關于高爐煉鐵工藝節能減排技術分析

龐師艷

（山東省山東鋼鐵萊蕪分公司煉鐵廠，山東 萊蕪 271100）

近年來，全球環境污染問題越發嚴重，其中二氧化碳的減排是環境污染中重點問題。而鋼鐵工業在制造生產過程中，所排放的二氧化碳在全球占總排放量的7%，在全球工業中二氧化碳的總排放量占15%。因此，現今鋼鐵工業面臨著巨大的減排壓力。有研究顯示，高爐煉鐵產量在全球產量中占94%。而高爐煉鐵過程中的二氧化碳排放與能耗占整個鋼鐵生產制造流程中的80%及以上，根據本國國情，制定相應的改善措施，開發出了一些新型的高爐煉鐵節能減排技術。文章簡單闡述分析了高爐煉鐵工藝的節能減排技術。

1 燒結環保技術

1.1 燒結煙氣

燒結煙氣溫度比較低、排氣量大、污染物多且成分較為復雜，也是鋼鐵工業煙氣治理的重點與難點。近年來，我國不斷加大環保壓力，不斷升級環保要求。在這個背景下，鋼鐵工業的煙氣治理問題面臨非常大的壓力。歐洲各大國家對于本國所有的燒結廠都做出了相關要求，要求燒結廠能夠嚴格控制粉塵、氯化物、氟化物、NOx、SO3、CO 等排放。相關先進技術分別有：（1）MEEP（移動電極電除塵技術）與干法除塵技術：這兩種技術都能夠凈化燒結煙氣，在進行凈化處理之后，煙氣中的二噁英含量會從原本的1.9ng/m3下降到0.4ng/m3。（2）煙氣循環燒結技術（如EPOSINT技術），在燒結廠應用后，能有效減少污染物產生。煙氣循環技術主要能夠減少燃料的消耗量與煙氣生成量。部分煙氣在進行循環后，料層的上下部溫差會減小，有助于燒結廠改善燒結礦的質量，并且能夠減少能耗。有試驗顯示，在應用EPOSINT技術后，燒結廠的廢棄排放量能夠減少45%，而燃料的消耗量也能夠減少5 kg/t。

1.2 超級燒結技術

超級燒結技術是日本JFE鋼鐵公司所開發出來的新型技術，主要是從燒結機的上方部位向燒結材料的表面噴吹天然氣，然后達到減少燃料消耗，提升燒結礦質量的效果。在燒結點火之后，向燒結材料表面噴吹天然氣可以將燒結的溫度提高到1200~1400℃。再者，天然氣與焦粉的燃點是不同的，使用天然氣噴吹，燒結的最高溫度不會太高，但是石灰與礦石的液相比、同化反應卻能夠增大，能夠加速氣孔融合，從而提高燒結礦的強度。應用天然氣噴吹后，孔徑在5 mm以上的氣孔數量會在短時間內迅速增多，從而改善燒結材料層的透氣性。而未熔料中會殘留很多孔徑在1 μm以下的微孔，從而改善燒結礦的還原性。有統計資料顯示，日本JFE鋼鐵公司在應用超級燒結技術之后，每年能夠減少CO2排放6萬t以上。近年來，在各大燒結廠應用的超級燒結技術有：（1）混合噴吹，氧氣、天然氣同時噴吹技術，在燒結廠應用后，氧氣的濃度能夠從21%提升到27%，而天然氣的濃度則能夠達到0.4%。而且在進行相關試驗后顯示，混合噴吹能夠提高燒結礦的轉鼓強度，減少氧化鈣的添加劑量，能夠減少還原劑的使用量。（2）在燒結料表面噴吹焦爐煤氣，能夠提升燒結礦的質量，能夠減少固體燃料的消耗。在進行相關試驗后，結果表明，燒結礦轉鼓強度與粒度有所增加，燒結礦的還原性有所改善，CO2排放明顯減少，固體燃料的消耗明顯降低。（3）液密封環冷機技術，應用該技術，能夠將燒結廠的漏風率從35%降到5%以下，基本上能夠消除粉塵外溢的現象，能夠從根本上改善燒結廠的現場環境。（4）活性炭煙氣凈化技術，應用該技術，能夠實現多種污染物的綜合凈化處理，能夠有效降低燒結過程中所排放煙氣中污染物的濃度。試驗結果顯示，應用該技術，排放煙氣中二噁英含量能夠脫80%以上。

2 低碳高爐煉鐵新技術

2.1 噴吹天然氣與煤粉的技術

在20世紀的60年代，北美發達國家在高爐煉鐵過程中開始噴吹天然氣。但是，這些年來，頁巖氣技術發展飛快，天然氣的價格大幅度降低，因此在高爐煉鐵過程中實施天然氣噴吹顯著增加。在2011年之后，北美國家每年噴吹天然氣的量在60 kg/tHM左右浮動。試驗表明，在高爐煉鐵過程中噴吹天然氣能夠有效改善爐內的被反應動力學條件，能夠有效降低爐內熱波動，從而提高高爐煉鐵的穩定性以及能量充分利用率。

2.2 超低二氧化碳排放高爐煉鐵技術

超低二氧化碳排放高爐煉鐵技術是先進西歐大部分鋼鐵工業所應用的一種新型技術，超低二氧化碳排放高爐煉鐵技術的開放主要是為了突破以往的煉鐵工藝，從而實現煉制一噸鐵，二氧化碳的減排能夠達到50%的目標。該技術在研究過程中，不僅要求評估高爐煉鐵的基礎工藝，制定該目標的可行性，還要求開展該研究具有商業價值。在開展超低二氧化碳排放高爐煉鐵技術研究項目后，最終確定將ULCOS-BF、ULCORED、ULCOWIN、HISARNA 這 四種技術作為突破性技術。

3 結語

隨著我國環保壓力的加強，鋼鐵工業進行相應的環保改革是必然的，高爐煉鐵節能減排也成為了現今社會的熱點問題與重點問題，各個國家都積極的研發相關技術，積極的應用各種具有低碳化、綠色化特征的新技術，從而實現高強度的節能減排。