赵奕澎 赵颖 陈峥

安阳钢铁集团有限责任公司

摘 要  高炉炼铁技术作为钢铁制造行业中的一项关键性技术，是铁素物质流转化的重要工序，炼铁工序能耗占据钢铁制造总能耗的65%左右。但是，在应用传统高炉炼铁技术时，会消耗大量能源、对生态环境造成污染破坏，与我国循环经济、可持续发展理念相违背。现代大型高炉工艺技术的发展过程中，必须更加重视技术的突破，以及是否可以实现低碳绿色的发展目标。因此，本文对绿色高炉炼铁技术的未来发展方向进行探索，希望可以为从业人员提供技术参考。 

关键词  低碳绿色；高炉炼铁技术；发展方向 

1  高炉炼铁技术功能

高炉炼铁技术的功能主要分为还原器与渗碳器、熔化器、能源转换器、废弃物消纳处理器四部分。其中，还原器负责持续将铁氧化物还原为液态生铁，渗碳器则负责处理高炉还原期间持续产生的生铁渗碳。熔化器负责不断将所投入固态铁氧化物中分布的铁熔化还原处理为液态生铁，可将熔化器视作为铁水供应器，持续开展还原生产作业。能源转换器负责将所消耗化石质能转换为铁水、高炉煤气等产出物。废弃物消纳处理器负责对高炉炼铁过程中所产生各类废弃物进行消纳回收处理，如采取球团工艺将所产生粉尘废弃物进行造块，是推动高炉炼铁技术绿色化发展、形成循环经济体系的重要功能。

2  绿色高炉炼铁技术的流程集成与结构优化发展

2.1  动态精准设计

在传统高炉炼铁技术体系中，由于技术理论基础有待完善，各项单元技术之间的衔接程度较差，导致高炉炼铁生产流程稳定性不足，偶尔出现各类生产问题，难以做到对物质流的高效转换。因此，应推动高炉炼铁技术的动态精准化发展，对技术理论体系进行完善补充，将顶层设计作为主导，保证高炉炼铁生产流程具有良好的协同连续效果。基于生产动态协同目标，准确研判技术单元、科学制定集成方案，对技术单元与功能模块加以动态整合，最大程度提高不同单元技术与生产工序之间的衔接程度。具体措施包括时间序程序化协调、集合解析工序功能、优化工序间的关系集合协调程度等。

2.2  构建流程网络

为有效处理信息流、物质流以及能量流三者之间的关系，企业应及早构建起流程网络，由动态化精准运行模式来取代传统的粗放静止化运行模式，全面提高高炉炼铁效果，构建起高效稳定的动态能量流网络、信息流网络与物质流网络。以物质流网络为例，将简便、高效及顺畅作为核心构建理念。同时，对流程网络的构建，可以在保证生产质量及效率的前提下，为高炉炼铁技术的大型化发展提供基础条件。

2.3  优化界面技术

在传统高炉炼铁技术体系中，往往面临着各项生产工序界面结构不合理的问题，高炉炼铁生产过程的透明化程度有待提升，受到人为因素影响，很难做到对各处单元装置功能作用的有效发挥。同时，还会出现各类生产问题。因此，应对高炉炼铁技术的界面进行优化完善，主要技术措施为，在界面动态运行甘特图中直观体现各项生产工序与单元装置间的动态反馈关系、简化平面布置图中的能量流通路、对网络节点群进行优化处理，如调整输送规则与单元装置分布位置等等。

3  绿色高炉炼铁共性技术的发展方向

3.1  发展理念

根据技术实际应用情况来看，在应用传统高炉炼铁技术时，面临的主要问题为，高炉运行能耗过高、持续产生大量废气与固体废弃物、钢铁制造成本较为高昂、生产效率低下，对生态环境造成严重污染破坏。在当前时代背景下，这些问题的存在，限制了高炉炼铁技术的发展。在研发绿色高炉炼铁技术时，企业必须秉持正确的发展理念，将提高生产效率、减小废弃物产生总量、控制高炉运行能耗为技术主要研发方向，致力于建设动态精准、低碳绿色的高炉炼铁生产体系。同时，为提高技术质量控制力度，保证各生产环节之间具有良好的协同连续性，还应构建起配套的生产指标评价机制，根据生产现场环境、实际生产情况来明确各项指标。

3.2  创新流程集成

在部分钢铁制造企业中，早期建设的高炉炼铁生产线的实际生产规模与企业生产需求存在差距，导致高炉炼铁技术作用没有得到有效发挥，生产流程的经济性指标存在优化提升空间。传统高炉炼铁生产流程滞后，尽管企业加强对绿色高炉炼铁技术的研发及应用，但受到生产规模与流程结构的限制，实际钢铁制造情况与预期不符。因此，企业应综合分析实际生产水平情况，准确统计高炉数量、总容积等数值，对高炉炼铁流程结构进行优化调整，重新设置企业产能目标，调整高炉数量、总容积等指标，在保证钢铁制造质量达标的基础上，通过调整流程结构来起到提高生产效率、高效利用单元装置、优化生产工序间协同关系、控制钢铁制造成本的作用。根据绿色高炉炼铁技术应用情况来看，多数钢铁制造企业普遍选择配置2-3座大型高炉。

3.3  高炉长寿技术发展

目前来看，大型高炉平均使用寿命超过15年，特大型高炉平均使用寿命在25年左右。这项技术的具体措施包括：（1）优化冷却方式。当前在多数大型高炉中，往往选择设置纯水密闭循环冷却系统，通过纯水冷却方式对炉底炉缸、风口等部位进行冷却降温。同时，还可选择在炉膛、炉腹等部分中设置铜制冷却壁。（2）优化操作内型。高炉操作内型结构并非固定不变，而是应随着高炉炼铁技术的日益完善而不断发展演变，才能不断延长高炉的实际使用寿命。近年来，高炉的高径比值逐渐呈现出降低趋势，绝大多数特大型高炉的高径比值小于2.0，而容积超过2000m3的大型高炉的高径比并未出现明显变化。同时，还可以选择提高高炉的死铁成深度值、炉缸高度值与直径值，以此来满足富氧喷煤技术要求，起到抑制炉缸铁水环流破坏影响的作用。

4  结语

综上所述，面对钢铁制造行业的严峻发展形势，企业必须加大对绿色高炉炼铁技术的研发力度，明确技术未来发展方向，采取动态精准设计、创新流程集成、构建流程网络等措施，树立低碳节能的生产发展理念，全面提升高炉炼铁技术水平，推动我国钢铁制造行业的可持续发展。

5  参考文献

[1] 李宝忠，董洪旺.绿色高炉炼铁技术发展方向[J].河北冶金，2020（S1）.

[2] 李迎龙.浅议低碳绿色高炉炼铁技术发展方向[J].冶金与材料，2020，40（02）.