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关于高炉炼铁工艺节能减排技术的研究

高虎

山东钢铁股份有限公司莱芜分公司生产管理部

摘要: 在我国社会经济发展过程中,钢铁行业发挥着重要的作用。随着钢铁行业不断地深入发展,环境问题随之引起重视,为了降低对于环境带来的影响,各种节能减排技术在钢铁行业得到了应用,对于降低能源消耗,实现环保的目标发挥着重要的作用。文章主要对高炉炼铁工艺环保措施进行了深入总结,同时重点对高炉炼铁的智能化与可视化工艺展开了深入研究和分析,以此来助力于我国钢铁行业的发展。
关键词: 高炉炼铁;工艺节能;减排技术
DOI:10.12721/ccn.2022.157056
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引言

随着人们思想的不断进步,对环境保护愈加重视,在改建社会过程当中非常注重使用环保材料的运用。钢铁行业发展规模不断扩大,虽然便利了人们的生活,但是在环境污染上并没有太大的改善,就此而言,钢铁行业的发展需要采取各种节能减排的措施,降低对环境的污染。

1.节能减排技术在高炉炼铁工艺中应用的价值

1.1降低能源消耗

在高炉炼铁生产过程中,焦炭是必不可少的原材料,其经济造价成本较高,而钢铁企业大量使用焦炭和烧结矿等原料,也是导致高炉炼铁能源消耗较大的主要原因。近年来随着科学技术的快速发展,钢铁企业在生产过程中也开始重视炼铁技术经济指标,以实现企业经济效益最大化。高炉喷吹煤粉等技术虽然在高炉炼铁过程中得到了广泛应用,但高炉炼铁的经济成本和燃料占比变化趋势较弱,而在高炉炼铁中应用节能减排技术,避免因片面追求钢铁含量而造成能耗激增,可以有效降低钢铁企业能源消耗巨大的问题[1]

1.2降低环境污染

节能减排技术主要包括节约物质资源和能源资源以及减少废弃物和环境有害物排放两大部分。在我国基础设施建设发展迅速的同时,为满足人们生产生活对钢铁产品的需求量,使得我国钢铁企业的生产规模不断扩大。但在高炉炼铁过程中会产生大量二氧化碳、二氧化硫等对大气环境具有污染性的废气、废水,其超过自然系统的自我净化能力,就会严重威胁人类赖以生存的环境。在高炉炼铁工艺中应用节能减排技术,优化高炉炼铁工艺流程,降低二氧化碳等有害物质的排放量,不仅能够降低其对环境的污染,还能有效保护自然生态平衡,在提高钢铁企业经济效益的同时,实现经济效益、社会效益和生态效益的协调发展。

2.高炉炼铁工艺节能减排新技术

2.1新型旋风除尘器

在传统煤炭除尘时,采用的是比较落后的除尘方式,通过重力除尘、湿法除尘、干法净化除尘等方式,这些除尘方式所采用的设备往往需要耗费大量的资金进行维护,操作过程比较繁琐,在运行过程当中容易出现故障。例如部分钢铁企业使用高炉炼铁生产时,引进肖夫塔设备,此设备主要是通过湿法除尘的方式降低粉尘危害。在实际操作过程当中,由于重力除尘效率极低,并且设备消耗较大,需要花费大量的资金对设备进行维护,不利于企业长期有效地发展炼铁。为了改变这样状况,在后续高炉炼铁过程当中采用旋风除尘的方式,旋风除尘的方式主要通过旋风除尘器和代维钟水净化设备。与传统的重力除尘方式相比,除尘效率大大提高,能源消耗以及资金消耗较。

2.2高炉干法除尘防腐技术

高炉干法除尘技术在钢铁行业中广泛运用,优势巨大。此方法最大优点可以降低12~15元/t的成本,但是如果不对此方法进行维护很容易出现管道腐蚀的状况。出现此状况之后,管道管理人员要及时采取应对措施。主要解决方法有两种。一是抑制腐蚀法。通过将耐腐蚀材料在重力除尘器或旋风除尘器到布袋除尘器的通道上喷涂厚度大约50mm,从而延长管道使用寿命,抑制腐蚀作用。二是化学抑腐法。部分钢铁企业采用煤气布袋除尘口喷洒石灰水,产生化学反应之后,通过旋流脱水技术进行水循环利用。

2.3喷吹天然气与煤粉的技术

早在上世纪60年代,一些发达国家在高炉炼铁中采用喷吹天然气技术,提高高炉炼铁效率。现阶段,天然气价格下调,为了节省钢铁企业的运营成本,大部分企业都采用喷吹天然气技术进行高炉炼铁。使用天然气进行高炉炼铁不仅节省了不可再生资源的使用,对高炉炼铁质量有很大幅度的提升[2]。根据喷吹天然气技术试验表明,在高炉炼铁过程当中喷吹天然气,可以有效降低高炉内热量波动,有效改善了炉内各种化学反应,因而提高高炉炼铁的稳定性及质量。

2.4烧结烟气治理技术

烧结烟气是钢铁行业中治理烟气污染重点。烧结烟气具有温度低、烟量大、污染物含量高且复杂的特点。现阶段,国家不断提倡绿色生活、低碳生活,对环境保护的标准也来越高,钢铁行业中烟气治理愈发困难,压力逐渐增加。在发达国家已经运用各种先进技术对烧结烟气进行治理,严格控制各种污染物排放量。治理烧结烟气的原理是减少污染物的产生,通过LEEP技术对烧结烟气进行治理,对烟气进行循环烧结,此技术应用后废气排放量减少45%,有效提高了环保质量,能源消耗减少了5kg/t,实现了节能原则。

3.高炉炼铁工艺中节能减排技术的应用对策

3.1创新节能减排技术

在高炉炼铁过程中污染严重、能耗较大的原因主要集中在焦化和烧结两步,因此在创新优化高炉炼铁工艺过程中,要加强对焦化和烧结的研究力度。新时期在科学信息技术快速发展的时代背景下,通过采用焦炉扩建,将其进行大型化、节能环保型的技术改造,既能实现大型化生产,又能利用先进的炉型结构、将四大车进行连锁的技术以及利用计算机技术进行炉温控制和低水分的焦息技术等,能够实现环保、低能耗的生产目标。另外在进行环境污染治理时,还可采用装煤除尘的先进技术手段,以有效控制烟尘和废水的零排放。

3.2优化焦比和燃料比

优化焦比和燃料比是指在高炉炼铁过程中将高炉焦比和燃料比进行科学、适当地降低处理,以降低燃料比,提高煤比,增强煤粉燃烧率。采用厚料层燃料分批次加入、高炉节能技术以及对其进行过筛改造等方式,来有效降低粉末的入炉量,不仅能够整体提升高炉冶炼技术,还能进一步改善煤气的利用条件。另外通过使用双预热技术等提高风温,保证喷煤量的温度条件适宜,也是保证将所有热量进行完全利用的重要途径。针对高炉炼铁二氧化碳、二氧化硫等污染物排放量过高的发展现状,钢铁企业要重视配套完善计量装置,在重点污染源产生区域排布监控设施,并充分利用信息技术实时交互的功能,逐步建立实时监测监控系统,全面提升钢铁企业高炉炼铁工艺中的节能减排信息化水平[3]

3.3降低加工工序消耗

节能减排技术在高炉炼铁中运用的主要目的之一便是降低能耗,实现企业效益最大化。当前企业为实现节能减排,通过提高鼓风机和高炉的匹配程度,在保证高炉使用寿命的基础上,减少高炉放风操作,既能增强炉料燃烧效果,又能降低鼓风机整体能耗。通过制冷站循环冷却系统的构建,结合不同的冶炼工艺,保证冷却水可以进行循环使用,并遵循清循环、污循环、除尘以及水渣循环的顺序,既能保证冷却水在运行过程中处于完全封闭状态,又能减少废水的排放量,保证有害气体不会直接进入到大气中,从而达到环境保护和节能减排的目的。

4.结束语

综上所述,随着环保压力逐年增加,高炉炼铁节能减排技术得到了推广,符合了可持续发展的战略要求,同时也成为全球关注的焦点问题。各个国家和地区正在不断对新技术进行开发,试图开发和研制出节能减排新技术,这对于提高高炉炼铁效率具有重要的作用。我国要给予节能减排技术足够的重视,并在具体实施过程中,要对当前技术不断进行完善和创新,实现高炉炼铁的智能化,注重新工艺的应用,以此提高高炉炼铁的效率,进而促进我国钢铁行业的可持续发展。

参考文献

[1]李克江,张建良,张亚鹏,等.基于节能减排思想分析炼铁工艺的发展[J].过程工程学报,2014(1):162-172.

[2]刘洪江.论铁矿石选矿技术进步对炼铁节能减排增效的重要意义[J].低碳世界,2016,(36):108-109.

[3]李克江,张建良,张亚鹏,等.基于节能减排思想分析炼铁工艺的发展[J].过程工程学报,2014(1):162-172.