高炉炼铁工艺节能减排技术探究

高炉炼铁工艺节能减排技术探究

陈路

  泰山科学技术研究院   271000

摘要：据统计数据表明：2020年，我国的粗钢产量达到10.65亿t，其中生铁产量为88752.4万t，钢铁产量与消费量均位列世界首位。而在这利好形势的背后，不得不看到，钢铁行业作为能源消耗密集型行业，节约能源与减少碳排放已经成为当下亟需面对与解决的问题。降低能源消耗、减少碳排放、保护自然生态环境是钢铁企业健康可持续发展的坚实保障，因此，在进入21世纪后，我国的钢铁生产企业在完成经济效益指标的同时，也将社会效益与生态效益纳入到企业的长远发展规划当中，不断对高炉炼铁工艺的节能减排技术进行创新与优化，并取得了良好的实际应用效果。

关键词：高炉；炼铁工艺；节能减排技术

引言

近年来，随着社会经济和工业部门的迅速发展，全球环境污染问题日益严重，减少二氧化碳排放一直是全球环境治理的优先事项。目前，我们每年的粗铁产量是世界上最高的，但它在生产过程中产生更多的二氧化碳，造成更严重的污染和环境损害。在节能、减排和环境保护概念的推动下，钢铁工业还开始致力于优化高速铁的创新工艺，积极应用减排和节能技术，以有效降低发展现状,由于钢铁企业分布相对分散，运营设备落后，节能、环保和技术概念应用不完善，高铁精炼过程尚未达到国家对污染物排放的要求。因此，深入研究和积极探索高铁炼制过程中节能减排技术的应用措施，对于改善区域环境、提高高铁炼制的经济效益和促进高铁的可持续发展具有重要作用。

1高炉炼铁工艺流程

高炉炼铁工艺技法简单、生产效率高、生产量大、能源消耗量低，在钢铁生产领域被普遍推广使用。其生产工艺流程为：首先将焦炭、矿石、烧结矿、球团矿等生产原料经过粉碎处理后，由皮带运输机直接运送至高炉料仓当中，并经过筛分与计量后输送至加热炉内；然后由高炉的下风口鼓入热风，使高炉内各种原料中的碳元素与热风发生燃烧反应，继而产生大量的一氧化碳与氢气等还原性气体；当高炉内的温度上升到一定区间范围后，高炉内的矿石将与还原性气体发生还原反应，这时矿石中的铁被还原出来；再经过熔化与渗碳工序，便形成铁水。在高炉炼铁生产过程中，生成的煤气经过重力除尘器的粗除尘工序与降温后，直接进入布袋除尘器进行精除尘，经过净化处理后的煤气通过管道直接供给烧结、炼钢、轧钢生产工序使用。

2高炉炼铁工艺节能减排技术开发的重要意义

钢铁工业迅速发展的一个重要因素是国民经济迅速发展，刺激了对钢铁材料的市场需求；增加国家对钢铁工业的固定投资；促进生产能力的提高；技术进步极大地推动了钢铁工业的发展。正是这些重要因素使我国得以完成铁的发展，但也给铁的发展带来了新的挑战。首先是能源消耗。焦炭是铁中最昂贵和最常用的原料，一直是钢铁工业最令人担忧的铁技术的经济指标。尽管近年来高炉喷煤等技术不断发展，但燃料份额没有显着下降，企业使用的油炸和焦炭量仍然是铁的最大能源消耗。还有环境污染问题。铁污染物集中在硫化物、氮化物和二氧化碳的污染物排放中。尽管与前几年相比污染物排放问题有所缓解，但铁作为一个污染严重的行业，继续加剧环境污染。由于能源消耗高，污染程度高，节能减排技术的发展。

3高炉炼铁工艺节能减排技术要点

3.1利用加压热风炉烟道废气作为煤粉喷吹的惰性气体

在高炉炼铁生产过程中，加压热风炉会产生大量的废气，如果直接将这些废气排出炉外，不仅会给自然生态环境造成污染，而且也会耗费大量能源，进而增加了炼铁生产成本。因此，随着近年来高炉喷煤技术的日渐纯熟，加压热风炉烟道废气完全可以扮演干燥剂的角色，同时，也可以利用废气的惰化作用来完成高炉喷煤工序，这样可以节省大量的煤气能源。其作用原理如下：加压热风炉烟道废气的主要成分包括φ（N）2=60%~66%，φ（CO）2=23%~30%，φ（H2O）=6%~8%，φ（O）2=0.10%~0.30%，φ（CO）=0~0.10%，φ（H2）=0.01%~0.15%。这些气体可以作为喷吹煤粉的惰性气体或者载气，比如以氮气成分为例，这种气体在经过吸入口简单的除尘与脱水处理之后，便可以直接作为喷煤载气使用，其惰化效果明显好于未经过处理的氮气。从废气的主要成分看，φ（CO2）达到23%以上，如果二氧化碳气体与煤粉中的碳优先发生反应，那么焦炭的气化反应将减弱，在这种情况下，焦炭自身的强度将得到有效保护。另外，由于二氧化碳气体在发生气化反应之前是处于吸热状态的，当该气体参加了还原反应以后，将放出大量的热，这就加快了还原反应速度，高炉内部也将同时获得高风温，进而对炼铁生产效率的提升起到很大帮助，并且这种工艺也能够最大限度地降低烟道废气的排放量。

3.2加压热风高炉烟道废气回收技术

高炉烟花循环利用可作为惰性气体在高炉喷煤，形成能量循环。随着铁的发展，这项技术在我国高铁节能方面取得了重要的中期技术进步，逐渐成熟。高压高炉炉膛废气回收技术的具体方法是在高炉炉膛废气进入炉膛后回收炉膛内的气体，回收后的气体通过一定程度的气体净化送到压缩机d压缩机的作用是加压烟气，实现气体压缩。压缩气体进入集中储集层，通过集中输出，可以完成煤粉喷雾功能，从而可以完成废气回收和煤粉喷雾应用。

3.3煤气干法布袋除尘技术要点

高炉煤气当中的一氧化碳含量较高，而在高炉炼铁生产当中，一氧化碳可以作为二次能源为其他冶炼工序提供充足的热量，经过计算，吨铁燃气所释放出的热量与180kg左右的标准煤所产生的热量相同，由此可以看出，对高炉煤气进行高效利用，可以节省大量的煤炭资源。而众所周知，一氧化碳的毒性较大，如果不经处理，直接用于炼铁生产，则极易埋下严重的安全风险隐患。因此，在使用高炉煤气之前，需要对其进行净化处理，以最大限度地降低有毒气体含量。一般情况下，处理高炉煤气的基本步骤为粗除尘后再经过精除尘工序，经过这两道处理工序后的气体含尘量（质量浓度）将降到5mg/m3以下，这样便可以直接供给热风炉进行二次利用。

3.4高炉干法除尘防腐技术

高炉煤气除尘方法在钢铁领域起着重要作用，具有许多应用优势。通过具体应用该方法，每吨铁的成本可以从12元/吨降低到15元/吨，但会出现管道腐蚀现象，一旦出现这种现象，就必须及时采取有效对策。首先，重力式或旋风式除尘器出口至织物除尘器入口的半净管道，以喷洒50毫米耐点腐蚀材料；其次，在除尘过程中，一些企业主要利用气袋除尘孔蒸发热水，使其能够作出化学反应，产生CaCl和CaSO4，然后结合实际要求，加入循环脱水装置和循环水。目前正在建造一个小型沉淀池，以回收固体沉积物，防止高炉煤气罐腐蚀。

结束语

目前，高炉炼铁工艺的节能减排技术类型呈现出多样化特点，尤其在炼铁工艺日渐纯熟的今天，钢铁生产企业对节能减排工作的重视力度也在不断加大，因此，各种新型的节能减排技术以及新型设备应运而生。在这一背景之下，钢铁生产企业应当积极响应国家提出的“节能降耗、绿色环保”的号召，进而实现经济效益与社会效益双丰收的美好愿景。

参考文献

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