、拱顶温度以及烟道温度等参数（无需O2以及CO含量的参数）进行全面、及时的自动操作，最终实现节能减排、寻优燃烧。在部分钢铁企业中，经过应用实践得知，高炉热风炉自动寻优燃烧技术能够有效改善高炉炼铁工艺的整体技术指标，主要体现在：①对煤气压力波动的客服时间不超过5秒钟；②如果应用煤气的总量不再增加，此项技术可以使平均的风温提升超过10℃；③如果保持平均风温不再变化，此项技术可以使煤气的用量节省超过5％。

结论：总体而言，在我国整体社会经济发展的过程中，钢铁行业占据着重要的位置。当前我国很多行业，如建筑行业、工业以及交通行业等对钢铁的需求量与日俱增，加之钢铁生产能耗极高，且易污染环境，因此，有关人员必须致力于深入研究相关的节能减排技术，使高炉炼铁工艺更符合国家绿色发展的政策。

参考文献

[1]王维兴.提高高炉炉料中球团矿配比、促进节能减排[J].冶金管理，2018（09）：53-58. 作者简介

第一作者：卞卫新出生年月：1984年4月性别：男；学历：本科职称：助理工程师第二作者：解虎航出生年月：1986年7月性别：男；学历：本科职称：助理工程师