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

吉庆文

（宝钢湛江钢铁有限公司    广东   湛江    52400）

摘要：钢铁行业在推动社会经济发展过程中作出巨大贡献，但以往钢铁行业的发展也伴随着高能耗与高污染，不仅对环境造成了严重破坏，而且不利于行业本身的可持续发展。近年来人们对环境问题的关注度不断提升，节能环保成为时代发展的主流趋势。在此背景下，钢铁行业也应加强对节能减排技术的应用，借助节能减排技术优化高炉炼铁工艺，实现钢铁生产的节能减排。基于此，本文就高炉炼铁工艺节能减排技术进行探究。

关键词：高炉炼铁工艺；气压力调节；节能减排技术；干法除尘

引言：近年来，环境问题越来越受到人们的关注，其中二氧化碳减排是控制温室效应的重要措施。钢铁生产过程中会排放大量的二氧化碳，为确保“双碳目标”的达成以及钢铁行业的可持续发展，应积极推动钢铁行业的节能减排。高炉炼铁工艺节能减排技术的应用，可以在保证钢铁生产效率的同时降低能耗与环境污染，对于改善高炉炼铁工艺以及实现钢铁行业的节能减排具有重要意义。

1炉顶装料过程中均压放散的煤气回收

在高炉生产过程中，需要不断从炉顶装进焦炭与矿石，由于高炉属于高温高压的冶炼容器，因此需要借助装料罐装料，并且装料过程中装料罐需要在泄压放散之后受料，在充压均压后布料。其中在泄压放散过程中排出的气体为高炉煤气，煤气虽然会经过消音除尘处理，但依然含有一定的灰尘以及毒性，会对大气造成一定的污染。另外，排入大气的煤气还含有一定的热能，随着煤气的排放，会造成一定的能源浪费。针对这种情况，可以借助煤气回收装置对高炉装料均压放散过程中的煤气进行回收。应用该装置可以回收95%左右的煤气，如果借助抽负压装置则可以100%回收煤气[1]。借助该装置既能避免煤气排放造成环境污染，也实现了能源的回收再利用，是实现钢铁生产节能减排的有效措施。

图1高炉装料均压放散过程的煤气回收装置

2加压热风炉烟道废气作为煤粉喷吹用惰性气体

    在高炉喷吹煤粉的制粉系统过程中，热风炉烟道废气可以起到惰化以及干燥剂的作用，其在节能以及保障高炉喷煤安全方面发挥了至关重要的作用。虽然这方面技术已经比较成熟，但依然存在一定的问题和不足。随着高炉炼铁工艺的发展，高炉炼铁过程中对氮气的用量越来越多，但是氮气资源以及氮气压缩机配置能力有限，进而会引发喷煤用氮气以及高炉用氮气不平衡的问题。在高炉用氮气以及喷煤用氮气均大幅度增加的情况下，容易出二次相互争用氮气的情况，可以应用加压热风炉烟道废气作为煤粉喷吹用惰性气体，这既能减少炼铁过程中氮气的用量，也能避免喷煤与高炉争用氮气。热风炉烟道废气主要成本包括水蒸气、氧气、二氧化碳、氮气、一氧化碳以及氢气等，可以用作喷吹煤粉的惰性气体，只需对其进行简单的脱水和除尘便可以用于喷煤，并且在惰化效果方面要优于氮气。另外，烟道废气中有约30%的二氧化碳，相较于氮气，应用烟道废气喷煤，在进入高炉后会与高炉中的碳发生反应。这样一来，既能减少炼铁过程中二氧化碳的排放量，也能节约还原剂成本。除此之外，二氧化碳优先与煤粉中的碳发生气化，可以对焦炭气化反应起到一定的抑制作用，有助于提升焦炭的强度。在风口前二氧化碳发生气化反应，并在此过程中吸热，在高炉中上部参加间接还原，并在此过程中放热，不仅有利于发展间接还原，而且对进一步使用高风温也十分有利。喷煤过程中带入的气体有限，因此应用烟道废气代替氮气喷煤并不会对高炉冶炼形成造成过大的影响。

3煤气干法除尘系统煤气回收引气时的温度控制

    高炉大修或新建高炉开炉，多借助布袋干法煤气回收系统回收煤气。应用该系统对炉顶煤气温度有较高的要求。通常需要在炉顶温度达到100-250摄氏度时才能回收煤气。如果温度过低，则容易出现结露黏布袋的问题，如果温度过高，则容易出现烧布袋的现象。新开高炉炉顶升温速度较慢，通常需要在着火后的15小时左右才能使炉顶煤气温度达到回收要求。在湿料开炉的情况下，炉顶煤气升温速度更慢，有时甚至需要在着火后的20小时之后才能达到煤气回收要求[2]。这样一来便会导致大量的高炉煤气被排放到大气之中，不仅造成严重的资源浪费，而且还会对大气造成严重的污染。针对这种情况，可以在点火之前送冷风，使料柱更加干燥，以便增加点火后升温的速度。但是这种方式会导致炉顶排出大量的粉尘，对环境不利，因此不推荐采用这种方式。在煤气回收过程中，在送风风口全部着火以及料柱中的氧气全部干净的情况下便可以进行煤气回收，无需过度关注布袋揭露黏结的问题。布袋结露需要煤气中的温度以及水蒸气浓度同时满足相关条件，任何一方面条件不满足便会不出现布袋结露问题。大量研究与实践表面在炉顶温度高于30摄氏度的情况下便可以回收煤气，以此来减少煤气的排放，降低对环境造成的污染，同时随着煤气回收量的提升，也能起到更好的节能效果。

4高炉干法除尘的防腐技术

    借助干法除尘的方式净化高炉煤气不仅可以帮助企业节约水资源，而且还具有降低污染、提高风温等方面的优势。但应用该方法也存在管道容易被腐蚀的问题，之所以会出现这种状况，主要原因在于高炉煤气中含有氯离子、水蒸气和硫离子，氯离子、硫离子在与水蒸气结合之后会生成次硫酸以及盐酸，次硫酸和盐酸具有腐蚀性，会对管道造成一定的腐蚀，甚至还会对后续生产工序造成一定的影响。针对这种情况应借助相应的防腐技术解决管道腐蚀问题。如在除尘器出口至布袋除尘器入口的半净煤气管道上喷涂50毫米的耐材，以此来防止点蚀

[3]。也可以在除尘口位置雾化喷洒石灰水，使其生成氯化钙以及亚硫酸钙，然后再借助脱水装置以及沉淀池对固体物回收。通过这种方式也能有效解决高炉干法除尘过程中的管道腐蚀问题。

5新型旋风除尘器的应用

    在高炉炼铁过程中，以往会借助肖夫水洗净化设备以及国外旋风除尘器进行煤气处理以及干法净化除尘。这些设备不仅自身的成本较高，而且还具有调节难度大、运行成本高、维护费用高等方面的不足，同时还存在耐磨块掉落对卸灰系统造成堵塞的问题。针对这种情况，在高炉炼铁过程中应逐渐淘汰旋风除尘的方式，改用干法除尘，并借助新型旋流除尘器除尘。相较于传统的重力除尘器，新型旋流除尘器的直径更小，其直径仅为前者的50%左右，但除尘效果却能提升75%-85%左右，同时还有助于延长布袋的使用寿命。由此可见，新型旋流除尘器的应用效果十分显著，不仅克服了传统设备存在的弊端和不足，而且能够降低企业成本，更好地保障除尘效果，有助于企业节能减排目标的达成。

结束语：

    以往钢铁行业始终扮演着能耗与污染大户的角色，在可持续发展战略要求下，钢铁生产的节能减排受到了广泛关注。钢铁行业应加强对节能减排技术的应用，降低生产过程中的能耗与污染，实现自身的可持续发展。高炉炼铁节能减排技术的应用，进一步优化了高炉炼铁工艺，能够在保证生产效率的同时降低能耗与污染，对于提升经济与环境效益具有重要意义。

参考文献：

[1]刘然,张智峰,刘小杰等.低碳绿色炼铁技术发展动态及展望[J].钢铁,2022,57(05):1-10.

[2]孙敏敏,宁晓钧,张建良等.炼铁系统节能减排技术的现状和发展[J].中国冶金,2018,28(03):1-8.

[3]汤清华,王宝海,张洪宇等.高炉炼铁工艺节能减排新技术[J].炼铁,2015,34(04):1-3.