低碳经济已为全球关注的焦点

对钢铁工业推进低碳炼铁的几点建议

低碳经济已成为全球关注的焦点。低碳经济是按“减量化”的经济发展模式为基础，降低资源消耗、能源消耗，减少污染、减少排放，特别是要降低消耗化石能源，排放大量二氧化碳的生产方式。我国政府已经承诺到2020年单位GDP的二氧化碳排放量比2005年下降40%—45%。钢铁工业是主要温室气体排放、高污染的产业。我国钢铁工业占全国CO2排放总量12%左右，炼铁系统接近钢铁生产排放量的90%，高炉炼铁占70%以上。目前，我国生铁产量已经超过世界生铁总产量60%以上，占世界炼铁工业CO2排放量70%左右。因此，炼铁工序的减排任务艰巨，责任重大。要使钢铁工业符合低碳经济的要求必须从炼铁做起。

由于我国生铁从供不应求的状态，刚刚进入产能过剩、成本压力的环境。过去以产量为中心的思想初步受到了冲击，如何适应新的环境必须进行思想、观念的转变，决不是改头换面所能完成的任务。为此，本文提出如下实施建议。

1.低碳炼铁是炼铁技术发展的主导方向

炼铁界应该围绕低碳炼铁转变发展模式。当前应抓紧时机转变冶炼思想。笔者认为高炉炼铁以精料为基础，高效、优质、低耗、长寿、环保的“十字”方针符合低碳炼铁的要求，应该更好的贯彻。

在当前高炉产能过剩、实现低碳炼铁的情况下，主要应该转变指导思想：

（1）应全面理解和贯彻炼铁的“十字”方针，正确理解“高效”

的内涵。“高效”应该是高效利用资源、高效利用能源、高

效利用设备。高效利用设备也还包括延长和提高设备的利用

率，而不是单纯地提高强化程度。

（2）实行“减量化”生产。“减量化”的经济模式不是减少生铁的产量，而是在满足需求的情况下，降低单位生铁产品的资

源消耗和能源消耗。由于当前炼铁产能大于需求，炼铁工业

应该淘汰那些资源、能源消耗高的产能，结构调整也应把低

碳炼铁作为基本出发点。

（3）更好地利用铁水冶炼高质量、高附加值的钢。铁水可以熔炼高质量的钢，一吨高质量的钢可以顶几吨低级钢，是低碳钢

铁工业的发展方向。

（4）降低化石燃料的消耗，包括降低由化石燃料产生的二次能源消耗。

（5）应以降低化石燃料的消耗为重要标准，研究炼铁技术道德发展方向。

（6）应以低碳为目标，调整炼铁生产的考核指标体系。

2.处理好高炉强化与降低燃料比的关系

采用炉腹煤气量指数来衡量强化程度比较合理、科学，反映了高炉过程的本质。用炉腹煤气量指数改变了过去高炉强化的概念。

过去认为高炉强化的程度取决于其燃烧焦炭的能力，取决于鼓风的强度，这就造成了偏向，导致我国燃料比长期落后的局面。

在新编国家标准《高炉炼铁工艺设计规范》GB50427-2008（以下简称《规范》）以及冶金工业部行业标准《高炉炼铁工艺设计规范》YB 9057-93（以下简称《规定》）都没有采用冶炼强度作为指标。

特别是编制《规范》时，在科学发展观指导下研究了从原苏联引进的冶炼强度带来的不良影响，总结了过去50多年关于高冶炼强度与合适冶炼强度两派的争论。实际上，冶炼强度是高炉燃烧燃料的量化指标。高冶炼强度派主张高炉越多燃烧料越好，更无视过高冶炼强度将导致燃料比升高的恶果，严重违反低碳炼铁的理念，导致我国炼铁燃料消耗长期落后的结果。由于高炉容积、原燃料条件、富氧率、炉顶压力不同，各个高炉有不同的合适冶炼强度。很难把冶炼强度与燃料比进行量化，确定统一的合适冶炼强度标准。50年代中等冶炼强度派受到批判就是小高炉与大高炉之间争论引发的。

笔者提出的炉腹煤气量指数就是在高炉炉缸断面上炉内煤气的空塔流速。炉内煤气流速的概念明确，使影响的因素显现化。采用炉腹煤气量指数有以下优点：

（1）高炉冶炼过程的顺利进行就是在取得各种矛盾的统一，以及正确处理主要矛盾的结果。对于高炉的强化，主要是高炉炉内炉料下降运动与煤气流上升运动之间的矛盾。根据高炉的透气阻力，用高炉通过煤气的能力—炉腹没气量指数来定量描述强化程度比冶炼强度更科学，更符合冶炼规律。

高炉内允许的煤气流速是客观存在，不可能主观臆断，随意提高。提高透气能力需要提供必要条件作为支撑。

（2）冶炼单位生铁的煤气量越小，生产的生铁越多，高炉的利用系数就越高。为了减少冶炼单位生铁的炉腹没气量，就必须

降低燃料比。这就符合低碳炼铁、节约焦煤、节约能源和“高

效”运行的要求。采用降低燃料比、提高炉顶压力、富氧能

够有效提高利用系数。

（3）高炉能够通过的煤气量取决于炉料的透气性。显然，炉料的空隙率越大，煤气流速低，炉料对煤气的阻力越小，能够通

过的煤气空塔流速越大，体现了高炉应以精料为基础的重要

性。

当提高炉腹煤气量指数时，透气阻力系数也会升高，两者是保持高炉顺行的重要参数。

宝钢3号高炉炉容4350m3,1999年至2009年11年间高炉平均高炉容积利用系数为 2.417t/(m3.d),炉缸面积利用系数为

68.29t/(m2.d),燃料比495.0kg/t,焦比281.8kg/t，煤比197.6kg/t,小块

焦15.6kg/t,风温12A4.0℃，炉顶压力236.2kpa,透气阻力系数

2.55。现以这个时期的高炉利用系数、透气阻力系数K和炉腹煤

气量指数ΧBG的月平均操作数据为例进行说明，并

低碳炼铁节能减排实现清洁生产

防止地球变暖，减少温室气体排放是当今全球热议的话题。据估算，全球工业温室气体排放量占全球总排放量的21%左右，其中钢铁工业又占其中的15%，也就是钢铁工业温室气体排放量约占全球排放量的3%～5%。所以说钢铁工业减少温室气体排放的行动备受各方关注。2009年，我国生铁产量达5.4亿t，占世界生铁产量的60%以

上，而且我国生铁生产主要以高炉流程为主，这表明，我国钢铁工业CO2排放量占世界钢铁工业CO2排放总量的一半以上。就国内而言，钢铁工业CO2排放量占全国CO2排放量的11%左右。高炉炼铁工序是钢铁生产中CO2的主要排放工序，因此降低炼铁工序CO2排放量，即低碳炼铁是钢铁工业减少CO2排放量的重中之重。

5月26日～28日，在以“低碳炼铁、节能减排、实现清洁生产”为主题的2010年全国炼铁生产技术会议暨炼铁学术年会上，来自各钢铁企业、研究院所的炼铁工作者紧紧围绕这一主题，为如何实现炼铁系统的低碳生产、节能减排建言献策。

精料技术

精料是高炉实现高产、低耗、优质的重要物质基础。有研究表明，精料技术水平对高炉炼铁技术经济指标的影响率为70%，因此高炉炼铁炉料一定要做好“高、熟、稳、均、小、净、少、好”这八字方针，即：入炉矿含铁品位要高，烧结、球团、焦炭的转鼓指数要高，烧结矿的碱度要高；使用熟料，把铁精粉加工成烧结矿或球团矿；入炉原燃料的化学成分和物理性能要稳定，波动范围尽量小；入炉料粒度要均匀；高炉使用的炉料粒度要偏小；炼铁加入炉料的小于5mm粒度的粉末要筛除；入炉料中有害杂质含量要少；铁矿石的冶金性能要好。可以说精料技术是炼铁节能减排的基础性措施，能使炼铁生产稳定，利用系数提高，燃料消耗降低。此外，通过优化炉料结构也能够实现节能减排的目的，如提高高品位球团矿的配比。因为球团矿生产的能耗比烧结矿要低得多，多使用球团可实现炼铁系统结构节能，而且对环境污染少。

合理喷煤

高炉喷吹煤粉是改善炼铁用能结构，优化高炉生产，推进炼铁工序节能减排的重要手段之一。焦化的工序能耗为122kgce/t，而喷吹煤粉的工序能耗约为27kgce/t。按喷吹1t煤粉置换0.85t焦炭计算，喷吹煤粉200kg/t，可降低炼铁系统工序能耗23.75kgce/t。因此以价格较低的煤粉部分替代价格昂贵且日益缺乏的冶金焦炭，可以使高炉焦比降低，生铁成本下降，而且焦炭用量的减少，还能降低炼焦生产过程对环境的污染。此外，多喷煤还有利于高炉低硅冶炼，而高炉低硅冶炼可进一步降低能耗，促进高炉节能减排。研究与统计表明，高炉高焦比冶炼时，高的理论燃烧温度和高焦比促进了SiO2的生成，最终导致高炉铁水中[Si]含量偏高。铁水中[Si]含量每降低0.1％，吨铁将节能20.9MJ，相当于降低焦比4kg～6kg。高炉实施风口喷煤后，降低了理论燃烧温度，相应降低了铁水中[Si]含量，从而降低了吨铁能耗，有利于低硅冶炼。再有，通过优化煤种匹配，喷吹挥发分较低的煤种，调节入炉煤的总挥发分含量，减少炉腹煤气量，也有利于提高喷煤率，从而可进一步降低能耗，促进高炉节能减排。

高炉大型化

在《钢铁产业发展政策》颁布后，我国高炉大型化的进程明显加快。大型化高炉具有单位投资省、效能高和成本低等特点，而且便于生产组织和管理、减少污染点、污染易于集中治理，有利于环保等优势。高炉大型化是炼铁技术发展的必然趋势，但是大型高炉对原燃料条件提出了更高的要求，而且大高炉一定要长寿，这样才能实现高效低成本。况且，高炉大型化作为一项系统工程，仍需匹配合理的炼钢、烧结和炼焦等工序。因此有专家指出，我国钢铁企业在走高炉大型化发展的道路上，要依据自身具备的技术、设备、资源条件和钢铁流程的综合平衡状况进行选择性定位。只有建成符合企业自身条件的大型化高炉，才能真正实现“优质、高效、稳定和长寿”的目标。

创新性技术

在本次炼铁大会上，国内外正在研发之中的创新性炼铁技术也非常引人关注。

高炉炉顶煤气循环利用技术就被认为非常有发展前途。欧盟的超低二氧化碳炼钢技术（ULCOS）项目中的TGRBF炉顶煤气循环技术，将高炉煤气中的CO2和CO分离，