淺談高爐煉鐵節能降耗及資源合理利用技術

孫悅升

（河鋼集團承鋼公司煉鐵事業部，河北 承德 067000）

1 鐵焦技術的實際應用

這項技術是由日本的JFE煉鋼企業開發出來的，本質上來看就是將一些微黏性質的煤塊與鐵礦粉末做出相應比例的混合之后，將之進行壓塊成型工序，然后將其送入到相應的連續性質高爐內對其進行加熱以及蒸餾工作之后而產出的鐵含量為30%，焦含量為70%的鐵焦。

該企業自身使用這種鐵含量為30%的制作成型的鐵焦來取代之前使用的鐵含量僅為10%的常規性質焦炭，在節焦以及主焦煤的節約效果顯得十分明顯，該企業通過對這項技術在高爐中的實際反應做出相關研究之后發現，這種成型的鐵焦物質在實際的高爐煉鐵中在還原反應自身溫度的降低以及反應效率的實際提升方面有著不可取代的作用。當前這項技術自身還存在著一些缺陷，依然需要進行進一步的發展以及完善。

2 高爐煉鐵中噴吹生物質和木炭技術的實際應用

這里所涉及到的生物質從本質上來看就是植物、微生物等等通過自身新陳代謝作用以及生長過程中產生出來的有機材料，這部分原生性質物質中的化學成分十分適用于整體熱處理中的熱解工序中。通過自身碳化的實際溫度對二氧化碳的排放量做出相應的影響，此外，在這個過程中使用可再生或者是含有氫元素的能源也能夠達到同樣的效果。

該方面的專家和學者對還原工藝中直接脫出二氧化碳進行實際研究之后發現，生物質以及廢棄塑料等物質可以在很短時間內應用到相應的傳統形式的高爐、煉焦以及還原設施之上，并且在改動方面所需的資金也是相對較小的。通過噴吹生物質以及木炭等等物質將之前使用的還原劑予以取代，讓其以固態物質的形式投入高爐之中，不單單可以十分有效的保持或者是降低過程中的二氧化碳含量，并且將含碳元素的爐料在高爐中的還原能力得到了提升，使得高爐中恒溫帶自身的溫度予以降低，使得氣體的利用效率有所降低，達到了還原所用介質消耗量降低的目標。但這種技術目前也只是在巴西境內的微型高爐中有部分的使用，想要得到世界范圍內的推廣依然需要進行進一步的技術完善。

3 高爐煉鐵中噴吹焦爐煤氣技術的實際應用

在焦爐煤氣中含有超過50%的氫氣以及少部分的CH4等碳氫元素化合物質。通過使用高爐煉鐵噴吹焦爐煤氣技術，可以做到對整體高爐所用能源結構的不斷完善。為鐵礦的還原反應提供更好的還原劑，將碳氫元素的利用率提進一步提升，使得煤炭以及焦炭的消耗量得到了相應的降低，同時也可以顯著降低二氧化碳的排放量。鞍鋼旗下的鲅魚圈分公司在其兩座高爐上開始應用這項技術，在應用的初期只是使用了8根噴槍，隨后根據自身的實際產量對其進行相應的增減。經過其親身使用之后發現，高爐中入爐燃料的比例得到了顯著的降低，但其中產生的爐定煤氣自身的氫氣含量有著稍微的上漲，并且對改善爐缸內部的實際工作狀況發揮了巨大的作用，同時在焦比的降低、煤炭消耗的降低以及生鐵產量的增加方面也有著不錯的表現，使其自身的經濟效益也在不斷的上升。

4 高爐煉鐵中噴煤技術的實際優化

4.1 顆粒形式煤炭噴吹技術

高爐煉鐵中噴吹粒煤技術在諸如英國、法國等等西方發達國家中已經應用了多年，在國內的高爐煉鐵行業中只有萊鋼使用了這項技術，是從那2005年起就開始應用這項技術，在使用這項技術之后，其生產過程中的煤炭比基本可以達到170公斤每噸之上，經過其多年的應用證明了這項技術具備實際使用價值。

和之前的噴吹粉末性質煤炭技術相比，這項技術具備如下的幾個特點：第一，其噴吹系統自身的安全性能較高。顆粒煤炭和粉末煤炭相比在顆粒直徑上占據重要和絕對的優勢，并且其單位體積上的表面積也是遠遠小于粉末性質煤炭，這就使得在實際生產過程中發生火災以及爆炸等等現象的幾率大大降低，也就對其安全性提供了相應的保障。第二，能源的大幅度節約。制造顆粒煤的設施自身的耗電量僅僅是粉末煤制造設施的四分之一左右。并且在其制造設施的煙氣入磨溫度上要遠遠高于粉末煤制造設施，也就是說在干燥中的用氣以及煤氣消耗方面都有著顯著的降低。第三，對煤炭種類并無任何實際的要求。原則上來看基本所有性質的煤炭資源都適用于這項技術。第四，制造工藝較為簡便，實際投資較小。同等生產能力的顆粒煤制造設施的投資僅僅只有粉末煤制造設施投資的三分之一左右。第五，經濟效益方面的顯著提升。這項技術的運行費用與噴吹粉末煤技術相比大約降低了9.8元每噸的價格。

4.2 煤炭種類的合理科學配比

通過對技術中所用的煤炭做出種類以及比例上的科學合理配比。除了可以將噴煤資源得到明顯的擴大，成本投入顯著降低之外，同時好可以將諸多煤炭種類的優勢予以結合，借此來達到整體噴煤在性能上的最佳配置。一些來源較為廣泛、價格上具有優勢、但其性能相對較差的煤炭種類也可以在混合噴煤中進行合理適量的應用。鞍鋼在確保不對噴煤工藝產生任何影響的前提之下，對在混合噴煤中加入褐煤對其的實際影響做出了相應的實驗研究，其中研究工作的重心就是褐煤的加入對整體燃燒性能的實際影響。通過其燃燒實驗的結果可以得出在褐煤的含量不斷增減的前提下，二氧化碳自身的含量曲線變化的峰值呈現出逐漸前移的變化。同時在燃燒時間上有了明顯的減少，也就是說整體的燃燒速度顯著提升。究其原因還是因為褐煤自身的煤化程度較低、揮發成分含量較高、其自身的氧元素含量較高、燃燒所需的實際溫度較低等等特性，將之添加到相應的無煙煤中可以起到十分良好的助燃作用，也就是可以提升噴吹煤粉的實際燃燒程度。但其自身具備的諸如水分含量較大、發熱量相對較低等等原因，特別是其自身的灰分含量遠遠高于其他類型的煤炭資源，就導致在實際的配置環節中的配入數量相對較少。想要將褐煤應用到這項技術中，就需要找到在灰分含量上較低的褐煤方才可以達到這一目標。

4.3 煤粉實際燃燒效率的不斷提升

目前這項技術已經相對比較成熟，在諸如入爐時候的風溫、所用原材料、設施自身狀況以及操作技術等等因素基本一致的前提下，將煤粉在風口回旋區內的燃燒予以加強，使其燃燒的速度以及效率進一步提升，也就相應的成為了煤比的提升，將高爐冶煉條件予以改善的全新方式。單純站在煤粉的燃燒過程中來看，噴入高爐內部的粉煤需要在較短的時長之間做大最為充分的燃燒想要達成這個目標，可以通過將煤粉的著火點予以降低、燃燒速度以及先效率的不斷提升來實現。可以通過在煤粉之中加入適當含量的助燃以及催化劑來解決這個問題。也正是因為助燃類型催化劑在改良煤粉的著火點、燃燒速度以及效率的重要意義，選擇合適的助燃催化劑就顯得尤為重要，目前國內外都在針對這種助燃類型的催化劑做出相應的改進以及研究。目前鞍鋼已經開始逐步在粉煤中加入含錳元素的氧化物性質的助燃催化劑，經過其實際的實驗以及實際應用，在噴煤比例方面有了8.1kg/t的實際提升，在焦比方面也有了10.3kg/t的顯著降低，證明了這種錳元素氧化物的助燃催化劑有著實際的應用價值[1，2]。

5 總結

伴隨著我國國民經濟進入高速發展的關鍵時期之后，對諸多行業的發展都提出了相應的要求，高爐煉鐵行業在能源短缺問題以及節能減排的實際要求之下，就需要對自身的節能降耗以及資源合理利用技術做出相應的改進。通過技術方面的不斷優化不單單可以逐漸降低其能耗，同時也可以做大自身利潤空間的擴大。在滿足環保需求的同時也可以將自身的產品結構予以合理優化，有助于在當前這個競爭逐漸激烈的市場中得到更進一步的發展。以本文就對當前在高爐煉鐵行業使用頻率較高的節能降耗以及資源合理利用技術進行相應的分析。希望可以對今后高爐煉鐵行業中選擇合適的節能降耗以及資源合理利用技術提供相應的幫助。