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炼铁冶金环保与节能技术探析

2021-11-29

中国金属通报 2021年10期
关键词:炼铁高炉冶金

代 维

(河钢承钢再制造中心,河北 承德 067002)

炼铁技术对现代化建设和环保具有重要意义,因此,钢铁企业应完善炼铁冶金技术,改进环保节能技术,将现代化技术引入炼铁工艺中,以提高钢铁企业的环保效率。企业要积极面对现状,客观对待炼铁中废气废水等污染物现状,要着力运用现代化创新手段,以节能技术为重点,降低焦比与燃料比,建立余热回收机制,降低各工序能耗,进而提高企业环保质量,降低能耗。本文首先阐述了炼铁冶金行业发展中的环保与节能技术应用现状,分析了炼铁冶金行业发展中存在的问题及其原因,并详细探讨了炼铁冶金环保与节能技术应用的策略。

1 炼铁冶金行业发展中的环保与节能技术应用现状

从当前炼铁冶金行业的发展现状进行分析,关于行业发展中环保与节能技术的应用现状,宏观分析整体的发展现状较为良好,为企业的稳定发展及金属资源的有效生产奠定了良好基础。但从具体的生产细节方面分析,由于生产设备原因、管理原因及能耗原因,当前炼铁冶金行业在发展中,关于节能环保管理工作的开展,还存在如环境污染、能耗高及监管难度大的问题,因此,未来在炼铁冶金行业的发展中,关于环保与节能技术的应用,企业还应从加强上述存在问题的改善和优化方面进行发展。

2 炼铁冶金行业发展中存在的问题

(1)大气污染。炼铁冶金行业在发展中,由于其在生产作业中消耗了大量的煤炭资源,因此在实际生产作业中,大气污染为主要存在的问题。大气污染现象的出现,对区域气候环境质量造成了极大的危害,还造成了一定的酸雨现象及土地板结化现象,对区域生态环境治理及农作物的正常生长造成了极大的危害,不利于区域生态环境及社会秩序的稳定发展,同时大气污染现象的出现,也造成了治理难度大、治理周期长及安全危害大的现象。

(2)水源及粉尘污染。炼铁冶金作业在实施中,产生了大量的废水及粉尘,废水及粉尘在排放传播过程中,对区域气候环境及厂区职工、区域居住人员的身体健康造成了极大的危害。废水的排放也造成了一定的水源污染现象,对于区域水资源的合理应用及水域生态平衡的保障,均造成了一定的影响。此外,企业在发展中由于粉尘的出现,导致职工出现了较多的职业病现象,如尘肺、呼吸道疾病,对企业的稳定经营发展及职工健康保障造成了较大的影响。同时由于粉尘的传播属性,其在持续传播过程中,也造成了区域气候环境质量的下降,对区域宜居性造成了较大的影响。

(3)土壤污染。炼铁冶金生产作业中产生了大量的矿渣废渣,该类物质的长期堆积造成了一定的土壤污染现象。废渣的堆积,对企业的土地资源合理应用及土地成本的合理分担,也造成了一定的影响,不利于企业的稳定经营。另外,固体废渣的堆积,在产生土壤污染的同时,经过长期堆积产生的渗滤液,对地下水及区域空气质量也造成了一定的影响。同时由于该类问题的处理周期长,处理难度大,因此在实际发展中的处理成本较高,对企业的收益保障及企业的生产运营成本控制均造成了一定的影响。

(4)高能耗。炼铁冶金行业在发展中,从其生产作业工序及生产作业环境需求进行分析,高能耗为企业发展中主要存在的问题。其中高能耗问题主要表现为炼铁冶金生产中对电能、煤炭资源的需求量较大,且为持续性的资源需求。高能耗现象的出现,对企业的生产成本控制及企业的实际收益控制,均造成了较大的影响。此外,高能耗现象的出现,也造成炼铁冶金企业在发展中,受限于电价、煤炭价格的市场波动,从长远的发展角度分析,该类现象的出现,造成行业创新能力弱,市场环境复杂,竞争压力大。

3 炼铁冶金行业发展中问题的原因

(1)规模化程度不高。与国外钢铁企业相比,我国钢铁企业规模较大,但中小钢铁企业占很大比重。长期以来,国家相关部门不断提升在冶炼领域的环保力度,出台了许多办法和措施促进节能减排,但由于有很多中小规模的冶炼企业,从整体上拉低了我国在冶炼领域的节能减排水平。由于这种布局分散,发展水平参差不齐,一些中小型冶炼企业在节能减排方面的技术未得到长足发展,甚至落后于一些技术发达国家多年。

(2)冶炼设备落后。从技术上来说,我国冶炼企业的相关技术和设备的大规模生产取得了很大的进步,在很大程度上确保了冶炼行业的节能减排,但相较于世界上的一些技术发达国家和地区,这方面的差距较明显。冶炼设备的大型化问题仍广泛存在于我国的冶炼企业中,这也是我国在冶炼领域的节能减排工作所面临的一大难题。需在以后工作中,重点向这个方面倾斜,从技术和设备方面做好节能减排工作。

(3)技术装备不足。随着科技的发展和信息化时代的全面到来,各种各样的新工艺、新材料、新设备及新技术逐渐应用于钢铁企业中,冶金行业的生产流程越来越自动化和智能化,可有效减少人力资源的投入,降低人力成本,提高钢铁企业的经济效益。从实际情况来看,虽然我国各大钢铁企业已重视起冶金领域的节能环保技术,并引入一系列新的技术和设备进行生产工艺的升级优化,但从全国整体行业发展现状来看,我国冶金技术、冶金工艺、冶金管理方法及冶金设备等方面仍存在各种各样的问题,无法满足当前节能环保的技术需求。尤其对一些处于行业前沿的设施设备及节能环保技术来说,还未在我国冶金企业获得广泛的应用及开发,从而造成我国冶金行业与世界发达国家间的差距越来越大。

4 炼铁冶金环保与节能技术应用的策略

(1)大力研发和推广节能新工艺新技术。炼铁过程中,能耗高的环节主要在焦化、烧结两个环节。节能环保技术的研究也应主要集中于这两个方面,焦化工序可集中于焦炉大型化的技术改造,如采用节能环保技术,包括炉型结构和四大车连锁技术,计算机控制炉温技术、美钢联低水分熄焦工艺等。同时采用装煤除尘环保技术,建立烟尘控制和废水零排放机制,降低焦化工序的能耗,提高环保技术水平。对烧结工序来说,目前采用“厚料层-燃料分加-小球烧结”工艺,将料层厚度、混合料粒级、煤粉外加比例进行调整,从而降低固体燃料消耗量。

高炉高效化生产首先体现在高炉的大型化上,因此对原有的高炉,可进行扩容改造,提高我国高炉平均容积,同时提高高炉利用系数,采用高富氧率等措施,建立现场大型制氧装置,建立多氧气管路并联机制,为高环保低能耗提供有利的硬件基础。

(2)优化高炉焦比和燃料比。高炉炼铁工艺中燃料消耗是主要能耗,所以企业需引进现代化先进技术降低焦比和燃料比,从而减低炼铁工艺中燃料消耗和风耗,起到保护环境作用。工艺降低焦比和燃料比,可采用燃料分加、厚料层操作方法,还可采用大型化烧结机,将整个系统中技术进行改造,提高炼铁过程高效利用状况。对过筛进行改造,可改善焦炭和烧结矿的过筛效果,经过筛后就会大量减少粉末颗粒,强化高炉冶炼效果,才能做到改善煤气。优化高炉焦比和燃料比还可通过提高风温,为大喷煤量提供条件,促使鼓风机高炉热量被高效利用,现代化技术中双预热技术和矩形陶瓷燃烧器技术等,都可用来提升焦比和燃料比。

(3)减少动力资源的消耗。减少动力资源的消耗是降低炼铁能源消耗的一个重要途径,可改建高炉鼓风机,使鼓风机能与高炉系统最大程度地匹配,还要尽可能地对鼓风机进行排风操作,使鼓风机本身的消耗可降低。同时,还可应用技术手段减少冷却水的消耗,可在制冷站设置冷却水系统,提升冷却水的循环效率,使冷却水能在封闭状态下运行,从而有效降低废水排放量,防止废水及废气对周围环境造成的污染,达到冷却废水零排放的目的。

(4)规范炼铁冶金生产作业工序。无规矩不成方圆,炼铁冶金生产作业中,涉及较多的生产机组装置,其中从各机组的运行衔接方面进行分析,机组间的功耗损失过大,造成的冶炼系统能耗过高,生产成本过高的现象较为多见。该类现象的出现严重影响了炼铁冶金生产效率,对企业的经营收益及企业的对外竞争力也造成了一定的影响。因此规范其操作流程,对炼铁冶金环保与节能技术的实施及环保节能效果的发挥意义重大。具体关于规范操作流程措施的实施,生产企业可从多方面进行控制:首先,提升生产作业人员的专业技能培训,并实施定期的技能测评及相关绩效考核作业,以此确保生产作业人员生产技能的合格性,同时降低因人员专业技能不合格,造成的违规操作,引起的机组能耗过高,产生的一系列不良现象。其次,减少高炉防风作业,以此降低系统热损耗。最后,建立循环水冷却系统,以此降低水源的消耗量,最终达到规范作业流程,降低系统能耗,以及提升生产作业效率的目的。

(5)落实系统热能回收应用。炼铁冶金生产中产生了大量的热能资源,其中较多的热能资源,因系统机组中不具备相关回收系统,造成了大量的热损失及能耗损失的现象,极大地影响了能源应用效率,此外也造成了较大的资源浪费及成本增加现象。因此在炼铁冶金作业中,为合理发挥环保与节能技术的应用效果,落实系统热能的回收应用,则为冶炼系统环保节能技术实施中的主要改造措施及优化策略。具体实施中可通过建立热源回收系统,通过回收烟道气热源、蒸汽热源、系统余热,进行发电、降温及厂区供热作业,同时结合回收热源气,进行系统点火空气的供应,以此达到提升资源应用效率,降低系统运行成本,以及增强企业实际收益的目的。

综上所述,资源消耗和环境污染问题已成为人类发展的一个关键问题,严重影响着人类社会的可持续发展。因此,必须加强生态环境保护和能源消耗控制。冶金行业是能源消耗和环境污染的重灾区,因而要采取有效的手段和措施,对行业进行整体控制及节能减排,从而促进社会经济健康、稳定、可持续发展。

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