周亮亮，張古興，伊鳳永

（河鋼集團承鋼公司煉鐵事業(yè)部，河北 承德 067000）

近幾年我國飛速發(fā)展，鋼鐵工業(yè)對國民經(jīng)濟的促進作用也不容忽視。但是鋼鐵工業(yè)雖然可以促進社會和經(jīng)濟的發(fā)展，卻也對環(huán)境造成了一定程度的污染，隨著我國人民環(huán)保意識的不斷深化，對環(huán)境的保護要求也越來越高，減少鋼鐵制造過程中造成的污染已經(jīng)迫在眉睫。在鋼鐵的生產(chǎn)過程中高爐煉鐵是主要流程之一更是產(chǎn)生污染的主要步驟。現(xiàn)在鋼鐵工業(yè)中已經(jīng)出現(xiàn)了許多新技術(shù)可以減少高爐煉鐵過程中產(chǎn)生的污染，我們需要積極了解并適量采用這些新技術(shù)以此來減少煉鐵過程中產(chǎn)生的污染，使得鋼鐵工業(yè)能夠繼續(xù)穩(wěn)定的推動中國社會和經(jīng)濟的發(fā)展。本文就介紹一些新技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀希望可以對減少高爐煉鐵過程中的污染、促進高爐煉鐵技術(shù)的發(fā)展有一定幫助。

1 高爐煉鐵低碳化技術(shù)

1.1 高爐噴吹焦爐煤氣技術(shù)

高爐噴吹焦爐燃氣技術(shù)有許多優(yōu)點：①焦爐燃氣是一種比較好的還原劑，且它的還原產(chǎn)物也很環(huán)保，不像一氧化碳那樣對環(huán)境有一定的危害。②焦爐燃氣的利用率與能量利用效率都更高。因為焦爐燃氣是氣體，可以跟物質(zhì)更劇烈的反應(yīng)，所以利用率會很高。③噴吹焦爐燃氣技術(shù)的工藝也更加簡單……當使用噴吹焦爐燃氣技術(shù)時，不僅可以減少焦炭的使用量，而且焦爐燃氣中的氫氣也是很好的還原劑，所以也可以在一定程度上減少高爐中還原劑的使用量。高爐噴吹焦爐燃氣不僅具有節(jié)能減排的功效還可以增加產(chǎn)品的產(chǎn)出率。使用焦爐燃氣可以讓礦產(chǎn)資源的使用量減少，增加生鐵的產(chǎn)出量，同時還可以減少二氧化碳的產(chǎn)出量?？梢哉f這是一舉兩得的好技術(shù)，而且噴吹焦爐燃氣與傳統(tǒng)的噴吹資源的方式相比，原材料的利用率也更高。高爐構(gòu)造較簡單，在冶金煉鐵過程中它其實是一個是將含有鐵元素的固體還原成液體，利用裝置在高爐周圍工業(yè)反應(yīng)器，提高液態(tài)生鐵的速度。正常狀態(tài)下，冶煉爐在投入到生產(chǎn)過程中，經(jīng)常會受到能量轉(zhuǎn)換影響，發(fā)生燃料消耗過快的現(xiàn)象，煉鋼爐的燃料轉(zhuǎn)化器其實是綜合了物理顯熱與化學能作用的一種新型低碳綠色機器，我們的主要目的是為了提高冶煉爐能源轉(zhuǎn)換的效率，為以后氧化物順利還原提供一個良好條件，下圖清晰展示了高爐煉鐵技術(shù)功能。

圖1 高爐煉鐵技術(shù)的功能解析

1.2 高爐爐頂煤氣循環(huán)技術(shù)

高爐爐頂煤氣循環(huán)技術(shù)是將高爐爐頂煤氣進行凈化和脫除二氧化碳處理后，把其中的還原成分（一氧化碳和氫氣）通過風口或爐身的適當位置重新通入高爐，使碳和氫元素得以重復(fù)利用。這是一種減少二氧化碳排放量的好方法。現(xiàn)在世界各國已經(jīng)提出或者應(yīng)用此種技術(shù)在本國的煉鐵工藝中，比如俄羅斯的HRG法，日本的JFE法等等，這些技術(shù)都明顯提高了高爐煉鐵的效率和原料的利用率。我們也應(yīng)該從本國的實際出發(fā)，結(jié)合自身能源結(jié)構(gòu)創(chuàng)造出適合自己的煉鐵技術(shù)，提高高爐煉鐵的效能。高爐爐頂煤氣循環(huán)技術(shù)可以通過碳和氫元素的重復(fù)利用，達到減少排放二氧化碳的目的。這種通過重復(fù)使用元素的技術(shù)可以給我們很好的啟示，我們也可以通過某些技術(shù)來達到重復(fù)使用原料的目的，使我們最大限度的利用原料，提高原料的利用率。

2 高爐煉鐵的智能化技術(shù)

2.1 高爐模擬技術(shù)

當前，高爐數(shù)學化模擬的關(guān)鍵是數(shù)學中的兩種建模方法：流體力學和離散元方法。流體力學可以對連續(xù)相行為進行描述，離散元方法可以對非連續(xù)相行為進行評價。這兩種建模方法有效的結(jié)合即可對高爐建立正確的數(shù)學模型，在這種模型中我們使用流體力學對流體位置進行預(yù)測，使用離散元方法對顆粒位置進行求解。這種模型可以使了解高爐內(nèi)部物質(zhì)的狀態(tài)，不僅可以幫助我們使高爐更加穩(wěn)定，還可以幫助我們通過控制高爐內(nèi)各種物質(zhì)的比例使物質(zhì)可以更好地進行反應(yīng)，提高原料的利用率和產(chǎn)物的產(chǎn)率?？墒沁@種模擬技術(shù)卻只是模擬，沒有辦法在進一步的清晰的了解高爐的內(nèi)部，這是美中不足的。

2.2 設(shè)備自動化技術(shù)

設(shè)備自動化技術(shù)可以減少人工成本的投入以及在一定程度上降低投錯原料或者搞錯原料比例的概率。自動化也能使煉鐵過程更加高效和安全，還可以更加精準的控制高爐中原材料的投入量。設(shè)備自動化也推進著鋼鐵領(lǐng)域朝著現(xiàn)代化，高效化以及精準化不斷推進。設(shè)備自動化也為未來更換或者引入更好的系統(tǒng)及設(shè)備打下了一定的基礎(chǔ)。若設(shè)備自動化可以與其他智能化技術(shù)相互配合一定可以使我國的鋼鐵工業(yè)更快更穩(wěn)定的發(fā)展，甚至可以推動整個行業(yè)的發(fā)展。

2.3 高爐煉鐵自動控制系統(tǒng)

高爐煉鐵自動控制系統(tǒng)是通過儀表采集數(shù)據(jù)，對高爐目前的狀態(tài)進行預(yù)判，從而實現(xiàn)對高爐的全程掌控。這一套系統(tǒng)不僅可以提高高爐的工作效率，降低工作人員的失誤率，還優(yōu)化了高爐煉鐵的工藝，并使其操作更加簡單。因此高爐煉鐵自動化控制系統(tǒng)是一套對高爐煉鐵極為有用的系統(tǒng)，其不僅可以使企業(yè)減少人工支出，提高煉鐵效率，還可以增強企業(yè)的競爭力。這套系統(tǒng)也會自動調(diào)控高爐，提高原材料的利用率和產(chǎn)品的產(chǎn)出率。當出現(xiàn)異常情況和設(shè)備故障時，比如高爐煉鐵生產(chǎn)過程中常見的事故：爐缸燒穿時，這套系統(tǒng)會及時提醒操作人員，使問題得到處理，有效避免事故的發(fā)生，使高爐更平穩(wěn)的運行。

3 我國對于高爐智能化技術(shù)的應(yīng)用

為了能更好的制造鋼鐵，使高爐更平穩(wěn)的運作，我們可以通過了解高爐內(nèi)部的情況來達到這一目的，可是該如何“看到”高爐內(nèi)部呢？我國酒鋼集團建立了高爐二級系統(tǒng)，這套系統(tǒng)就可以“看到”高爐內(nèi)部。2018年5月，高爐二級系統(tǒng)在酒鋼煉鐵廠進行調(diào)試和使用。該系統(tǒng)不僅可以采集和分析高爐內(nèi)的各種數(shù)據(jù)，使操作人員更直觀的了解高爐的內(nèi)部情況。還可以監(jiān)控高爐內(nèi)各種設(shè)備的狀態(tài)，在事故發(fā)生之前進行報警，有效的防范事故的發(fā)生，使高爐煉鐵的生產(chǎn)過程更加安全。這個系統(tǒng)也推進了酒鋼煉鋼廠智能化的建設(shè)，使高爐能更有效率的平穩(wěn)工作，使酒鋼企業(yè)在市場中更有競爭力。

4 結(jié)束語

近幾年人們的環(huán)保意識不斷提高，高爐煉鐵造成的污染也必須得到重視和處理，希望上文提到的各種新技術(shù)能為鋼鐵工業(yè)的從業(yè)人員以啟發(fā)，積極改進我國的高爐煉鐵工藝，以節(jié)能減排，提高效能為目的，研發(fā)新的高爐煉鐵技術(shù)，提高煉鐵原材料和能源的利用率，使煉鐵過程中造成的污染越來越少。讓鋼鐵工業(yè)這個國民經(jīng)濟基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)可以更好地持續(xù)地為中國經(jīng)濟的發(fā)展提供助力。