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关于高炉炼铁工艺节能减排技术研究

发表时间：2020/10/27 来源：《基层建设》2020年第19期作者：马玉鹏邓有东孙育柱

[导读] 摘要：现阶段环境保护的理念愈发深入民心，钢铁企业的节能减排压力逐渐增大，为了符合国家提出的可持续发展战略，高炉炼铁技术逐渐得到推广，在整个钢铁行业当中已经成为主要节能减排技术。

        青海西钢矿冶科技有限公司青海省西宁市 810001
        摘要：现阶段环境保护的理念愈发深入民心，钢铁企业的节能减排压力逐渐增大，为了符合国家提出的可持续发展战略，高炉炼铁技术逐渐得到推广，在整个钢铁行业当中已经成为主要节能减排技术。社会经济不断发展，人们越来越注重低碳生活，国家逐渐研发出各种节能减排的新技术，并应用于高绿炼铁当中，不仅对节能减排技术进行完善，还大大提高了高炉炼铁的效率，推出炼铁智能化等新工艺，从而促进我国钢铁冶炼的可持续发展。基于此，本文主要分析了高炉炼铁工艺节能减排技术。
        关键词：高炉炼铁；节能减排；炼铁工艺
        引言
        在钢炼炼制的过程中，完成节能减排的技术创新，能够提升我国的经济可持续发展能效，对于我国的钢铁产量以及行业发展、环境改善、污染减少，都是重要的改变。整个钢铁产业中最主要的节能减排工作重点就在于高铁炼铁工序，这个环节的节能减排技术应用，是重要的科技开发提升，有着重要的研究意义以及未来的发展前景。
        1高炉结构
        高炉是一个大的圆柱体，具有排风口、排气口及炼铁口。在使用高炉流程为：高炉的上端是原料进入口，将原材料由此口投入到高炉中，经过制作后在高炉的底部的出口排出铁。高炉的结构设计是根据炼铁的实际环境来设计的。炼铁需要的温度是非常高的，这就需要高炉必须是可以经受高温的，同时也需要具备一定的耐火性。制作高炉的材料特点必须是耐高温和耐火性的，外形为圆柱体。在高炉中，将原材料铁矿石进行融化，并通过还原剂的使用，将其还原为生铁，同时在杂质中实施分离，而炼铁过程中所出现碎渣则会在高炉的低端排渣口排出。
        2高炉炼铁工艺节能减排技术开发的重要意义
        中国自1996年开始，就能为了世界钢铁产量第一的领头国家。钢铁产业的高速发展的重要因素是国内经济的高速发展推动市场对钢铁材料的需求；国家对钢铁工业的固定投资增加；推动产能的增大；技术进步为钢铁工业发展提供了强力的推动力。正是这些重要因素，完成了我国在炼铁工艺上的发展，但随着我国炼铁发展也带来了更多的问题。首先就是能源的消耗。焦炭作为炼铁原料中最贵也是最常用的原料，一直是钢铁产业最关注的炼铁技术经济指标。尽管近些年不断的有高炉喷吹煤粉等技术的发展，但是燃料的占比并没有明显的降低，企业的烧结矿以及焦炭的使用量，仍然是最大的炼铁能源消耗。另外就是环境污染问题。炼铁污染物集中在硫化物、氮化物以及二氧化碳的污染排放上。尽管相比于前些年的污染排放问题已经有一定的缓解，但是作为高污染行业，炼铁依然是加剧了环境污染的形势。由于高能耗以及高污染的特点，炼铁工艺的节能减排技术开发就势在必行，具有满足时代需求的重要现实意义[1]。
        3高炉炼铁工艺的技术分析
        3.1炼制原理方面的分析
        高炉炼铁的原理实际上就是改变铁的形态，将铁还原到自然状态的一个过程，而所炼制出来的生铁，主要是为钢提供生产原料。高炉炼铁法主要是来源于古代的竖炉炼铁，然后再融入现代化的工艺理念以及手段，提高了生铁的生产量、生产效率。在炼制的时候会从炉顶放入铁矿石、焦炭以及相关的溶剂，然后再在高楼的下方引入已经预热好的空气，此时高炉的内部的焦炭会和空气当中的氧产生化学反应，形成一氧化碳和氢气，而此时就会将铁矿石当中的氧气分离，然后将得到的铁液体化，最终从铁口当中排放出来[2]。
        3.2工艺技术参数方面的分析
        高炉炼铁最显著的一个特点就是封闭性，在生产过程当中需要在一个封闭的竖炉内完成生产工作，其中会涉及到化学反应以及物理反应。由于，生产过程的全封闭性会导致工作人员无法观察到生产活动当中具体的反映情况，只能够通过一些仪器设备进行间接观察。在炼铁过程当中，矿石当中的金属元素和氧元素会产生化学反应，二者会发生分离，形成还原过程，在还原过程完成之后金属和矿石会产生机械分离，进入到熔化和造渣环节。

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然后通过温度控制，让液态渣铁相互反应相互作用，最终得到铁液。而在整个生产活动当中，整个工作的关键就是要控制好煤气的散布工作，要让煤气流均匀地分布在高炉当中，只有这样才能够提高冶炼的质量。
        4高炉炼铁工艺节能减排新技术
        4.1新型旋风除尘器
        在传统煤炭除尘时，采用的是比较落后的除尘方式，通过重力除尘、湿法除尘、干法净化除尘等方式，这些除尘方式所采用的设备往往需要耗费大量的资金进行维护，操作过程比较繁琐，在运行过程当中容易出现故障。例如部分钢铁企业使用高炉炼铁生产时，引进肖夫塔设备，此设备主要是通过湿法除尘的方式降低粉尘危害。在实际操作过程当中，由于重力除尘效率极低，并且设备消耗较大，需要花费大量的资金对设备进行维护，不利于企业长期有效的发展炼铁。为了改变这样状况，在后续高炉炼铁过程当中采用旋风除尘的方式，旋风除尘的方式主要通过旋风除尘器和代维钟水净化设备。与传统的重力除尘方式相比，除尘效率大大提高，能源消耗以及资金消耗较[3]。
        4.2煤气干法除尘系统技术
        传统的湿气煤气回收，具有一定的局限性，对于炉顶的温蒂要求为100到250摄氏度，这种情况温度的提升较慢，着火后需要等待15小时以上，这就造成等待时间煤气的长时间不回收，之后大量的高炉煤气会放散到空气中，造成产能的浪费以及环境的污染。因此干起除尘系统就更具有应用意义。干法除尘的技术原理在于首先进行送风点火前的冷风输送，温度约为100到200摄氏度。对原料柱首先进行干燥和加热，这样点火后就能够完成快速稳定的高炉顶温度提升，可以快速的进行煤气回收。这种回收技术，在送风风口充分燃烧后就可进行煤气的回收，不会产生湿气的问题，不会造成回收袋的粘连情况。
        4.3喷吹天然气与煤粉的技术
        早在上世纪60年代，一些发达国家在高炉炼铁中采用喷吹天然气技术，提高高炉炼铁效率。现阶段，天然气价格下调，为了节省钢铁企业的运营成本，大部分企业都采用喷吹天然气技术进行高炉炼铁。使用天然气进行高炉炼铁不仅节省了不可再生资源的使用，对高炉炼铁质量有很大幅度的提升。根据喷吹天然气技术试验表明，在高炉炼铁过程当中喷吹天然气，可以有效降低高炉内热量波动，有效改善了炉内各种化学反应，因而提高高炉炼铁的稳定性及质量。（四）烧结烟气治理技术烧结烟气是钢铁行业中治理烟气污染重点。烧结烟气具有温度低、烟量大、污染物含量高且复杂的特点。现阶段，国家不断提倡绿色生活、低碳生活，对环境保护的标准也来越高，钢铁行业中烟气治理愈发困难，压力逐渐增加。在发达国家已经运用各种先进技术对烧结烟气进行治理，严格控制各种污染物排放量。治理烧结烟气的原理是减少污染物的产生，通过LEEP技术对烧结烟气进行治理，对烟气进行循环烧结，此技术应用后废气排放量减少45%，有效提高了环保质量，能源消耗减少了5kg/t，实现了节能原则[4]。
        结束语
        随着人们思想的不断进步，对环境保护愈加重视，在改建社会过程当中非常注重使用环保材料的运用。钢铁行业发展规模不断扩大，虽然便利了人们的生活，但是在环境污染上并没有太大的改善，就此而言，钢铁行业的发展需要采取各种节能减排的措施，降低对环境的污染。积极采用各种节能减排技术，不仅降低能源消耗，还充分提高了环境保护的效果，这样有助于钢铁行业的长期发展，对国家的需求有很大帮助。
        参考文献：
        [1]孙敏敏，宁晓钧，张建良，等.炼铁系统节能减排技术的现状和发展[J].中国冶金，2018，28（3）：1-8.
        [2]刘洪江.论铁矿石选矿技术进步对炼铁节能减排增效的重要意义[J].低碳世界，2016，（36）：108-109.
        [3]李克江，张建良，张亚鹏，等.基于节能减排思想分析炼铁工艺的发展[J].过程工程学报，2014（1）：162-172.
        [4]庞师艳.关于高炉炼铁工艺节能减排技术分析[J].冶金与材料，2019，39（1）：105，107.