淺談實現鋼鐵冶金流程節能的關鍵技術

杜皎

萊蕪職業技術學院 山東 萊蕪 271100

引言

在當前我國嚴峻的環境以及資源形勢下，黨中央提出可持續發展戰略，要求各行業在追求經濟效益的同時，兼顧社會以及生態效益。鋼鐵行業作為污染密集型產業的典型之一，為落實可持續發展戰略，要求其積極學習、引進、創新先進技術以及機械設備。從實際發展情況分析，雖然當前鋼鐵行業冶金生產流程技能技術發展較為迅速，但是企業在實際引進相關技術時未能根據自身實際情況對其進行相應優化與調整，這就使得節能技術與行業生產技術之間的適配性不足，節能技術的應用價值未能得到有效發揮。因此加強對鋼鐵冶金流程中關鍵技術應用的研究具有重要顯示意義。

1 鋼鐵冶金流程節能技術應用情況

1.1 鋼鐵行業節能技術發展應用情況

當前階段我國鋼鐵行業也為落實國家資源環境保護戰略，推動行業可持續發展，積極推廣應用干熄焦技術、高爐爐頂煤氣余壓發電技術以及煤氣回收技術等。相關技術在實際應用過程中可以有效提升生產過程中的環保效果，同時也可以實現大幅提升資源利用效率的目的。此外，行業內還積極推動資源管理方式創新，合同資源管理模式等得到各種規模企業的高度認可[1]。

節能技術的高速發展給整個行業帶來巨大改變。傳統的低、中、高壓低頻技術逐漸豐富發展出涵蓋煤氣發電、蒸汽發電等完善地環保技術體系。相關技術在實際應用過程中不斷發展成熟，尤其是生產余熱與余壓發電技術，不僅可以有效降低企業電力資源購買量，同時也可以降低電力資源生產過程中的資源消耗。根據實際研究結果分析，當前鋼鐵行業二次能源自發電機組能力得到大幅提升，進一步提升生產過程中的資源利用效率，同時也可以有效實現控制成本的目的[2]。

1.2 鋼鐵行業環境治理技術發展應用情況

傳統鋼鐵行業生成過程中會排放大量含硫氣體，對自然生態環境造成嚴重破壞，因此，近年來行業內積極將干法熄焦技術及高爐煤氣干式除塵技術等于燒結脫硫技術相結合，大幅提升鋼鐵行業清潔生產水平，為落實環境保護戰略做出積極貢獻。相關技術的應用力度不斷提升，使得鋼鐵冶金生產過程中產生的廢水以及粉塵等污染物的排放量大幅下降，有效提升環境治理技術的應用效果與價值[3]。

1.3 鋼鐵行業資源綜合利用發展應用情況

傳統鋼鐵行業在實際生產過程中需要消耗大量礦石資源以及化石燃料資源，同時會產生大量廢棄物。此類廢棄物具備一定二次利用價值，但是未能得到有效開發。近年來，我國鋼鐵企業推動節能環保工作開展過程中加強對冶金渣資源的開發利用技術研究力度并構建出一套完整的產業鏈。該產業鏈的應用不僅有效提升冶金渣資源的利用效率，同時增加了廢棄物的附加值，為鋼鐵企業帶來更多收益[4]。現階段，鋼鐵冶金生產過程中產生的冶金渣二次利用主要分為兩種方式，其一是將其銷售給路橋或建筑工程，作為骨料或建材使用；其二是通過對其進行深加工形成磁性材料以及粉末冶金產品，提升產品附加值，實現兼顧推動磁性材料行業發展以及擴寬企業循環經濟產業鏈的雙重目的，有效提升資源綜合利用效率以及有效性，推動鋼鐵行業可持續發展。

2 鋼鐵冶金流程關鍵技術

2.1 精細原料煅燒技術

該技術是新型鋼鐵冶金流程節能技術的關鍵組成部分之一，通過利用該技術可以有效提升鋼鐵冶金過程中能源的利用率，進而實現節能的目的。精細原料煅燒技術的應用流程如圖1所示。

圖1 精細原料煅燒技術流程示意圖

由圖中數據可知，該技術的應用流程的要點主要包括以下幾方面：第一，利用生鐵熱工參數作為依據，利用信息化設備對冶金原材料進行檢測；第二，對冶金原材料內物項平衡以及熱平衡情況進行精準計算，為頂風機最佳鼓風量設定提供參數；第三，利用現代信息設備的數據處理優勢對冶金爐內不同物料的溫度場進行計算，進而明確爐內熱帶并對進行精細化調控，同時計算冷卻帶高度數值；第四，對顱內熱平衡以及結合物情況進行計算，該環節應充分利用專家知識庫以及專業技術經驗優勢，對爐況進行精準判斷，進而實現提升綜合性診斷分析工作有效性[5]；第五，充分利用智能技術優勢，通過自動化系統對石灰煅燒工序進行精細化調控，進而實現提升資源利用率的目的。

2.2 熟料煅燒區域改良技術

該技術為精細化原料煅燒流程的后續操作流程，通過兩種技術相配合可以有效提升新型鋼鐵冶金流程節能技術的實效性[6]。該技術的主要應用流程如下：第一，首先利用應用物理學領域中動量守恒方程以及數學領域中的連續性方程知識，對熟料調節區邊界進行計算；第二，對方程進行求解處理：首先對連續性方程進行離散化計算，并計算所得變量代入至動量守恒公式中進行求解；第三，根據離散化數學模型以及已制定求解方法對計算程序進行編寫并調試，進而使得滿足科學性的模型數據；第四，對數值模擬結果進行驗證與評價，具體方法為將計算結果與試驗數據進行對比，確保數值模擬結構滿足有效性以及科學性要求；第五，依托于計算所得模型數據，在綜合應用目的基礎上繪制節能效果最佳的熟料煅燒區域結構簡圖，并依照簡圖對熟料加工區域布局進行調整。

本流程中設計的數學以及物理方程如公式（1）、公式（2）所示，圖2為計算所得熟料煅燒區域模型簡圖。

圖2 熟料煅燒區域優化模型簡圖

公式中，i與j分別表示水平以及垂直方向； 表示在i方向上的及時速度， 表示數量體積力在i方向上的分立；以及 分別表示應力張量以及熟料密度。

3 鋼鐵冶金流程節能關鍵技術應用意義

表1為近年來我國重點鋼鐵企業能源消耗分布情況，通過分析表中數據可知，煉鐵與焦化環節是能源消耗的主要環節。新型鋼鐵冶金流程節能技術中通過利用精細原料煅燒技術可有效將生產過程中30%左右的燃煤熱量轉換為副產煤氣能源，而利用該能源可以額外生產1100t左右的鋼鐵，有效提升資源利用率，大幅降低生產能耗。同時利用副產煤氣進行生產可以有效降低15%左右的污染物產生量。因此，新型節能技術的利用可以有效提升資源回收以及二次利用效率，切實降低能源消耗量以及污染物產生量，為落實鋼鐵行業可持續發展奠定堅實基礎。新階段，隨著鋼鐵冶金流程新型節能技術的大規模推廣應用，傳統高耗能、污染大的落后生產方式已經被取代，在推動行業清潔生產的同時，也為提升生產效率提供有利環境支持。

表1 2015-2016年重點鋼鐵企業耗能情況

4 結束語

綜上所述，在當前日益嚴峻的環境以及資源形勢下，推動鋼鐵行業節能技術快速發展已經成為當前行業轉型重點方向。本文所研究的綜合精細原料煅燒技術以及熟料煅燒區域改良技術的新型鋼鐵冶金流程節能技術在實際應用過程中可以有效降低能耗，同時可以大幅提升鋼鐵產品生產效率，具有推廣應用意義。