孟慶煒
（南京鋼鐵聯(lián)合有限公司煉鐵事業(yè)部，江蘇 南京 210035）
摘 要：高爐煉鐵工藝簡(jiǎn)單生產(chǎn)量大，能夠帶來(lái)理想的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，成為了當(dāng)前鋼鐵生產(chǎn)領(lǐng)域中應(yīng)用頻率最高的煉鐵工藝。但是隨著節(jié)能減排、綠色環(huán)保理念的提出，鋼鐵產(chǎn)業(yè)正在積極推進(jìn)道路煉鐵工藝的優(yōu)化。從而降低碳消耗，達(dá)到節(jié)能的目的，保護(hù)生態(tài)自然環(huán)境。鑒于這種情況，文章針對(duì)高爐煉鐵工藝節(jié)能減排技術(shù)展開分析探討。
關(guān)鍵詞：高爐煉鐵；節(jié)能減排；廢氣；干法除塵
我國(guó)擁有較大的鋼鐵產(chǎn)量，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)具有重要影響。但是在促進(jìn)經(jīng)濟(jì)效益增長(zhǎng)的同時(shí)，鋼鐵行業(yè)帶來(lái)的環(huán)境污染和能源消耗問(wèn)題也逐漸嚴(yán)重。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，高爐煉鐵工藝也日漸完善，國(guó)內(nèi)很多大型鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)也開始進(jìn)行高爐噴煤制造系統(tǒng)的改進(jìn)工作，以此實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，降低對(duì)周邊環(huán)境的污染。因此，鋼鐵企業(yè)需要積極探討和應(yīng)用高爐煉鐵節(jié)能減排技術(shù)，為鋼鐵行業(yè)的發(fā)展提供有利條件。
1 高爐煉鐵節(jié)能減排技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀
由于經(jīng)濟(jì)和工業(yè)的快速發(fā)展，對(duì)鋼鐵和石油的生產(chǎn)需求日益增強(qiáng)。在生產(chǎn)過(guò)程中，空氣中排放的二氧化碳含量不斷增加，嚴(yán)重威脅了自然環(huán)境。雖然人們已經(jīng)提升了自然環(huán)境的保護(hù)意識(shí)，嘗試運(yùn)用新型能源，降低碳消耗，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。但在當(dāng)前情況下，鋼鐵領(lǐng)域的生產(chǎn)仍然會(huì)對(duì)自然環(huán)境造成一定的影響［1］。因此，鋼鐵行業(yè)要取得長(zhǎng)期發(fā)展，需及時(shí)更新和改進(jìn)當(dāng)前的應(yīng)用技術(shù)，實(shí)現(xiàn)鋼鐵領(lǐng)域的高產(chǎn)值和低消耗。為應(yīng)對(duì)這種情況，我國(guó)已出臺(tái)了一些政策方針，積極尋找恰當(dāng)資源，降低環(huán)境污染的同時(shí)帶動(dòng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。為保證鋼鐵領(lǐng)域能在經(jīng)濟(jì)發(fā)展過(guò)程中保持自身的地位，需要積極運(yùn)用高爐煉鐵節(jié)能減排技術(shù)。如今，這項(xiàng)技術(shù)已得到了更大范圍的應(yīng)用，但在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，仍然會(huì)出現(xiàn)技術(shù)水平不高及資金環(huán)境受限的問(wèn)題，嚴(yán)重影響了技術(shù)運(yùn)用的節(jié)能環(huán)保效果。鑒于這種情況，應(yīng)當(dāng)積極優(yōu)化和改進(jìn)相關(guān)技術(shù)，保持科學(xué)科技的運(yùn)用。進(jìn)而降低生產(chǎn)過(guò)程中造成的污染和負(fù)面影響，更好的實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的，促進(jìn)鋼鐵領(lǐng)域的長(zhǎng)期可持續(xù)發(fā)展。
2 高爐煉鐵節(jié)能減排技術(shù)
2.1 均勻放散煤氣回收技術(shù)
在進(jìn)行高爐煉鐵的時(shí)候，需要將焦炭和礦石從爐頂出裝入。爐頂裝料工序中所使用的冶煉容器會(huì)長(zhǎng)時(shí)間保持在高溫高壓狀態(tài)。而礦石和焦炭等混合料在裝入高爐之前會(huì)始終保持常溫常壓的狀態(tài)，當(dāng)混合料提升爐頂位置時(shí)，稱量罐需要對(duì)混合料進(jìn)行泄壓放散。完成這項(xiàng)工序之后，需要在爐內(nèi)進(jìn)行均勻布料，這個(gè)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生一定的高爐煤氣，高爐煤氣會(huì)在消音除塵作用下進(jìn)行排放。此時(shí)作業(yè)區(qū)域會(huì)產(chǎn)生較多的一氧化碳?xì)怏w，并且伴隨大量的粉塵。產(chǎn)生的煤氣釋放的熱量值會(huì)達(dá)到 3000 kJ/m3 ，造成了二次能源的大量消耗，違背了節(jié)能的目的，對(duì)鋼鐵行業(yè)的生產(chǎn)造成了一定經(jīng)濟(jì)損失。為了解決這種情況，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的，需要在爐頂裝料過(guò)程中，釋放的高爐煤氣進(jìn)行科學(xué)回收處理，回收裝置如圖 2 所示。
從圖 2 裝置中可以看出，這樣的煤氣回收裝置主要包括燃燒排放和回收入管網(wǎng)。當(dāng)煤氣進(jìn)入到回收入管網(wǎng)時(shí)，可以將其作為新能源進(jìn)行二次利用［2］。在進(jìn)行爐頂裝料的時(shí)候，由于燃?xì)夤芫W(wǎng)中的煤氣壓力值僅有10KPA，所以高爐稱料罐中仍然會(huì)存在很多煤氣。面對(duì)這樣的情況，如果開啟均壓放散閥會(huì)擁有較高的煤氣回收率，可以達(dá)到 95%以上。但如果運(yùn)用圖 2 所示的抽負(fù)壓裝置，煤氣的回收率則會(huì)進(jìn)一步升高，達(dá)到 100%，經(jīng)過(guò)一系列的實(shí)驗(yàn)可以證明這樣的回收裝置具有較高的可行性和科學(xué)性?；厥彰簹膺M(jìn)行再利用，降低廢氣排放，展現(xiàn)出節(jié)能環(huán)保的理念。
2.2 加壓熱風(fēng)爐煙道廢氣的處理技術(shù)
在當(dāng)前階段，熱風(fēng)爐煙道產(chǎn)生的廢氣經(jīng)常被用于干燥劑。在此同時(shí)，這種廢氣具有惰化作用，能夠?yàn)楦郀t噴煤的安全性給予保障。但是這種廢氣在處理過(guò)程中存在一定的問(wèn)題，主要分為兩方面：第一種是隨著高爐中氮?dú)夂吭黾樱郀t實(shí)際使用氮?dú)饬考s 2000 m3 /h。
如果煤氣不具有理想的凈化效果，單位時(shí)間內(nèi)會(huì)消耗氮?dú)饬繒?huì)大量增加。第二種，噴吹煙煤與無(wú)煙煤過(guò)程中，為了保證噴吹過(guò)程中的安全性。經(jīng)常會(huì)在噴吹、加壓、二次補(bǔ)吹等工作程序中使用氮?dú)?，這樣也會(huì)增加氮?dú)獾南牧?。因此為降低氮?dú)獾南牧?，需要將熱風(fēng)爐煙道廢氣進(jìn)行合理的利用，采取科學(xué)加壓處理，使其能夠替代氮?dú)膺M(jìn)行噴煤工序，具體工藝流程如圖 3 所示。
熱風(fēng)爐煙道廢氣主要有氧氣、一氧化碳、氫氣、二氧化碳、氮?dú)庖约八M成。在這些氣體當(dāng)中，氮?dú)獾暮渴亲罡叩?，占?jù)了廢氣總量的 60%以上。采用圖 2 中所示的節(jié)能減排技術(shù)產(chǎn)生的效果，可以從三個(gè)方面來(lái)體現(xiàn)：第一，將空氣加壓或者直接利用氮?dú)庾鳛閲娒狠d氣，不僅可以被用作普通的除塵裝置，而且惰化的效果也比純氮?dú)獾男Ч谩５诙?，熱風(fēng)爐煙道廢氣中二氧化碳含量為氮?dú)夂康囊话?。所以?dāng)二氧化碳與高爐內(nèi)的碳元素進(jìn)行接觸融合之后，將會(huì)起到還原劑的作用，這樣會(huì)減少二氧化碳的含量［3］。在此過(guò)程中，焦炭發(fā)生氣化反應(yīng)的頻率也會(huì)逐漸降低，焦炭強(qiáng)度值變化將會(huì)較為細(xì)微。第三，當(dāng)二氧化碳位于風(fēng)口前的位置時(shí)，通常會(huì)發(fā)生氣化反應(yīng)，在反應(yīng)過(guò)程中將會(huì)汲取大量的熱量，促進(jìn)間接還原反應(yīng)的速度，爐內(nèi)保持高溫濕，進(jìn)而達(dá)到了節(jié)能、降耗、減排的目的。
2.3 干法除塵系統(tǒng)煤氣回收引氣的溫度控制技術(shù)
在高爐煉鐵時(shí)，通常會(huì)采用濕法煉鐵工藝。這種工藝在煤氣回收過(guò)程中有較嚴(yán)苛的回收條件，送風(fēng)口全部著火才能實(shí)現(xiàn)回收并網(wǎng)。而干法布袋回收系統(tǒng)對(duì)高爐爐頂煤氣的溫度要求比較高，需保持在 100~250℃。在處于 100℃低溫狀態(tài)時(shí)，可以預(yù)防布袋表面出現(xiàn)結(jié)露的情況。在處于 250℃高溫狀態(tài)時(shí)，可以避免燒毀布袋。但是對(duì)于新開高爐來(lái)講，由于溫度上升速度比較慢，采用濕料開爐方法預(yù)熱所需時(shí)間將會(huì)比較長(zhǎng)，可能會(huì)達(dá)到 20 h。在預(yù)熱期間內(nèi)，高爐內(nèi)的煤氣會(huì)進(jìn)行大量排放。不僅會(huì)造成一定的經(jīng)濟(jì)損失，還會(huì)對(duì)周邊自然生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重的污染，違背了節(jié)能減排的目的。
針對(duì)干法布袋除塵工藝存在的問(wèn)題，技術(shù)人員需要進(jìn)行合理的處理。在送風(fēng)點(diǎn)火之前，預(yù)先向高爐內(nèi)出送冷風(fēng)。冷風(fēng)輸送的時(shí)間為 3~5 h，冷風(fēng)的溫度則處于100~200℃。通過(guò)這樣的處理，高爐內(nèi)的混合料將會(huì)快速吹干，此時(shí)再開啟高爐點(diǎn)火器，爐內(nèi)溫度和礦石等混合料的溫度則能快速升高，促進(jìn)高爐煤氣的回收速度和效率的提升。但是在這個(gè)過(guò)程中需要注意，由于帶風(fēng)裝料工序會(huì)產(chǎn)生很多粉塵，所以在進(jìn)行高爐煉鐵的過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)避免帶風(fēng)裝料操作。
2.4 改進(jìn)爐型降低污染氣體排放量
高爐煉鐵設(shè)備需要投入較高的成本，并且設(shè)備安裝流程較為復(fù)雜［4］。鋼鐵企業(yè)為節(jié)省經(jīng)營(yíng)成本，會(huì)運(yùn)用原來(lái)的高爐煉鐵設(shè)備。特別是原來(lái)的小型煉鐵高爐，排放的二氧化碳和其他有害氣體含量比較高。這樣不僅造成很大的生產(chǎn)能量消耗，也會(huì)對(duì)周邊自然生態(tài)環(huán)境造成污染。為促進(jìn)節(jié)能減排，降低污染氣體的排放，鋼鐵企業(yè)應(yīng)當(dāng)積極更新和改進(jìn)高爐煉鐵設(shè)備，不僅能夠帶來(lái)較為理想的生產(chǎn)效率，還能為企業(yè)帶來(lái)環(huán)保效率。雖然備前期投入成本比較高，但新型技術(shù)和設(shè)備發(fā)熱節(jié)能減排效果強(qiáng)。降低燃料比，從而降低碳消耗，達(dá)到節(jié)能的目的，將會(huì)為企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益帶來(lái)有利影響。
2.5 采用新型旋風(fēng)除塵器
隨著全球工業(yè)水平的不斷發(fā)展，越來(lái)越多的新型環(huán)保高爐煉鐵設(shè)備營(yíng)運(yùn)而生，我國(guó)大部分鋼鐵企業(yè)也逐漸開始引進(jìn)高爐煉鐵節(jié)能設(shè)備，使鋼鐵生產(chǎn)工作更加節(jié)能，并減低污染氣體的排放量。鋼鐵企業(yè)在進(jìn)行高爐煉鐵過(guò)程中，可以采用新型旋風(fēng)的除塵器，緩解鋼鐵企業(yè)的能量消耗，改善我國(guó)生態(tài)環(huán)境。但是鋼鐵企業(yè)在使用新型旋風(fēng)除塵器過(guò)程中還存在較多的問(wèn)題，需要鋼鐵企業(yè)采取針對(duì)性的解決措施，使新型旋風(fēng)除塵器在高爐煉鐵中更好的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。鋼鐵企業(yè)在采用新型旋風(fēng)除塵器進(jìn)行高爐練鐵時(shí)，所使用的新型旋風(fēng)除塵器都是由國(guó)外進(jìn)口的，部分進(jìn)口新型旋風(fēng)除塵器與高爐煉鐵工藝難以融合，使新型旋風(fēng)除塵器難以發(fā)揮的節(jié)能減排的作用。鋼鐵企業(yè)對(duì)高爐煉鐵技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新，加強(qiáng)新型旋風(fēng)除塵器與高爐煉鐵技術(shù)的融合，從而降低高爐煉鐵過(guò)程中產(chǎn)生的能量消耗，避免造成大量的能源消耗，有效改善生態(tài)環(huán)境。
2.6 廢棄爐渣循環(huán)再利用
廢棄爐渣循環(huán)在高爐煉鐵技術(shù)中應(yīng)用，并得到了較為明顯的節(jié)能減排效果。高爐煉鐵股過(guò)程中，主要使用的加熱燃料為煤炭，在煤炭燃燒后會(huì)產(chǎn)生大量的煤渣。工作人員一般會(huì)將廢棄煤渣進(jìn)行處理，造成了大量的熱量浪費(fèi)，還會(huì)加大高爐煉鐵的二氧化碳排放量，對(duì)環(huán)境產(chǎn)生較大的影響。高爐生產(chǎn)過(guò)程中，可以加強(qiáng)對(duì)廢棄爐渣的循環(huán)利用，能夠有效避免生產(chǎn)資源的浪費(fèi)，還會(huì)達(dá)到節(jié)能減排的目的，使高爐煉鐵減排技術(shù)水平得到提升。廢棄爐渣還存在較多的熱量，符合高爐煉鐵對(duì)熱量的要求，能夠保證鋼鐵材料的質(zhì)量。工作人員在煤炭燃燒后，可以將廢棄爐渣儲(chǔ)存收集，將其統(tǒng)一運(yùn)送到制定位置，在運(yùn)輸過(guò)程中，工作人員需要采取有效措施保證爐渣熱量，為鋼鐵企業(yè)節(jié)省更多的經(jīng)濟(jì)成本。
2.7 改進(jìn)爐型降低污染氣體排放量
鋼鐵企業(yè)在進(jìn)行高爐煉鐵的過(guò)程中，所需要的資金經(jīng)濟(jì)成本較高，高爐煉鐵設(shè)備安裝流程也較為復(fù)雜，更換節(jié)能環(huán)保設(shè)備需要鋼鐵企業(yè)加大資金成本的投入，無(wú)法保證鋼鐵企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。部分鋼鐵企業(yè)由于資金不足，高爐煉鐵設(shè)備更換不及時(shí)，使其造成了大量的經(jīng)濟(jì)成本消耗，不利于鋼鐵企業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展，也給我國(guó)生態(tài)環(huán)境造成了較大的經(jīng)濟(jì)損失。鋼鐵企業(yè)需要加大對(duì)高爐煉鐵設(shè)備更換資金的投入，將傳統(tǒng)的高爐煉鐵設(shè)備更換為節(jié)能環(huán)保設(shè)備，使高爐煉鐵生產(chǎn)過(guò)程中更加環(huán)保。如果小型鋼鐵企業(yè)資金不足，可以選擇直接更換爐型，將高爐煉鐵爐型更換為節(jié)能環(huán)保爐型，降低高爐煉鐵過(guò)程中能量的消耗，減低二氧化碳的排放量，為小型鋼鐵企業(yè)增加更多的經(jīng)濟(jì)效益。在進(jìn)行爐型更換時(shí)，鋼鐵企業(yè)可以選擇合適的環(huán)保爐型，更加符合鋼鐵企業(yè)的發(fā)展需求，能夠與其他高爐煉鐵設(shè)備配合適應(yīng)，使鋼鐵生產(chǎn)流程順利進(jìn)行。
2.8 采用新型煤氣調(diào)節(jié)閥
高爐煉鐵對(duì)溫度的要求較高，并且高爐煉鐵各個(gè)環(huán)節(jié)的要求較為嚴(yán)格，這樣才能保證高爐煉鐵質(zhì)量更高，為鋼鐵企業(yè)創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)效益。高爐煉鐵由于溫度較高，所需要的燃燒煤炭量較多，會(huì)產(chǎn)生較多的煤氣對(duì)生態(tài)環(huán)境造成污染嚴(yán)重，不利于鋼鐵企業(yè)可持續(xù)發(fā)展。針對(duì)這種情況，鋼鐵企業(yè)可采用新型的煤氣調(diào)節(jié)閥，控制煤氣排放量，以達(dá)到節(jié)能減排的目的。鋼鐵企業(yè)在對(duì)煤氣調(diào)節(jié)閥進(jìn)行改造時(shí)，需要根據(jù)煤氣實(shí)際排放量選擇合適的煤氣調(diào)節(jié)閥，使媒體調(diào)節(jié)閥能夠發(fā)揮節(jié)能減排的作用。煤氣調(diào)節(jié)閥主要由鐘型閥和液壓驅(qū)動(dòng)組成，能合理控制所產(chǎn)生的煤氣，達(dá)到更好的煤氣節(jié)能效果。高爐煉鐵工藝節(jié)能減排技術(shù)應(yīng)用，能改變鋼鐵企業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的高爐煉鐵方式，降低鋼鐵企業(yè)在高爐煉鐵過(guò)程中大量的能量消耗，減少有害氣體在空氣的中的排放量，促進(jìn)鋼鐵企業(yè)能夠持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展，改善我國(guó)生態(tài)環(huán)境。鋼鐵企業(yè)在未來(lái)發(fā)展過(guò)程中，可對(duì)高爐煉鐵技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新，不斷提高節(jié)能環(huán)保技術(shù)水平，更換的企業(yè)現(xiàn)有高爐煉鐵設(shè)備，使高爐煉鐵更加環(huán)保。
3 結(jié) 語(yǔ)
溫室效應(yīng)和日益嚴(yán)重的環(huán)境污染對(duì)人們的生存條件帶來(lái)了嚴(yán)重的負(fù)面影響。因此，如何在促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)，降低能源消耗、減輕環(huán)境污染，使地球維持良好的生活環(huán)境需要認(rèn)真思考。高爐煉鐵工藝節(jié)能減排技術(shù)的合理應(yīng)用可以降低廢氣排放，節(jié)能能源消耗，保護(hù)自然生態(tài)環(huán)境。不僅能夠帶來(lái)較好的經(jīng)濟(jì)效益，還能夠促進(jìn)鋼鐵行業(yè)的長(zhǎng)期發(fā)展。
參考文獻(xiàn)
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