高爐節(jié)能減排指標(biāo)與冶煉強(qiáng)度分析

張敏強(qiáng)

摘 要：本文首先分析冶金強(qiáng)度高的負(fù)面影響，然后提出更加科學(xué)的高爐節(jié)能減排指標(biāo)與冶金強(qiáng)度，為今后相關(guān)工作者提供參考借鑒依據(jù)。

關(guān)鍵詞：高爐；節(jié)能減排；冶煉強(qiáng)度

在改革開放初期，我國對于鋼鐵的需求量非常大，導(dǎo)致許多鋼鐵制造廠將創(chuàng)新、發(fā)展重點(diǎn)著重于產(chǎn)量層面。時(shí)至今日，我國許多鋼鐵制造廠仍然保留該發(fā)展目標(biāo)，形成強(qiáng)度較高的冶金形式，從而導(dǎo)致較大的能源消耗，大量的廢氣排放污染環(huán)境，從而阻礙社會(huì)的長期、穩(wěn)定發(fā)展。當(dāng)前我國對產(chǎn)能過剩的現(xiàn)狀逐漸開始重視，此時(shí)節(jié)能減排便作為主要的發(fā)展、改革目標(biāo)。

1 冶金強(qiáng)度的負(fù)面影響

冶金強(qiáng)度過剩會(huì)存在許多的負(fù)面影響，其中較為重要的主要為以下幾項(xiàng)：

1）采用較高的冶煉強(qiáng)度實(shí)行生產(chǎn)，從而消耗較高的能源以及原材料，尤其是燃燒材料，從而促使我國目前所使用的燃料比其他國家要高出許多；

2）使用大家鼓風(fēng)機(jī)的方式，認(rèn)為強(qiáng)化鼓風(fēng)機(jī)工作效率變能夠顯著優(yōu)化高爐完成高產(chǎn)量，進(jìn)而無視精料。為了實(shí)現(xiàn)高能生產(chǎn)，大多數(shù)企業(yè)的高爐裝料形式層面上都將工作重點(diǎn)著重于輸送料柱方面，進(jìn)而無視材料的使用效率；

3）因?yàn)橐苯饛?qiáng)度是一個(gè)多年來都無法清晰劃分的問題，所以導(dǎo)致大多數(shù)工作者在這一層面上投入過多的精力、物力、人力；

4）提升冶金強(qiáng)度只需要單一的提升風(fēng)量，導(dǎo)致高爐粗放型生產(chǎn)；

5）由于“中等”、“合適”冶煉強(qiáng)度沒有確定的取值標(biāo)準(zhǔn)，造成高爐三班操作不一致，引起爐況波動(dòng)；

6）在中國煉鐵發(fā)展史上，小高爐的冶煉強(qiáng)度高，容積利用系數(shù)也高。因此普遍認(rèn)為小高爐的生產(chǎn)效率高，在一定程度上阻礙了高爐的大型化。一直到 21 世紀(jì)初有些廠還在新建小高爐；

7）高爐建設(shè)“大馬拉小車”，資金積壓浪費(fèi)；

8）高爐內(nèi)型設(shè)計(jì)不合理，出現(xiàn)過低身高爐、矮胖高爐，有效容積與爐缸面積的比值過低等。

2 新高爐節(jié)能減排指標(biāo)與冶煉強(qiáng)度

筆者認(rèn)為，這一問題將會(huì)直接決定高爐的優(yōu)化觀念，是一項(xiàng)必須完成的問題。評價(jià)高爐的強(qiáng)度必然需要保障數(shù)據(jù)采集的便捷性，運(yùn)算的簡便性。

2.1 使用爐腹煤氣量指數(shù)的理由

這就是筆者推薦爐腹煤氣量指數(shù)作為新指標(biāo)的原因。相關(guān)研究顯示，爐腹煤氣量指數(shù)表示高爐強(qiáng)化程度比冶金強(qiáng)度更加科學(xué)。

因?yàn)槭褂脿t腹煤氣效率建立爐腹煤氣量指數(shù)與面積使用系數(shù)及燃料比之間的關(guān)系，所以還能夠借助爐腹煤氣量指數(shù)解釋冶煉強(qiáng)度與燃耗比這件的關(guān)系，最終呈現(xiàn)一種拋物線的曲線形式，從而提出“中等”、“適合”的冶金強(qiáng)度。

對此，在使用相同爐腹煤氣量數(shù)值時(shí)，能夠以降低燃燒比、提升爐頂壓力或富氧實(shí)現(xiàn)提升系數(shù)的目的，從而拓寬高爐強(qiáng)化的范圍

2.2 新指標(biāo)更好解釋冶金強(qiáng)度所無法解釋的問題

從高爐的還原動(dòng)力學(xué)、氣體動(dòng)力學(xué)以及熱平衡與物料平衡角度分析，使用爐腹煤氣量指數(shù)等指標(biāo)能夠充分的分析高爐強(qiáng)度對爐內(nèi)的影響。這也就說明以爐腹煤氣量指數(shù)作為全新的指標(biāo)能夠充分的解釋爐內(nèi)現(xiàn)象符合高爐冶煉的根本原理。

2.3 爐腹煤氣量指數(shù)與高爐氣體動(dòng)力學(xué)

阻礙高爐強(qiáng)化的主要問題在于煤氣與煤料兩者的沖突，最顯著的問題便是很難實(shí)現(xiàn)“中等”、“合適”的冶煉強(qiáng)度，這也就是控制爐內(nèi)煤氣流通速度最佳配比，用普遍氣體動(dòng)力學(xué)的知識(shí)便能夠得以纖細(xì)的解釋，流速較高的爐料下降形成的阻力會(huì)變低。

顯然，“中等”、“合適”的冶金強(qiáng)度概念是符合實(shí)際需求的，通過爐腹煤氣量指數(shù)便能夠明確定義“中等”、“合適”。換而言之，爐腹煤氣量指數(shù)符合高爐節(jié)能減排的指標(biāo)要求。

2.4 從還原動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn)解釋爐腹煤氣量指數(shù)的可用性

筆者研究發(fā)現(xiàn)，爐腹煤氣量指數(shù)與還原動(dòng)力學(xué)有著直接的聯(lián)系，除了原燃料的性能影響之外，煤氣的利用率很大程度來源于煤氣與爐料的接觸時(shí)間。煤氣的溫度以及流通速度。過度的強(qiáng)化冶金必然會(huì)促使煤氣流通速度過快并且促使?fàn)t料與煤氣的接觸時(shí)間過短，最終導(dǎo)致反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的條件變差。

我國長期以來都是以高爐的強(qiáng)化作為主要目的，冶金的周期以及燃?xì)庠跔t內(nèi)的停留時(shí)間應(yīng)非常短了，這也導(dǎo)致許多高爐中的燃料比與煤氣利用率遭受影響。對此，提升煤氣利用率與燃料比便有直接的聯(lián)系。為了提升煤氣利用率，便應(yīng)當(dāng)使用布料的方式強(qiáng)化爐料與煤氣的接觸時(shí)間、接觸面積，從而實(shí)現(xiàn)借助爐腹煤氣量指數(shù)促使高爐實(shí)現(xiàn)真正的節(jié)能減排。

3 結(jié)語

綜上所述，自從我國改革開放以后，鋼鐵行業(yè)的客觀條件也出現(xiàn)了加到的變化。高爐冶煉必然會(huì)面臨全新的挑戰(zhàn)，例如利潤下降、節(jié)能減排要求更苛刻、低碳煉金等等，對此，就需要在未來的發(fā)展過程中，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)踐、社會(huì)需求不斷創(chuàng)新冶金方式，不斷優(yōu)化冶金強(qiáng)度，改善高爐節(jié)能減排指標(biāo)，為社會(huì)發(fā)展做出相應(yīng)貢獻(xiàn)。

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