浅谈我国钢铁企业的相关技术
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摘要：目前我国钢铁企业虽有所发展，但总体仍走不出高消耗高污染的怪圈。本文以节能减排为主要原则，对我国钢铁企业需要改进的几个关键问题做了阐述。并且重点讨论了二次能源的回收利用技术。为我国钢铁企业的发展方向提出了可行性建议。
关键词： 炼铁 高炉 节能 环保
自1996年我国生铁产量突破1亿吨以来, 我国连续十几年的粗钢产量居世界第一, 高炉部分经济技术指标也达到或者接近了世界先进水平。尤其近年来，我国大部分重点钢铁企业的煤比不断提高, 焦比也得到下降, 热风温度与利用系数也在不断改善。然而目前我国钢铁工业的快速发展在很大程度上还是以消耗大量资源和牺牲环境为代价的。炼铁系统能耗在吨钢综合能耗中约占70%, 而高炉工序能耗在炼铁系统中又占50%以上, 因此,降低高炉工序能耗对降低钢铁生产的吨钢综合能耗,节约生产成本,提高企业市场竞争力具有重要意义。
为了大力节能降耗, 发展循环经济, 促进中国炼铁工业科学发展, 下面先讨论下中国高炉炼铁技术的几个关键问题。
一、降低燃料比
国际上把指冶炼1t生铁消耗的焦炭和喷吹煤粉的总和称为燃料比。我国有些地方把过去的综合焦比(焦比+煤比置换比)看作了燃料比,这是不规范的。降低燃料比的方法综合起来有两种：
1.提高风温
实现高风温要解决3个技术: 一是足够高温热量的提供; 二是要避免热风炉炉壳出现晶间应力腐蚀; 三是热风炉寿命应达到25年以上。
提高风温的方法目前可归纳为下面两种：
（1）使用煤气与助燃空气双预热技术。这种技术可以通过增设一个热风炉预热系统来实现, 这样就保证了助燃空气可以获得足够高的预热温度。但是由于采用煤气换热器来预热煤气的话，对占地面积要求较大, 所以只能在建设高炉时就需要实施。针对这个情况，有些专家认为可以增设附加燃烧炉高温预热系统, 或增设前置式高效蓄热式换热器。这样做虽然占地面积较小, 但在保证获得足够高的预热温度之时，会出现传热介质性能老化导致传热效率降低方面的不良后果。因此，煤气和助燃空气的预热技术还需要在生产实践中得到改进完善。
（2）采用新型高效格子砖来减少拱顶温度与风温差值。我国热风炉格子砖技术发展相对来说还是比较缓慢的。近几十年来, 中国热风炉格子砖不断向加大单位面积的方向发展。20世纪五六十年代使用片砖或方砖, 单位加热面积只有20～25 m2 / m3 ； 20 世纪80 年代以后, 我国采用了六边形七孔砖, 当时的单位加热面积已经达到了38 m2 / m3 , 近年来小孔径七孔砖甚至已经达到了47 m2 / m3 。传统格子砖的缺点是单位加热面积与单位砖重的比值过小,近年许多高炉采用的小孔径格子砖对提高热风炉的传热效率产生了良好的效果。现在我国自己的格子砖系列已有条件制造,小孔径格子砖的推广条件已经非常成熟。
2.提高热风炉燃烧的化学热
提高热风炉燃烧的化学热的手段目前主要有高炉富氧鼓风或在热风炉内掺烧部分较高热值的煤气。高炉富氧鼓风具有可以提高喷煤量,强化燃烧, 提高燃烧带的温度的效果，甚至可以提高煤气热值。一般来说，提高1% 富氧率的话，就可提高煤气发热值146 kJ/ m3 左右。
3.尽量缩短热风炉的送风时间
缩短热风炉的送风时间是充分利用高温热量的有效措施。国外为了维持高风温, 通过改进技术，其送风时间已经缩短到30 - 45 min。为此, 必须完善热风炉自动控制系统,包括自动换炉系统与燃烧自动控制系统，以达到尽量缩短热风炉送风时间的目的。
4.合理设计热风管道结构
我国一些热风炉经常出现烧红、漏风甚至崩裂的事故。造成这些问题的主要原因有两个: 一是热风管道设计不合理; 二是热风管道, 尤其是进风弯管隔热效果不好。因此不合理的热风管道结构必须得到改善。并且合理加强热风管道的隔热。晶间应力腐蚀是由于拱顶温度很高, 燃烧生成的NOx和SOx与H2O相遇生成硝酸和硫酸, 腐蚀了炉壳。许多研究表明, 这些反应在温度在1420℃时开始加剧。而炉壳由于在高应力状态下工作, 晶粒之间的腐蚀现象就更为严重。由于热风炉在过高的温度下工作，因此防止晶间应力腐蚀有很大的技术难度, 其花费太高昂。因此, 目前国内外的热风炉操作一般都把热风炉拱顶温度控制在不超过1400℃ 的水平上, 以尽量减少NOx 和SOx 的生成。而拱顶温度保证高炉长期的送风温度1250℃是可行的。因此我国高炉热风炉的风温目标确定为1250℃。各企业可以根据自己的情况在50℃范围内浮动。
二.优化喷吹煤粉技术
喷吹煤粉技术具有极大的优越性，各企业目前都在努力提高自己的喷煤量。其中有个需要注意的问题是, 在想要提高喷煤量的时候应结合企业自身的冶炼条件, 要做到提高喷煤量的同时不降低置换比, 使燃料比随喷煤量的增加有所降低。目前有部分企业片面提高喷煤量,不顾自身的冶炼条件结果大量未燃烧充分的煤粉成为炉尘进入了除尘系统，造成了煤粉在高炉内的燃烧率降低、燃料比升高的不良后果。
三、精料技术
精料是高炉炼铁的基础, 精料的发展对炼铁技术有很大的积极影响。随着高炉的大型化、炼铁产量的增大和原燃料供应状况的改变,我们需要采取多种措施, 把精料水平提高到高喷煤量操作与大型化高炉所要求的水平。
四、降低能耗，减少污染
炼铁系统的能耗占钢铁工业总能耗的70% 左右, 高炉炼铁的能耗占总能耗的50% 左右。虽然炼铁能耗逐年下降, 但还是高于国际先进水平20% 左右。炼铁企业尤其是高炉炼铁部分要进一步加大节能的力度, 以求达到吨钢综合能耗的国际水平(低于650kg/t)。
此外，我国的吨铁风耗指标也远高于国际先进水平。它在炼铁能耗中占吨铁能耗的10% 左右。究其原因，是我国炼铁厂家的风机选择不当并且燃料比高。比较高炉有效容积利用系数我们发现, 中国高炉风机能力普遍选得过大, 导致长期动力过剩, 浪费能耗, 无谓增加了生产成本; 更严重的是,风机选得过大会导致与之配套的高炉煤气系统也过剩, 造成连锁性浪费。
中国高炉炼铁能耗高的原因还有二次能源的回收利用不够,下面阐述对二次能源回收利用的一些典型措施：
1.回收余热、余能、废料
钢铁生产中会产生大量的粉尘、废渣、气体等产物, 可供回收利用的二次能源可达40% 左右。这是十分可观的数字，若能合理利用这些能源，将大大节省能源并减少对环境的伤害。我国在资源的高效利用方面与国外先进水平相比有很大差距, 能源消耗比发达国家高15%～20% , 为缩小这一差距，我们结合目前的技术应做到:做好煤气的平衡工作, 避免煤气放散；炉渣可以使用水淬后用作水泥原料, 避免放干渣；回收热风炉内的废气余热；回收粉尘用于烧结生产；TRT 设施应与高炉同步投产等等。
2.发展并优化干式除尘技术
我国1000m 3以上的高炉采用干式除尘法已经取得了较好的效果。其优点主要有：
1）煤气含尘量低，质量好；
2）节能。 用干式除尘法除尘后煤气平均温度为140℃, 比湿法除尘高出近100℃, 用于锅炉、热风炉加热的话, 可节省煤气和提高风温50℃左右, 并且可以提高TRT 发电量30%以上;
3）节电节水。干式除尘法的耗电与耗水量都低于湿式，而且它还能够避免湿式除尘的污水排放。
3.积极发展循环经济
钢铁生产中最不该缺少的举措就是发展循环经济。这些以钢铁生产为核心建设的循环系统主要有: 工业用水循环系统, 即从工厂的补充新水到生产过程中的用水, 回收、处理工业污水的系统, 从而实现水资源重复使用的目的;可燃气体回收循环系统, 即从煤炭、焦炭等能源的投入到高炉、转炉、焦炉煤气的回收利用的系统; 固气废弃物循环系统, 从铁矿石等原料的投入到钢铁产品的生产全过程, 从而实现固体废弃物全面回收利用的目的。
结语：
在资源日益减少的今天，我国炼铁企业应努力研究如何合理利用资源来提高资源利用效率并尽量减少环境污染的问题, 使炼铁生产高效节能、环保长久地发展下去。这不仅是我国钢铁产业更进一步发展的必要途径，也是未来企业生存下去的必备要素。
参考文献：
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