韶鋼煉鐵工序循環經濟模式

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摘要:發展循環經濟是鋼鐵企業走可持續發展和綠色發展的一種生產模式．韶鋼煉鐵工序通過應用煤氣干法除塵、余壓發電、煤氣鍋爐、汽動鼓風機組、生產高爐礦渣微粉等技術，實現了資源的回收和循環利用．

關鍵詞:煉鐵工序;資源回收;循環經濟

0前言

發展循環經濟是我國走可持續發展和綠色發展的重要手段．傳統經濟是一種由“資源－產品－污染排放”單項流動的線性經濟，其特征是高開采、低利用、高排放．而循環經濟與傳統經濟相比，不同之處在于:循環經濟要求把經濟活動組織成一個“資源－產品－再生資源”的反饋式流程，其特征是低開采、高利用、低排放．循環經濟的三大原則是減量化、再利用、資源化，即3R原則．減量化原則是針對輸入端，旨在減少進入生產和消費過程中物質和能源流量;再利用原則屬于過程性方法，目的是延長產品和服務的時間強度，盡可能多次或多種方式地使用物品，避免物品過早地成為垃圾;資源化原則是輸出端方法，能把廢棄物再次變成資源，以減少最終處理量．鋼鐵聯合企業是資源密集型與能源密集型的企業，因此鋼鐵聯合企業發展循環經濟不僅是貫徹落實國家科學發展觀，走可持續發展道路的要求，也是企業降低生產成本，提高市場競爭力的重要手段之一．寶武集團廣東韶關鋼鐵有限公司(以下簡稱“韶鋼”)是典型的長流程鋼鐵聯合企業(有:焦化、燒結、煉鐵、煉鋼和軋鋼等工序)，多年來不斷發展循環經濟模式，在生產鋼鐵產品的同時，回收了大量的能源和實現過程廢棄物資源化，取得了較好的效果．下面將以煉鐵工序為例，介紹實現循環經濟的做法．

1煉鐵工序的循環經濟模式

韶鋼目前有3座高爐，總爐容達6850m3．高爐煉鐵是用還原劑(焦炭、煤等)在高溫下將鐵礦石或含鐵原料還原成液態生鐵的過程．進入高爐的物質有:原料(鐵礦石、燒結礦和球團)、燃料(焦炭和煤)和空氣等，生產過程中還需要消耗電力;從高爐出來的物質有:生鐵、爐渣和煤氣等，其中生鐵是高爐的主要產品，爐渣和煤氣則是副產品．如何回收和利用好爐渣和煤氣是煉鐵工序實現循環經濟的關鍵．韶鋼通過應用煤氣干法除塵、余壓發電、煤氣鍋爐、汽動鼓風機組、生產高爐礦渣粉等技術，實現了資源的回收和循環利用.

1．1采用干法除塵技術，實現用水和用電減量化

高爐冶煉過程中，從爐頂排出大量煤氣，這些煤氣含有大量的粉塵，如果直接使用，會堵塞管道．因此，高爐煤氣必須除塵后才能作為燃料使用．高爐煤氣除塵設備分為濕法除塵和干粉除塵兩種，過去由于濕法除塵比干法除塵技術成熟，因此在大型高爐上均應用濕法除塵技術．而干法除塵與濕法除塵相比，具有阻力損失小、凈煤氣溫度高且不消耗水等優點，在中、小型高爐上獲普遍應用．韶鋼考慮到干法除塵的諸多優勢并結合多年來在中、小型高爐上應用干法除塵的經驗，決定在新建設的2000m3級大型高爐上應用干法除塵技術．當時，韶鋼是國內同體積大型高爐上首次采用全干法布袋除塵工藝(沒有濕法備用)的企業，對國內大型高爐建設全干法布袋除塵凈化高爐煤氣產生了積極的推動作用，隨后韶鋼在另一座大型高爐上也應用了干法除塵設備．干法除塵與濕法除塵相比，最明顯的優點是大大減少了用水量和用電量．以1座2600m3高爐為例，對干法除塵和濕法除塵的用水用電量進行比較:干法除塵用新水量＜1萬m3/a，濕法除塵用新水量約122萬m3/a;干法除塵用電量約為50萬kWh/a，濕法除塵用電量約為1463萬kWh/a．

1．2采用高爐煤氣余壓發電(TRT)，充分回收利用

高爐煤氣余壓在高爐生產過程中，提高高爐爐內壓力，可以促進高爐順行，降低單位產品的燃料消耗，因此大型高爐均采用此技術．高壓狀態下的高爐煤氣除具有化學能外，還因其溫度、壓力而具有一定的物理能．按照相關資料介紹，我國重點鋼鐵企業的噸鐵壓力能約為0.195～0.2GJ(0.15MPa)，因此利用高爐煤氣的壓力推動膨脹透平發電是一項重要的節能技術，這一技術的英文名稱為Top－pressurrecoverytur-bine，簡稱TRT．TRT裝置可利用高爐爐頂煤氣的余壓余熱，把煤氣導入透平膨脹機，使壓力能轉化為機械能，驅動發電機發電將煤氣中的壓力能回收．韶鋼在3座高爐上均采用了TRT裝置，由于3座高爐均采用的是干法除塵，故可以充分利用煤氣溫度較高(達到100～250℃)和煤氣壓力損失較小的優勢多發電．3臺TRT機組每年可發電約2.5億kWh，減少外購電成本約1.2億元．

1．3應用純燃煤氣鍋爐，回收利用高爐煤氣

高爐在生產生鐵的同時，伴隨著副產大量的高爐煤氣，高爐煤氣是一種低熱值的可燃氣體，通常條件下，除高爐熱風爐自身使用外，還有大量富余．若沒有合適的用戶，富余的高爐煤氣將直接排放到大氣中，既污染了周圍大氣環境，又使大量可利用的煤氣白白浪費．為了充分利用好富余的高爐煤氣，韶鋼在建設大型高爐的同時，同步建設了純燃煤氣(主要是高爐煤氣，可摻燒焦爐煤氣)鍋爐，將高爐煤氣通過煤氣燃燒器送入鍋爐爐膛，與空氣混合后在爐膛燃燒，產生高溫煙氣，高溫煙氣與布置在爐內的換熱器換熱，換熱器內的水最終被加熱至過熱蒸汽．過熱蒸汽再用于汽動鼓風機組進行鼓風，供高爐使用;另外多余的過熱蒸汽還可供汽輪發電機組發電，供高爐和內部電網使用．韶鋼目前共有6座純燃煤氣鍋爐，其中4座220t/h、1座140t/h和1座120t/h，每年可回收利用高爐煤氣約47億m3，價值約4.5億元．

1．4采用汽動鼓風方式，提高能源利用效率

高爐鼓風機是保證高爐生產、順行的核心動力設備，目前驅動高爐鼓風機的方式有電動機和汽輪機兩種．兩種方式各有優缺點，汽輪機驅動的方式是由熱能轉化為機械能，而電動機驅動的方式是先由熱能轉化為電能然后再由電能轉化為機械能，由于汽輪機驅動方式少了一個能量轉換環節，因此要比電動機驅動方式能源利用效率有所提高．韶鋼汽動鼓風機是以純燃氣鍋爐產生的過熱蒸汽為原動力，帶動汽輪機產生旋轉機械能，汽輪機產生的機械能驅動鼓風機形成鼓風能量，將空氣以一定的壓力和流量輸送到高爐用于煉鐵生產．汽輪機排出做功后的蒸汽在凝汽器內被循環冷卻水冷卻為冷凝水，再由冷凝泵返回鍋爐．驅動汽動鼓風機的蒸汽是用高爐煤氣生產的，因此這一環節也實現了“再利用”．目前韶鋼7號和8號兩座大高爐均采用汽動鼓風的方式，共有三套汽動鼓風機組，兩套運行，一套備用．

1．5高爐爐渣加工為礦渣微粉，實現廢棄物資源化

由于采用傳統的加工工藝生產時，高爐爐渣與硅酸鹽水泥熟料在一起粉磨，物料易磨性相差很大，難以達到高質量水泥生產的要求，造成韶鋼高爐爐渣銷售困難，嚴重時還影響高爐的正常生產．為了充分利用好高爐爐渣，提高爐渣的經濟價值，實現固體廢棄物的資源化，韶鋼通過合資的方式，建設了礦渣微粉生產線．在引進國外先進立磨工藝技術基礎上，針對引進技術、設備和國內配套熱風爐系統等存在的問題，開展了一系列攻關研究，解決了生產運行和設備控制比較困難、系統不夠穩定、產品質量波動大等問題，收到了顯著的效果．目前高爐礦渣微粉已廣泛推廣應用，成為新型建筑材料，應用于大壩工程、水下工程、道路工程、海岸防腐蝕工程、大型建筑工程等．高爐礦渣微粉具有廣闊的市場前景．目前韶鋼與合資公司共同建設了3條年產60萬t的礦渣微粉生產線，每年可處理約180萬t高爐渣．該生產線裝備國產化率高，單機產量、綜合能耗、設備運轉率、質量等技術指標均達到了國內外較高水平．

2結語

發展循環經濟要遵循減量化、再利用、資源化三原則，這既適合鋼鐵聯合企業節約資源、減少環境污染的需要，也是把企業“三廢”資源化的需要．韶鋼煉鐵工序僅是韶鋼在循環經濟發展中的一個小循環，在企業層面還有更大的循環．韶鋼不斷推行循環經濟模式，能源消耗逐年下降，環境得到極大改善，正步入環境友好、良性循環的綠色發展道路．

作者:李小剛 姚鴻波 單位:寶武集團廣東韶關鋼鐵有限公司