高爐煉鐵節能降耗及資源合理利用技術探究

劉 兵，任 磊

（山鋼集團萊蕪分公司煉鐵廠，山東 濟南 271104）

隨著我國科技水平的不斷提高，我國的工業水平也在隨之不斷進步，為我國的經濟發展提供了重要的保障。隨之而來的市場競爭也不斷變得激烈，從而導致了鋼鐵行業的利潤在不斷降低，相關企業面臨著發展難題。而在高爐煉鐵的過程中，往往需要大量的能源消耗而且產生的資源也存在大量不被利用的情況，從而就導致了鋼鐵行業的發展較難。所以，為了解決這一難題，就必須要解決傳統高爐煉鐵中的缺陷，合理利用科學合理、具有較強實際操作性的技術。

1 鐵焦技術概述

鐵焦技術最早出現于日本，發展至今其在實際的應用中發揮了一定的作用，但與此同時此項技術的發展在目前并未十分成熟。此項技術主要是使用微黏結霉或非黏結煤等價格更低的結煤作為原料，再生產煤礦資源，并且，這些結煤還可以與鐵礦粉按照一定的比例混合，在其成為塊狀后進行干餾處理，從而能夠得到三七成比例的鐵焦。最后還需要對其進行二次處理，然后才能得到較好的煉鐵效果。據相關研究和實踐表明，此項技術能夠使主焦煤和焦的使用量大幅減少，同時也說明了鐵焦對于高爐煉鐵過程中的反應速率的提高有著十分重要的作用，另外，這也說明了在高爐煉鐵中鐵焦的含量即使達到百分之三十也不會對高爐煉鐵的質量產生較大的影響[1]。

2 高爐噴吹技術的操作方式

2.1 高爐噴吹生物質和木炭技術

生物質是一種全新的有機能源，是高爐煉鐵中的一項新型能源，其主要是利用微生物、動植物等有機生命體生長過程中進行新陳代謝時所產生的能源。經許多研究證明，生物質這一能源可較好地進行熱解行為，而且還能在一定程度上通過碳化溫度來降低二氧化碳的排放，不僅能夠節約能源消耗，而且還能減少污染物的排放。在當前，生物質能源在我國的高爐煉鐵中已經有了較廣泛的應用，而其之所以會受到諸多高爐煉鐵企業的喜愛，其原因主要在于生物質能夠有效降低施工的成本，從而使得高爐煉鐵的經濟效益提升。相較于傳統的高爐煉鐵能源，生物質能源能夠有效減少二氧化碳的排放，較為環保，而且還能有效提高原料的還原能力，從而使得高爐煉鐵的效率進一步提高，促進高爐煉鐵經濟效益的提升。

2.2 高爐噴吹焦爐煤氣

焦爐煤氣是我國高爐煉鐵技術中的一種較常用的能源，其成分主要包括了碳氫化合物、氫氣等，當然，氫氣是其中最重要的一種燃料。焦爐煤氣在高爐煉鐵中的使用，能夠使高爐能源的清潔度進一步提高，帶來的污染較小，十分環保。另外，此種能源在還原性方面也較好。焦爐煤氣的使用，不僅能夠使碳氫元素的利用率進一步提高，而且還能使化石燃料的使用量在較大程度上減少，在最大程度上遵循了當前節能減排的這一原則。由于此種能源的大范圍利用，一些相應的工廠也逐步建成進一步印證了焦爐煤氣的實際效用。而在實際的工業生產過程中，我們明顯能夠直接地看出，焦爐煤氣在高爐煉鐵中能夠有效改善爐內環境，同時還能有效減少燃料的使用，能夠有效促進焦爐煉鐵經濟效益的提升[2]。

2.3 高爐噴吹廢塑料

高爐噴吹廢塑料這一高爐煉鐵技術早在上世紀九十年代末的德國就已經開始了研究，并且一直以來還在不斷深入和完善。在日本的相關研究中顯示，廢塑料所能產生的能源，其中有百分之八十左右都是可供利用的，僅剩下的百分之二十左右是無法被利用的。所以，在高爐煉鐵的能源選擇中，也可以將廢塑料作為一種重要的能源，不僅有著較高的利用價值，而且其成本也是非常低廉的，使用廢塑料能源進行高爐煉鐵能夠在節省成本開支的同時有效提高生產效率，從而能夠較好地推動高爐煉鐵經濟效益的提升。

2.4 焦爐除塵綜合噴吹

高爐除塵灰主要包括了兩種，其一是在爐頂主皮帶料頭部處放料時所產生的，其二是高爐出鐵的時候產生的。而這兩種粉塵都是可以重復利用的，若按照一定的比例將兩種粉塵混合，這種高爐出灰塵就是高爐煉鐵企業中最為常用的一種能源，此種粉塵的再次利用，不僅減少了污染物的排放，而且還能有效節省能源使用的支出，能夠有效實現節能減排的目的。另外，若將此種粉塵作為燃料的再次利用，還能在一定程度上提高燃燒效果，進一步減少能源的使用，降低高爐煉鐵的成本支出，如此才能獲得更高的經濟效益。而且，此種粉塵還能將一些沒有被充分利用的鐵元素再次回收，從而能夠使高爐煉鐵的產量、生產效率得到進一步的提升。但需要注意的是，就我國目前的技術水平而言，此種粉塵的顆粒過于細小，我國還能以實現對此種燃料的收集利用。

3 高爐噴吹煉鐵技術的優化策略

3.1 高爐粒煤噴吹技術

高爐粒煤噴吹技術在英美等發達國家早已得到了較廣泛的應用，雖然此項技術在這些發達國家的應用已經較為成熟，但由于在我國的發展較晚，因此技術尚未完全成熟，目前仍需不斷完善。此項技術相較于傳統的焦爐煉鐵技術有著許多優勢，首先體現在，此項技術的制粉噴吹系統十分安全可靠，這主要是因為粒煤相較于粉煤有著更小的表面積和體積，因此也就難以引發火災、爆炸等危險事故，所以才更加安全。其次體現在節省能源方面，相較于傳統的粉煤的制備，粒煤的制備只需要其電耗的四分之一，能夠在極大程度上減少能源的消耗，并且，粒煤的制備相較于傳統粉煤的制備往往有著更高的煙氣入磨溫度，一般能達到400℃左右，因此也就較少需要使用干燥器，所以煤氣的消耗又進一步減少，能源的消耗在極大程度上得到了節省。再次，粒煤的制備工藝簡單，所需的投資也更少，粒煤的制備相較于傳統的粉煤的制備，有著更加簡單的工藝流程，因此投入的資金也會更少，比傳統粉煤的制備可以節省百分之七十左右的投資，能夠在較大程度上節省成本的開支。另外，粒煤噴吹技術有著更好的經濟效益，有關研究數據表明，相較于傳統的粉煤噴吹，其能夠在較大程度上減少運行產生的費用，所以在有效控制成本的基礎上，能夠顯著提高高爐煉鐵的經濟效益。最后，粒煤噴吹技術的適用范圍也更加廣泛，從原則上來看任何煤都可使用粒煤噴吹技術，有著十分重要的推廣和使用價值[3]。

3.2 合理配煤

在高爐煉鐵中，合理配置煤炭燃料能夠有效提高經濟效益，一方面，是能夠幫助相關技術人員更加深刻地掌握各種煤炭不同的特點和特性，從而才能根據具體的實際情況給出更加科學合理的煤料配比，進而提高高爐煉鐵的生產性能和效率。另一方面，則是合理配置煤料可充分發揮各類煤料的作用，從而有效減少煤料的使用，減少燃料成本的支出。進而促進經濟效益的提升。另外，合理配煤也需要對煤炭的選擇進行嚴格的把控，要在保證煤炭質量的基礎上盡量減少資金的投入，所以就需要選擇具有更高性價比的煤炭，例如褐煤等。褐煤，有著揮發成分高、含氧量高以及煤化度低等特性，并且有著較強的化學反應，若將其應用到煤料的燃燒中，則能夠幫助煤料更好地燃燒，從而使煤料的燃燒率進一步提升。另外，褐煤還能較好地滿足高爐噴吹用煤可磨性好、灰熔點高等工藝要求。但是，褐煤也不是只有優勢的一面的，它也存在著發熱量低、水分較大等一些明顯的缺陷，對于高爐煉鐵噴吹技術的實現也有一定的負面作用。所以，在高爐煉鐵煤料的實際選擇應用中，需要根據具體的使用需求進行合理的選擇，盡量找到穩定且灰分低的褐煤資源，從而投入合理比例的煤料資源配置中，盡量減少含水量高等缺陷給煉鐵過程帶來的負面影響，進而才能在大幅減少成本開支的同時盡可能地提高生產效果，促進經濟效益的提升和企業競爭力的增強。

3.3 提高煤粉燃燒效率

對于高爐噴吹煉鐵技術的優化，除了高爐粒煤噴吹技術的使用和合理配置煤料外，還可以想辦法提高煤粉的燃燒效率。在當前看來，高爐噴煤的工藝已經十分成熟了，通過對設備狀況、原料條件等噴煤的基礎性影響因素的控制，能夠使高爐噴煤保持穩定的水平，從而煤粉更快地燃燒，也就能夠得到更高的燃燒效果和生產效率了。另外，煤粉在被噴入高爐內后，需要在較短時間內就充分燃燒，所以，就需要盡量降低煤粉的著火點，同時還要在最大程度上提高煤粉的燃燒效率和速度，從而才能讓煤粉更好地完成燃燒。所以，在煤粉中可加入適量的助燃劑，如此來使煤粉的著火點進一步降低，使得煤粉在被噴入煤爐中后能夠盡快的燃燒，從而進一步提升煤粉的燃燒效率和速度。而在高爐煉鐵的實際生產中，使用助燃劑降低煤粉的著火點這一技術手段在國內外都已有了較廣泛的應用，氮氣就是其中被應用較多的一種助燃劑。相關的實踐研究也表明了，使用氮氣助燃的煤粉揮發分的析出量遠低于燃燒條件下煤粉揮發分的析出量，所以就有著更佳的燃燒效果，也就意味著能夠有助于高爐煉鐵生產效率的提升。所以，對于高爐噴吹煤粉燃燒中助燃劑對于燃燒效率的提高作用的相關研究，對于助燃劑提升燃燒效率的意義十分重要，對于實際的高爐煉鐵生產效率和經濟效益的提高也都有著重要的促進作用。

4 結語

在當前，我國正面臨著較大的能源短缺問題，而產能過剩的情況也與之同時存在，而在鋼鐵行業，此種情況顯得更加突出，導致了高爐煉鐵相關領域難以有較好的發展。而在節能減排這一現代發展理念的要求下，為高爐煉鐵的發展指出了一條可循的道路，在高爐煉鐵的生產過程中需要將節能減排的理念不斷貫徹落實，不斷提高自身的技術水平，加強一些廢舊原料的再次利用，從多方面提高煤粉的燃燒效率，從而才能提高高爐煉鐵的生產效率和經濟效益，進而促進鋼鐵行業更好地發展。