孟庆炜
（南京钢铁联合有限公司炼铁事业部，江苏 南京 210035）
摘 要：高炉炼铁工艺简单生产量大，能够带来理想的经济指标，成为了当前钢铁生产领域中应用频率最高的炼铁工艺。但是随着节能减排、绿色环保理念的提出，钢铁产业正在积极推进道路炼铁工艺的优化。从而降低碳消耗，达到节能的目的，保护生态自然环境。鉴于这种情况，文章针对高炉炼铁工艺节能减排技术展开分析探讨。
关键词：高炉炼铁；节能减排；废气；干法除尘
我国拥有较大的钢铁产量，对国民经济具有重要影响。但是在促进经济效益增长的同时，钢铁行业带来的环境污染和能源消耗问题也逐渐严重。随着科学技术的发展，高炉炼铁工艺也日渐完善，国内很多大型钢铁生产企业也开始进行高炉喷煤制造系统的改进工作，以此实现节能减排，降低对周边环境的污染。因此，钢铁企业需要积极探讨和应用高炉炼铁节能减排技术，为钢铁行业的发展提供有利条件。
1 高炉炼铁节能减排技术的应用现状
由于经济和工业的快速发展，对钢铁和石油的生产需求日益增强。在生产过程中，空气中排放的二氧化碳含量不断增加，严重威胁了自然环境。虽然人们已经提升了自然环境的保护意识，尝试运用新型能源，降低碳消耗，实现节能减排。但在当前情况下，钢铁领域的生产仍然会对自然环境造成一定的影响［1］。因此，钢铁行业要取得长期发展，需及时更新和改进当前的应用技术，实现钢铁领域的高产值和低消耗。为应对这种情况，我国已出台了一些政策方针，积极寻找恰当资源，降低环境污染的同时带动国民经济的发展。为保证钢铁领域能在经济发展过程中保持自身的地位，需要积极运用高炉炼铁节能减排技术。如今，这项技术已得到了更大范围的应用，但在实际应用过程中，仍然会出现技术水平不高及资金环境受限的问题，严重影响了技术运用的节能环保效果。鉴于这种情况，应当积极优化和改进相关技术，保持科学科技的运用。进而降低生产过程中造成的污染和负面影响，更好的实现节能的目的，促进钢铁领域的长期可持续发展。
2 高炉炼铁节能减排技术
2.1 均匀放散煤气回收技术
在进行高炉炼铁的时候，需要将焦炭和矿石从炉顶出装入。炉顶装料工序中所使用的冶炼容器会长时间保持在高温高压状态。而矿石和焦炭等混合料在装入高炉之前会始终保持常温常压的状态，当混合料提升炉顶位置时，称量罐需要对混合料进行泄压放散。完成这项工序之后，需要在炉内进行均匀布料，这个过程中会产生一定的高炉煤气，高炉煤气会在消音除尘作用下进行排放。此时作业区域会产生较多的一氧化碳气体，并且伴随大量的粉尘。产生的煤气释放的热量值会达到 3000 kJ/m3 ，造成了二次能源的大量消耗，违背了节能的目的，对钢铁行业的生产造成了一定经济损失。为了解决这种情况，进一步实现节能的目的，需要在炉顶装料过程中，释放的高炉煤气进行科学回收处理，回收装置如图 2 所示。
从图 2 装置中可以看出，这样的煤气回收装置主要包括燃烧排放和回收入管网。当煤气进入到回收入管网时，可以将其作为新能源进行二次利用［2］。在进行炉顶装料的时候，由于燃气管网中的煤气压力值仅有10KPA，所以高炉称料罐中仍然会存在很多煤气。面对这样的情况，如果开启均压放散阀会拥有较高的煤气回收率，可以达到 95%以上。但如果运用图 2 所示的抽负压装置，煤气的回收率则会进一步升高，达到 100%，经过一系列的实验可以证明这样的回收装置具有较高的可行性和科学性。回收煤气进行再利用，降低废气排放，展现出节能环保的理念。
2.2 加压热风炉烟道废气的处理技术
在当前阶段，热风炉烟道产生的废气经常被用于干燥剂。在此同时，这种废气具有惰化作用，能够为高炉喷煤的安全性给予保障。但是这种废气在处理过程中存在一定的问题，主要分为两方面：第一种是随着高炉中氮气含量增加，高炉实际使用氮气量约 2000 m3 /h。
如果煤气不具有理想的净化效果，单位时间内会消耗氮气量会大量增加。第二种，喷吹烟煤与无烟煤过程中，为了保证喷吹过程中的安全性。经常会在喷吹、加压、二次补吹等工作程序中使用氮气，这样也会增加氮气的消耗量。因此为降低氮气的消耗量，需要将热风炉烟道废气进行合理的利用，采取科学加压处理，使其能够替代氮气进行喷煤工序，具体工艺流程如图 3 所示。
热风炉烟道废气主要有氧气、一氧化碳、氢气、二氧化碳、氮气以及水组成。在这些气体当中，氮气的含量是最高的，占据了废气总量的 60%以上。采用图 2 中所示的节能减排技术产生的效果，可以从三个方面来体现：第一，将空气加压或者直接利用氮气作为喷煤载气，不仅可以被用作普通的除尘装置，而且惰化的效果也比纯氮气的效果更好。第二，热风炉烟道废气中二氧化碳含量为氮气含量的一半。所以当二氧化碳与高炉内的碳元素进行接触融合之后，将会起到还原剂的作用，这样会减少二氧化碳的含量［3］。在此过程中，焦炭发生气化反应的频率也会逐渐降低，焦炭强度值变化将会较为细微。第三，当二氧化碳位于风口前的位置时，通常会发生气化反应，在反应过程中将会汲取大量的热量，促进间接还原反应的速度，炉内保持高温湿，进而达到了节能、降耗、减排的目的。
2.3 干法除尘系统煤气回收引气的温度控制技术
在高炉炼铁时，通常会采用湿法炼铁工艺。这种工艺在煤气回收过程中有较严苛的回收条件，送风口全部着火才能实现回收并网。而干法布袋回收系统对高炉炉顶煤气的温度要求比较高，需保持在 100~250℃。在处于 100℃低温状态时，可以预防布袋表面出现结露的情况。在处于 250℃高温状态时，可以避免烧毁布袋。但是对于新开高炉来讲，由于温度上升速度比较慢，采用湿料开炉方法预热所需时间将会比较长，可能会达到 20 h。在预热期间内，高炉内的煤气会进行大量排放。不仅会造成一定的经济损失，还会对周边自然生态环境造成严重的污染，违背了节能减排的目的。
针对干法布袋除尘工艺存在的问题，技术人员需要进行合理的处理。在送风点火之前，预先向高炉内出送冷风。冷风输送的时间为 3~5 h，冷风的温度则处于100~200℃。通过这样的处理，高炉内的混合料将会快速吹干，此时再开启高炉点火器，炉内温度和矿石等混合料的温度则能快速升高，促进高炉煤气的回收速度和效率的提升。但是在这个过程中需要注意，由于带风装料工序会产生很多粉尘，所以在进行高炉炼铁的过程中，应当避免带风装料操作。
2.4 改进炉型降低污染气体排放量
高炉炼铁设备需要投入较高的成本，并且设备安装流程较为复杂［4］。钢铁企业为节省经营成本，会运用原来的高炉炼铁设备。特别是原来的小型炼铁高炉，排放的二氧化碳和其他有害气体含量比较高。这样不仅造成很大的生产能量消耗，也会对周边自然生态环境造成污染。为促进节能减排，降低污染气体的排放，钢铁企业应当积极更新和改进高炉炼铁设备，不仅能够带来较为理想的生产效率，还能为企业带来环保效率。虽然备前期投入成本比较高，但新型技术和设备发热节能减排效果强。降低燃料比，从而降低碳消耗，达到节能的目的，将会为企业经济效益带来有利影响。
2.5 采用新型旋风除尘器
随着全球工业水平的不断发展，越来越多的新型环保高炉炼铁设备营运而生，我国大部分钢铁企业也逐渐开始引进高炉炼铁节能设备，使钢铁生产工作更加节能，并减低污染气体的排放量。钢铁企业在进行高炉炼铁过程中，可以采用新型旋风的除尘器，缓解钢铁企业的能量消耗，改善我国生态环境。但是钢铁企业在使用新型旋风除尘器过程中还存在较多的问题，需要钢铁企业采取针对性的解决措施，使新型旋风除尘器在高炉炼铁中更好的应用，实现节能减排。钢铁企业在采用新型旋风除尘器进行高炉练铁时，所使用的新型旋风除尘器都是由国外进口的，部分进口新型旋风除尘器与高炉炼铁工艺难以融合，使新型旋风除尘器难以发挥的节能减排的作用。钢铁企业对高炉炼铁技术进行创新，加强新型旋风除尘器与高炉炼铁技术的融合，从而降低高炉炼铁过程中产生的能量消耗，避免造成大量的能源消耗，有效改善生态环境。
2.6 废弃炉渣循环再利用
废弃炉渣循环在高炉炼铁技术中应用，并得到了较为明显的节能减排效果。高炉炼铁股过程中，主要使用的加热燃料为煤炭，在煤炭燃烧后会产生大量的煤渣。工作人员一般会将废弃煤渣进行处理，造成了大量的热量浪费，还会加大高炉炼铁的二氧化碳排放量，对环境产生较大的影响。高炉生产过程中，可以加强对废弃炉渣的循环利用，能够有效避免生产资源的浪费，还会达到节能减排的目的，使高炉炼铁减排技术水平得到提升。废弃炉渣还存在较多的热量，符合高炉炼铁对热量的要求，能够保证钢铁材料的质量。工作人员在煤炭燃烧后，可以将废弃炉渣储存收集，将其统一运送到制定位置，在运输过程中，工作人员需要采取有效措施保证炉渣热量，为钢铁企业节省更多的经济成本。
2.7 改进炉型降低污染气体排放量
钢铁企业在进行高炉炼铁的过程中，所需要的资金经济成本较高，高炉炼铁设备安装流程也较为复杂，更换节能环保设备需要钢铁企业加大资金成本的投入，无法保证钢铁企业的经济效益。部分钢铁企业由于资金不足，高炉炼铁设备更换不及时，使其造成了大量的经济成本消耗，不利于钢铁企业的稳定发展，也给我国生态环境造成了较大的经济损失。钢铁企业需要加大对高炉炼铁设备更换资金的投入，将传统的高炉炼铁设备更换为节能环保设备，使高炉炼铁生产过程中更加环保。如果小型钢铁企业资金不足，可以选择直接更换炉型，将高炉炼铁炉型更换为节能环保炉型，降低高炉炼铁过程中能量的消耗，减低二氧化碳的排放量，为小型钢铁企业增加更多的经济效益。在进行炉型更换时，钢铁企业可以选择合适的环保炉型，更加符合钢铁企业的发展需求，能够与其他高炉炼铁设备配合适应，使钢铁生产流程顺利进行。
2.8 采用新型煤气调节阀
高炉炼铁对温度的要求较高，并且高炉炼铁各个环节的要求较为严格，这样才能保证高炉炼铁质量更高，为钢铁企业创造更多的经济效益。高炉炼铁由于温度较高，所需要的燃烧煤炭量较多，会产生较多的煤气对生态环境造成污染严重，不利于钢铁企业可持续发展。针对这种情况，钢铁企业可采用新型的煤气调节阀，控制煤气排放量，以达到节能减排的目的。钢铁企业在对煤气调节阀进行改造时，需要根据煤气实际排放量选择合适的煤气调节阀，使媒体调节阀能够发挥节能减排的作用。煤气调节阀主要由钟型阀和液压驱动组成，能合理控制所产生的煤气，达到更好的煤气节能效果。高炉炼铁工艺节能减排技术应用，能改变钢铁企业发展现状，转变传统的高炉炼铁方式，降低钢铁企业在高炉炼铁过程中大量的能量消耗，减少有害气体在空气的中的排放量，促进钢铁企业能够持续稳定发展，改善我国生态环境。钢铁企业在未来发展过程中，可对高炉炼铁技术进行创新，不断提高节能环保技术水平，更换的企业现有高炉炼铁设备，使高炉炼铁更加环保。
3 结 语
温室效应和日益严重的环境污染对人们的生存条件带来了严重的负面影响。因此，如何在促进经济发展的同时，降低能源消耗、减轻环境污染，使地球维持良好的生活环境需要认真思考。高炉炼铁工艺节能减排技术的合理应用可以降低废气排放，节能能源消耗，保护自然生态环境。不仅能够带来较好的经济效益，还能够促进钢铁行业的长期发展。
参考文献
［1］张强.高炉冶炼炼铁技术工艺及应用探究［J］.冶金管理， 2021，（7）：9+30.
［2］张广杰.高炉炼铁工艺节能减排新技术［J］.冶金管理，2020， （11）：213.