低碳减排的绿色钢铁冶金技术

低碳减排的绿色钢铁冶金技术

马家鑫

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摘要：当前人们环境保护意识的提升，许多以往会造成环境污染的企业都开始关注生产过程中的环保问题，这其中就包含钢铁产业。对钢铁产业而言，污染的主要来源是钢铁冶炼过程中产生的废气，而这些气体是由于化石燃料的使用而形成的。为了保护环境，减少空气污染，许多钢铁企业都在加强冶炼过程中控制废气排放方式的研究工作。

关键词：低碳减排；钢铁冶金；冶金技术

1钢铁冶金技术现状

在我国科学技术发展水平不断提高的背景下，钢铁冶金行业发生了较大变化。在现代化发展趋势下，钢铁行业使用的冶炼转炉工艺，具体分为三种类型，第一种是钢铁转炉之后形成的大型高炉；第二种是在过氧还原冶炼炉中进行锻炼燃烧，之后在电炉中煅烧；第三种是合炉，主要是指使用熔融炉在还原之后，在回转炉进行锻炼燃烧。考虑到目前社会整体对钢铁高炉改造技术提出了严格要求，在保证钢铁高炉产量的基础上，在钢铁高炉大型化规模生产改造方面，需要投入更多的时间和精力。现阶段有多种新型的钢铁冶金方法被广泛应用，不仅能够提高我国钢铁冶金生产效率，也能达到降低能耗和环保减排的目的，在新型先进技术的辅助下，有助于实现绿色经济发展目标。

2绿色钢铁冶金技术发展趋势及必要性

钢铁冶金行业是建筑业、新能源产业、制造业和加工业的基础，对整个社会经济的持续健康发展具有十分重要的影响。但长期以来，我国钢铁冶金行业存在着较为严重的污染问题。即使在这个阶段，也引进了许多优秀的机械设备和技术，污染问题没有得到妥善处理。仍然存在一系列情况，如烟雾污染、水污染、噪声污染以及生产线设备能耗过大。在经济效益的发展趋势下，许多钢铁冶金行业过于重视生产制造的经济效益和生产速度，没有足够的时间进行低碳环保减排。大力推广绿色钢铁冶金技术，可以将低碳环保减排的核心理念、绿色设计理念、绿色原材料、绿色电力能源等融入到所有绿色钢铁冶金行业的生产过程中，形成绿色环保的闭环体系，这不仅可以合理减少自然环境污染，降低能源消耗，还可以提高生产率，从而获得更高的经济效益，促进绿色钢铁冶金行业走上绿色发展道路。

3低碳高炉钢铁冶炼技术

3.1以氢代焦

氢气作为一种绿色无污染的清洁能源，在新能源开发中占据重要的地位。长期以来，世界各国都在研究氢气替代其他能源的方法，其中也包括炼铁行业。在2018年，德国蒂森克虏伯集团就开始尝试以氢代焦的炼铁方式，并通过与液化空气公司的合作在莱茵-鲁尔区建立全场200公里的氢气输送管道，来保证氢气炼铁过程中的氢气供应。

3.2竖炉铁焦

除了通过氢气替代焦炭进行钢铁冶炼之外，使用竖炉铁焦法也能够减少钢铁冶炼过程中的二氧化碳排放量。日本钢铁公司在21世纪初期年开启竖炉法铁焦项目，将黏结性煤与铁矿石进行粉碎处理后，使用黏结剂将其按照一定比例，通过竖炉的炭化形成的铁焦作为新型炉料投入钢铁冶炼，在降低了焦炭使用量的同时，保持了钢铁冶炼的正常进行，从另一个侧面减少了二氧化碳的排放。

3.3煤气循环

除了以上的方法外，还有一种方法可以通过提升能源利用率来达到二氧化碳排放减少的效果。21世纪初欧盟钢铁技术平台正式开启了超低二氧化碳排放炼钢工艺研究项目，通过顶炉煤气循环技术将炼铁过程产生的气体进行收集，分离其中的二氧化碳与一氧化碳，并将分离出的一氧化碳重新吹入炉内，从而减少焦炭的用量，减少二氧化碳的排放。经过实际操作证明，通过这种方式可以相较以往减少26%的二氧化碳排放，而顶炉煤气循环工艺也已经成为工业规模高炉实验的首选方案。

4低碳减排的绿色钢铁冶金技术

4.1液压系统绿色技术的应用

绿色钢铁冶金机械设备设计是提升低碳减排的关键，液压系统则是钢铁冶金生产的关键系统，液压系统是否符合绿色发展理念的需求，直接关系到钢铁冶金行业低碳减排的最终效果。因此，在液压系统设计和生产中，要注重绿色环保技术的应用，从生产工艺和运行过程同时入手，选择高质量、高性能的液压油，保证所选择的液压油无毒、无害、无污染，即便发生泄漏，也不会对周围的生态环境造成任何影响。同时还要加大密封技术和密封工艺的应用力度，最大限度降低液压系统发生渗漏的概率，提升钢铁冶金生产中液压系统运行的安全性和环保性。

4.2吸声和减振技术的应用

动力系统是钢铁冶金生产的关键系统，钢铁冶金过程非常复杂，需要达到一定的温度之后，才能将铁矿石熔化，去除杂质，提炼出钢铁材料。其中电力是钢铁冶金中需要的主要能源，为降低电能消耗量，在选择和建设电力系统时，必须选择采用绿色、先进的吸声和减振技术的系统应用。比如：对吸声技术而言，可采用容量比较小的消声器，同时搭载全台塑料风扇和罩壳，以降低电力系统在运行中形成噪声。融合冶金机械设备的基本情况，在选择H型钢的基础之上，运用铝合金材料和尼龙材料，以降低机械设备自重，减少能耗，也可以达到很好的节能效果。

4.3核能制氢绿色技术应用

随着超高温核反应堆的技术不断成熟，核能制氢的安全性与技术也在不断的成熟。目前，中国有着自主研发的高温气冷堆，作为第四代核能技术有着可靠的性能与安全性，与核能制氢的技术匹配度很高。根据分析，一台功率为60万千瓦的高温气冷堆机组用于制氢炼铁，每年可以减少近100万吨的标准煤使用量，减排约300万吨二氧化碳，从而大幅减少冶炼过程对环境造成的损伤。目前，我国的高温气冷堆技术水平已经位于世界前列。

5提升绿色钢铁冶金技术低碳减排效果的方法

5.1合理调整产品结构，优化生产流程

在钢铁冶金生产中，需要利用大数据技术，全面收集国内外钢铁市场的发展动态，积极吸收国内外先进的冶金生产技术和绿色发展理念，再结合本企业的发展现状，进行集成和创新，调整钢铁冶金产品的生产结构，不仅能契合时代发展的需求，而且还能提升生产质量、降低能耗、节约成本、提升附加值、提高技术水平。促使钢铁冶金企业能够在激烈的市场竞争中占得一席之地。积极吸取发达国家在绿色钢铁冶金技术方面取得的经验和成果，尽可能做到钢铁冶金生产流程更加紧凑，更加合理，更加流畅。此种生产流程，可有效降低能耗，并打造一个高效率、低能耗、低成本、绿色无污染的钢铁冶金生产系统，更好的顺应中国钢铁工业先进生产力的发展方向。

5.2合理调整能源结构，提升能源转化率

在钢铁冶金中为提升低碳减排的效果，需要进一步优化煤气资源，提升煤气使用量，降低煤气放散量。通常情况下，钢铁冶金生产企业，各种用能设备，需要用到不同的煤气。但受到企业煤气总量、热值、煤气供需平衡等方面的影响，使得钢铁冶金企业的用能设备，在使用煤气方面存在相互影响的问题。所以，可推广建设燃气联合蒸汽的循环发电机组。锅炉生产运行中，使用纯度比较大的煤气，也是钢铁冶金企业利用大量低热值高炉煤气进行发电的新技术，可在不影响锅炉安全运行的基础上，通过调整发电负荷的方法来适当增减高炉煤气用量，此种方法，既能提高煤气资源利用率，而且还有助于调节煤气管网的压力波动，具有良好的节能效果，经济效益和环境效益。

结论

冶金工业的发展必须以避免对生态环境产生污染为前提和基础，只有冶金工艺和生态保护相互联系、相互结合，从而在环保问题上产生突破性的转变。在当前状况下，应当擦亮双眼，正确认识到工业发展和环境保护的密切联系，明白二者是相互统一、相辅相成的。实际生产过程是对环保工作开展力度、环保政策实施情况的有效检验，注重冶金产业中的环保问题是促进我国生态环境保护工作快速推进的重要力量来源。

参考文献：

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