鋼鐵冶金環保與節能技術探究

李 楚

（北京中冶設備研究設計總院有限公司，北京 100029）

根據調查得知，我國鋼鐵產量每年都在持續增加，我國鋼鐵產量多年來位居世界首位，2020年，在疫情等特殊因素的影響下，我國粗鋼產量首次突破了10億噸級大關。我國鋼鐵的生產過程以及生產技術特點，在經濟不斷發展的過程中主要污染源也來源于冶煉工業。因此在生產鋼鐵的過程中所產生的廢棄物只是通過簡單的粗處理就直接被排放，這正是給我國環境保護構成威脅的主要因素。我國進入21世紀后，人們對環境提高了重視程度，對我國工業節能減排的問題給予廣泛的關注，逐漸演變成人們關注的重點內容，這類問題現在已經對我國社會經濟健康穩定發展造成了一定的阻礙。因此如何從技術方面出發，整體提高我國鋼鐵冶金行業的生產能力，能否實現綠色生產直接關系到社會經濟是否能夠可持續發展，還關乎到我國國民的身心健康狀態，因此對鋼鐵冶金行業的綠色生產進行了探究，對于建設資源節約型、環境友好型的社會具有非常重要的意義。

1 鋼鐵冶金企業環保節能的意義

鋼鐵冶金行業本身就是一個會產生較高污染和能耗的行業。由于我國陸續頒布了各項環境保護和節能減排的相關政策，我國工業生產行業就越來越需要對自身的生產工藝進行改革創新，將工藝設計的方案進行優化升級，有效提高能源的二次利用率，有效減少污染物的產生，進而有效減少了污染物的排放力度。與此同時鋼鐵冶金行業還是一個具有較大競爭力的行業，需要在生產質量得到保證的情況下將生產效率進行提高，有效降低企業生產制造成本。然而鋼鐵冶金行業內的節能減排是實現這一目標的有效方法。所以相關企業為了保證其在行業內不斷增強自身競爭力的同時還要綠色健康、穩定有序的發展，鋼鐵冶金企業需要繼續加強節能環保的意識，進而實現可持續發展。

2 鋼鐵冶金企業發展現狀

2.1 存在較高的污染

目前我國工業鋼鐵冶煉行業中存在一個十分明顯的關于環境污染的問題，鋼鐵冶煉企業在的生產過程中會產生的大量廢氣廢水，這些廢棄物只是經過粗處理就排放到自然生態環境中，給我國環境造成了極大的危害，因此工業冶煉行業是我國目前在保護環境和節能減排策略實施過程中存在的最大的威脅，成為污染物產生的源頭。在國外有許多鋼鐵冶煉技術十分成熟的國家中，曾經也受到過環境被污染的痛苦，經過許多年的研究探索，目前基本上已經掌握了節能的相關技術，實現了能夠有效控制在冶煉生產過程中所產生的粉塵等廢棄物，然后充分使用二次利用的技術，有效的降低了給自然環境帶來的污染和危害。但是截止目前我國并未擁有成熟的節能技術，所以粉塵的有效控制技術在我國還沒有大力推廣，粉塵經過處理再進行二次利用的技術還未廣泛普及，所以對自然環境造成較大的污染。

2.2 存在較高的能耗浪費

除了對環境產生較大的污染，較低的能源利用率以及較大的能源消耗也是目前我國冶煉工業發展過程中面臨的一個十分重要的問題。查閱相關數據分析我們知道，2010年上半年中，中國大型冶煉企業的燃料比為518公斤/噸，然而2011年上半年則達到了520公斤/噸，同比增長了2公斤/噸。與2010年相比，有42家冶煉企業增加了燃料比率，有30家冶煉企業的燃料比率有所下降。站在能源消耗的角度而言，冶煉工程每噸消耗404.99千克標準煤，燒結工藝每噸消耗52.34千克標準煤。在2000年左右，國外冶煉技術十分發達的國家焦爐比就已經不足300千克/噸，燃料比不足500千克/噸。

3 我國冶金行業造成污染嚴重的原因分析

3.1 企業規模化建設不完善

我國的鋼鐵冶煉企業和國外的鋼鐵冶金企業都擁有較大的企業生產規模，但是中小鋼鐵冶金企業占據了較大的比例。我國進入一個全新的時代以來，國家對工業環境保護問題提高了重視程度，責令相關部門必須加強對工業冶煉行業中的環境保護力度，制定了許多關于保護環境的辦法以及促進節能減排的國家政策。目前我國工業中存在十分零散的中小型冶煉企業，從整體的層面而言，導致了我國鋼鐵冶煉行業中的環境保護和節能減排水平發展受到局限性，降低了節能減排水平。正是由于鋼鐵冶煉企業的布局較為零散，各自的發展水平都參差不齊，甚至還存在一小部分對節能減排新技術沒有任何了解的小型企業，所以在環保節能方面并沒有得到一定水平的提高發展，甚至有的技術落后的企業相較于技術發達國家而言，呈現出幾乎落后于發達國家二十年的狀態。

3.2 鋼鐵冶煉設備較為落后

從技術層面而言，我國鋼鐵冶煉企業的生產技術以及設備的大規模生產獲得了較大的進步，從節能減排的角度出發對鋼鐵冶金行業的保護環境節能減排技術提供了保障，但是和國外技術發達的國家和地區還是具有十分明顯的差距。我國的眾多企業中仍然采用的是大型的冶煉設備，這也是導致我國冶煉企業節能減排工作受到限制的一大因素。所以在日后的鋼鐵冶煉生產工作中，必須要從生產設備和生產技術入手，切實可行的幫助企業實現節能減排的目標。

3.3 欠缺先進的技術裝備

在我國鋼鐵冶煉行業中，先進的節能環保生產技術逐漸被帶入生產過程，以此讓人們提高對環境保護的意識，不斷加強對生產技術進行改革創新以及生產設備的更新換代力度，從一定程度上取得了較好的成效。但縱觀我國整個鋼鐵冶金工業，不論是從冶煉的技術以及工序上，還是從生產設備以及管理方法中，多多少少都存在許多問題，國家提出的節能環保口號沒有得到充分發揮，同時也無法滿足先進的節能環保的技術需要。尤其是行業內先進的前沿領域中，節能環保新技術以及新的設備設施并沒有在國內諸多冶煉企業獲得良好推廣和使用，這一點也造成我國冶煉行業的發展受到局限性，這也是我們國家在工業領域中開展的各項節能環保工作落后于國外擁有先進技術的發達國家之間產生差距的重點原因。

4 鋼鐵冶金行業實現環保節能策略

4.1 更新發展全新節能技術

通過實驗研究得知，在完整的冶煉生產鋼鐵的過程中，產生污染物以及消耗能源最多的兩個環節就是焦化過程以及燒結過程。所以完善創新生產技術就要從這兩個環節為切入點，在生產過程中查找對能源消耗過大以及對環境產生污染的步驟，并且根據這兩點內容有針對性的采取有效應對措施和手段。在創新改革生產技術方面，把創新的重點放在擴大焦爐規模中。例如，首先將國外已經研究成熟的節能設備以及技能技術引入我國，其中包括發達的爐架組裝和車聯動方法、低濕焦炭滅火技術、智能控制高爐溫度的技術等等。另外在此基礎上引入先進的煤載除塵工藝進行運用，此項工藝能夠將生產過程中所產生的廢棄污染物進行無害化處理以及實現循環使用的目的，這樣才能達到降低在焦化過程中出現的能源浪費問題，同時還能有效提高環境保護技術，使其得到大力發展。對于燒結過程，我國目前大多采用的是“厚層燃料分粒燒結”的技術，對材料層的厚度進行調節、混合物的顆粒大小以及增加對應的煤粉比例來有效減少固體燃料消耗的新過程。大型高爐生產過程中能夠十分清晰的反映出高爐的生產效率，因此對原有的高爐，根據具體的情況對高爐的平均容量進行調整，同時也提高了高爐的利用率。

4.2 有效提高能源利用率

實現能源利用率的提高可以通過對焦化比率進行優化。在利用高爐進行冶煉的過程中，產生能源消耗的主要途徑就是對燃料的消耗過程。因此必須要對此過程進行探索，將焦化比和燃料比降低的有效方法，以此來實現減少能源消耗的目標，與此同時還可以將能源消耗的比例降低到最低。根據實際的狀況降低焦化比和燃料比，首先需要在冶煉系統中運用現金的生產技術，把目前使用的機械設備替換成永達信燒結機，將燃料逐一添加，采用厚層操作方法等都是通過實踐得出的最為有效的方法。或者可以引入一種全新的無燒結節能環保冶煉技術，幫助冶煉企業從整體生提高自身的高爐煉鐵技術。同時為了焦炭和燒結的篩選效果得到有效提高，有效降低進入爐中的粉塵數量，能夠使高爐增加冶煉效率，進而提高了煤氣的使用條件。同時還可以將高爐的溫度適當提高，并且提供大型噴煤的必要條件，以此來實現高爐所產生的熱量得到百分之百的利用。由此可知，充分合理的利用目前現有的先進技術，可以幫助焦炭比得到有效降低以及煤比得到有效增加。

4.3 建立余熱回收機制

干熄焦技術是目前較多的冶煉企業使用的余熱回收機制技術，這項技術可以將生產過程產生的熱量進行有效回收處理，回收過程中能夠產生蒸汽或用于發電，切實有效的幫助企業減少了在傳統的操作過程中因為燒焦，給自然環境以及水源造成的污染，進而將焦炭質量得到良好的改善，同時將煉鐵過程中的能源進行了很好的二次利用，有效提高了利用率。同時還能對冷卻風余熱以及燒結過程中產生的煙氣進行二次回收利用，將余熱鍋爐裝置正確的安裝在環冷機入口的位置，將產生的熱廢氣再利用成為點火過程中的助燃氣體。

4.4 有效減少動力消耗

另外，實現能源消耗的降低還可以通過降低動力消耗的過程達到。比如，修改高爐鼓風機，通過對鼓風機的改造，實現和高爐的高度相同，此外還要適當的對鼓風機的排氣進行改造，進行這一步驟的主要目的是為了鼓風機在使用過程中降低一定的自身消耗。另外減少冷卻水的消耗還可以使用先進的技術手段實現，將冷卻水系統建立在制冷站中（制冷站與冷卻水排水系統不同），這樣做的目的是為了使冷卻水能夠得到更好的循環，有效提高了循環使用率，保證冷卻水始終保持著封閉的運行狀態。通過對以上步驟的改造，不但降低了工業生產過程中的廢水排放量，還能夠有效防止廢棄物對空氣所造成的污染，進一步貼近了冷卻廢水零排放的宗旨。

4.5 有效提高廢熱回收

對能源利用率的提高可以通過建立廢熱回收體系來實現。干焦淬火技術目前廣泛被冶煉企業所使用，它能夠在熱損失得到減少的同時防止出現污染水源的現象發生。在焦炭質量得到有效提高的同時還能夠提高節水效率。比如，在環式冷卻器的進口處可以安裝冷卻空氣以及燒結廢氣的余熱回收體系，環式冷熱廢氣中的蒸汽可以用于預熱燒結混合物中，熱廢氣可以用于助燃以及點火。

5 結語

綜上所述，在目前社會不斷發展的同時，市場經濟也得到了快速發展，在此過程中資源消耗以及環境污染已經嚴重影響了人們的生產生活和身心健康狀態，因此我們在社會進步的同時不得不面臨節能環保問題。我國社會經濟在快速發展中鋼鐵冶煉行業起到了巨大的助推作用，但是同時也造成能源消耗和環境污染的主要行業，因此必須要及時采取先進的技術手段，以此來實現行業整體的節能減排水平，不斷推進國家經濟以及社會的穩定、健康、可持續的發展。