绿色高炉炼铁技术探讨

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1高炉炼铁流程动态

在相当时空范围内，在钢铁生产中，生产过程是一个物质流、能量流以及与之相关联的信息流的动态演变过程。高炉内的能量流动由可见的铁元素物体、能量和促进反应的网络体系组成，是一个复杂的生产单元，是一个铁素物质流、能量流和网络信息流相结合的流程生产单元，其生产要素并非静止和单独的，而是多个生产单元、多个界面动态-有序操作的动态结合。

2当前高炉炼铁管控体系

铁－焦－球－烧的综合控制系统应建立以高炉为单位的发展理念。在总体发展计划中，提出了铁元素物质流、能量流和信息流的协调发展思路，为实现最优的物流路径、最大的能源利用、技术资讯的即时动态追踪、最大的空间生产力、最小的环保、最优的环境控制系统。

3绿色高炉炼铁发展

3.1绿色材料

（1）配置材料厂。高炉精料技术不仅是从原料的粒度、强度、冶金性能等方面进行的，而是要从环境保护的角度来考虑。对绿色一体化物料的控制与管理，反映出钢铁企业在采购中的资源分配和对原料的认识。近年来，我国已建成的大型钢铁企业均配备了较为完善的综合环保料场，比如：湛江、山钢、国丰搬迁、河钢乐亭等。当然，由于各炼钢厂所在区域的差异，其外在条件也有很多限制，所以，对钢铁企业的资源配置和使用程度存在差异，必须根据实际情况，对钢铁企业进行有效的运营和管理。根据企业内铁前系统各生产单元的分布，合理选择原材料，总结了具有特色的。（2）优化高比例球团矿炉料结构。综上所述，高炉进炉球团占一半以上，进料品位在6成以上。球团矿石在理论上一般比烧结矿石高8%，在高炉冶炼中，每增加1%的冶炼品位，减少1.5%的燃料比例，增加2.5%的生铁，减少1.5%的污染，从而实现了节能和减少污染的目的。通过对欧美部分地区的数据分析及国外报道，发现在上个世纪后期，由于环保和碳排放量的限制，某些国家的高炉都已完成了球团化。建议不同钢铁企业要结合各自发展特征和技术应用的特点，逐步建立多元化的钢铁结构，并逐步降低烧结矿石的入炉比例，实现适应多种炉料的结构，能处理烧结型矿、球团类型矿、块状况、复合型矿块，能处理结构简单的废弃钢材，还原出一些铁材料，对绿色高炉的发展起到了推动作用。

3.2延长高炉使用寿命

第一代炉役指高炉使用寿命为15年，在高炉一代炉役期间，其生产容量必须在10000t或更多。合理的炉型是保证炉龄的根本，其炉型设计要遵循回归分析原理，并结合国内外高比例球团矿体的熔炼特性，进行优化设计。它的基本特征是：（1）通过合理地增加死铁，降低循环对炉内壁橡胶区的作用，h0=24.3%。（2）矮胖炉体，加强了高炉的熔炼，使其高径率达到2.2。（3）采用降低高炉腹角值的方法，使高炉炉膛角度降低75.964度，增加了煤层的通气率，使煤层的流动分配得到了明显的改善。（4）针对高比重球团矿的熔炼特点，设计出具有转折的炉身结构，以使球团物料得到更好的布料，从而使其更适合生产。（5）高品质大型炭砖（采用西格里高品质超微孔碳砖）与刚玉陶瓷杯组成的橡胶区及炉底板的长寿型耐火材料。（6）安装精密热电偶，监控炉底炉缸的耐材温度、炉缸部位的冷却液和炉膛内的温度差异，采用炉底炉缸冲模的实时监控，利用专家系统进行模型分析，为今后的技术工作提供可靠的技术资料，保证今后的安全生产。通过对炉役中期和后期的分期调节，延长了炉龄。

3.3热风技术

高风温技术是目前绿色高炉技术发展的主要技术，其设计温度1250~1300℃。热风炉的双侧拱顶结构，其顶部完全脱离主壁，燃烧器完全脱离拱顶，利用高效板式热交换器来加热煤气和燃烧气体。其技术特征有：（1）采用抗高温铸造的炉箅子和支柱，将热风炉排出的烟气升温至450~500℃，可减少40~50℃的温差，从而有效地改善了加热炉的送风温度［2］。（2）高效板式换热器采用双重加热方式，使热煤气和助燃空气加热，加热至200~250℃，使热风炉拱顶温度维持在1380~20℃左右，以避免高温下的热风炉拱顶出现晶间性侵蚀，从而有效地减少NOx和CO2的排放量。采用仅燃烧高炉煤气的方式，将送风温度设定在1250℃以上。（3）对热风炉的燃烧机制进行了深入地探讨，并完善烧炉过程。从热传递与储存机理入手，对热烟气的均匀分布进行研究，使用高效直径为Φ25mm的格子砖，以增大储热量，减小拱顶和送风温差，实现温度平衡。（4）高辐射覆层技术是一种有效的节约能源技术，它可以通过增加材料的表面发射率来增加辐射换热。在蓄热体上镀上一种高发射率的材料，可以加强热风炉体与蓄热体、蓄热体和空气的传热，从而达到节能、降低能耗的目的。（5）改进了热风管系的结构，采用了无过热-低应力的结构，改进了热风炉的拉杆系统，合理设置热风炉补偿装置，热风出口、热风支管三岔口、热风围管三岔口均采用复合砖，可有效地解决热风管局部砖掉落现象，避免出现过热部位，减少密封性问题。

3.4富氧喷煤技术

富氧喷煤技术在金属冶炼，降低排放，减少能耗等方面的应用，是绿色高炉冶炼技术的主要发展趋势。高炉含氧量提高1%，煤比增加20~25kg/t，可使高炉的产量提高3%左右。提高含氧量可以提高高炉的理论燃烧温度，煤粉燃烧速率、煤粉喷射速率、减少焦比、节省冶炼费用。现代化的高炉都是以200kg/t，乃至250kg/t的方式来配备磨机和喷吹系统，以达到较高的比例。根据现有的原料情况，经过充分考虑，最终得出了富氧率3.5%和煤比180kg/t的结论。此外，近年来，随着我国高炉技术的不断发展，我国一些地区的高炉富氧率已达到8%~10%，俄罗斯耶弗拉兹钢铁公司的炼铁厂，其富氧率更是高达13%~16%。未来要继续跟进发展高富氧工艺，并做好高富氧条件下高炉熔炼效果的基础工作，并制定出相应的喷煤-高风温度与富氧相关联的评价指标，以防止炼钢厂一味地追逐单一的高炉技术参数。

4绿色生产技术

4.1顶压煤气回收

采用炉顶均压气体全回收工艺，其理论回收率约为99%，能有效地解决废气产生的噪声、粉尘、废气等污染问题。深入探讨了炉顶排放气体的回收技术，以期尽早实现炉顶洁净气体回收的稳定目标。

4.2INBA法渣处理

（1）冲渣循环水中的细渣数量与冲渣的粒径有关，因此，冲渣的粒度直接影响到设备的正常稳定运行。由于料粒太大，料液中水分含量较高，造成了大量的残渣，造成输送带不能及时运输，堆置转筒被掩埋。颗粒太小，转鼓滤出的水变得很混杂，而且在冷却塔、集水槽、热水池等处沉淀淤积，使泵体及管路的磨损，负载增加，导致泵的叶片堵塞，滤芯破损。水渣的粒度与冲制水压、水流量、水温、渣中的化学组成等因素密切相关，其中，水压是影响这4项指标的重要因素。将冲渣水压调节在0.2~0.3MPa范围内，可以避免出现气泡、高渣量的缺点。（2）在热水池底部沉积渣液，会导致冲渣泵、管道、阀门等磨损，并造成颗粒化箱的堵塞，导致系统出现安全隐患。合理地减小冲渣量和给水压力可改善炉渣颗粒大小，也可调节转鼓滤网的过滤精度，但从源头上来说，还没有更好的办法。为解决这一问题，马钢2高炉进行了INBA渣的相应工艺方案的改进，即去掉收集水池和循环水泵，并在转鼓下和热池之间安装一个集水式沉淀池，用旋流器进行过滤，将细渣用抓斗打捞出来。（3）颗粒化塔内墙和底部一般采用浇铸喷塑耐磨损材料，在经过一段时期后，因残渣水的侵蚀，会造成大量的剥落。安钢有关专家根据颗粒池内水、渣流状态、流动状态和移动参量等因素，经过反复试验，确定了颗粒塔内壁砌体的施工技术，取得了较好的应用效果。

4.3重力除尘气力输灰技术

针对重灰在重力除尘器中的应用，采用气力输送技术及密闭槽道运输方式，以达到除尘装置的清洁效果。

4.4冲渣水余热利用

通过对冲渣废水的余热进行再利用，实现了对废渣废液的再循环，为厂区内外供热、员工洗澡等供热，实现了节能减排的目标。

5结语

综上所述，企业在开展绿色高炉生产中，要合理配置材料，优化高炉结构，通过不同方法提高炉龄。企业还要加强对热风和富氧喷煤技术的应用。与此同时，企业还要加强绿色生产技术的应用，进一步提升绿色高效生产质量，走上绿色可持续发展的道路。

参考文献

［1］张付昌.低碳绿色高炉炼铁技术发展方向［J］.冶金与材料，2021，41（4）：113-114.

作者:赵颖 单位:安阳钢铁集团有限责任公司