摘要：钢铁冶金是我国重工业发展的代表，能促进国民经济稳定发展，对提高经济发展速度具有重要意义。本文分析了钢铁冶金过程环保和节能技术。

关键词：钢铁冶金;环保;节能

钢铁冶金生产需消耗大量的煤炭为生产过程提供动力，并且消耗氧化铁、锰、铬等金属原料，因此，要把节能降耗作为冶金工业发展的首要目标，从而为钢铁制造的可持续发展作出贡献。

一、钢铁冶金过程余热回收

钢铁冶金行业是我国的第二大能耗行业，因而如何节能是企业一直关注的问题。在焦炉、高炉和炼钢工序中，钢铁企业已开始采用余热回收利用装置。当余热温度变化范围较大时，热载体有固、气、液和混合形式，排放环节多，增加了余热回收的技术难度。热管作为一种余热回收技术，我国科研及工程技术人员对热管技术在烧结排气显热和其热风炉燃烧废气的余热回收进行了深入研究，并取得了良好的应用效果。

热管作为一种导热性好的元件，依靠真空管壳体内物质的蒸发和凝结来完成，具有导热性好、等温性优异、适用于各种形状、控温准确等优点。热管成组使用可提高传热效率，降低流体阻力，有效控制露点腐蚀。热管中所用的低热阻管在加入导热介质后，在真空中密封处理，热管下端受热后导热介质转变为气态，空气密度及压强瞬时变化，蒸汽被带到热管上端，热量被热管释放后，又凝结成液态，液态导热介质在自重下流回热管底部，吸收热量后再次汽化，热循环连续进行，热量在相变吸热及放热中得到搬运。

余热回收在带冷机废气中进行，热烧结矿经单辊破碎振动筛分选后，由带冷机输送带输送至下道工序，输送带侧设有三个冷却风罩，冷却风通过矿料层带走物料底部热量，第一风罩内的冷却风温度约为360℃，余热在热管换热器底部回收后，热量返回需要蒸汽加热的熟料工序，热管式余热锅炉二次利用热量，富恶化利用蒸汽热量，从而使冶金过程经济效益最大化。

转炉是炼钢关键工序，但铁氧还原反应每吨钢将产生200立方米的CO和CO2混合烟气，烟气中CO含量高达80%，还含有氧化铁尘粒及氧气等，温度高达1700℃。转炉产生的烟气中含有大量有害气体及显热，不能直接排放到大气中污染大气及周围环境，钢铁制造企业必须研究转炉烟气二次利用与治理策略。烟气中富含热能及化学能，可用于降低炼钢工序的能耗和环境压力。炼钢转炉是间歇性作业，包括冶炼及吹炼两工序交替进行，转炉冶炼时间约28min，吹炼周期19min，吹炼脱碳过程中的CO气体可回收利用，但在冶炼间歇期吹入烟道的冷空气会增加烟气余热回收难度。

氧气转炉吹炼过程中会产生高温尘炉气，必须处理炉气中的CO和含铁量粉尘，若未经处理的炉气泄漏到空气中，将直接污染环境，增加煤炭能源、金属矿石等的消耗。吨钢转炉将产生至少60立方米的煤气，高达20千克粉尘，大约70公斤的蒸汽可回收，经论证，净化后的转炉炉气具有良好的回收利用价值。回收系统工作流程可概括为：转炉烟气产生后，进入活动、固定烟罩，通过汽化冷却烟道收集热量，经溢流文氏管及重力脱水器回收蒸汽，通过可调喉口文氏管、喷淋箱、复挡脱水器、抽风机、水封止回阀、煤气柜回收CO。设置的活动罩能保持过剩空气系数恒定，汽化冷却烟道内烟气温度低于900℃，文氏管进行二次除尘，流文氏管冷却烟气完成粗除尘，可调喉口文氏管完成精除尘，处理后烟气含尘量和温度达到最低值。

二、冶金炉节能控制系统

自动控制装备能保证设备运行的节能效果，在高炉喷煤过程中，采用多相流煤粉检测，在线分析仪检测煤气，控制器控制高炉煤气余压温度及气压稳定性。自动控制不仅能保证制造的稳定性，而且可促进节能工艺装备的顺利展开，特别是在高速冷连轧带钢生产线上采用多段加热时，可实现分段测温及控制，提高了检测精度。

钢铁冶金工艺中风机、轧钢机、水泵、输送机等大功率电机耗电量大，所占比例远高于其他行业。钢铁制造工艺及配套设备均适应工作载荷的节奏变化，排烟除尘设备及带式输送机是周期性工作，造成设备空转时间长，钢铁企业必须淘汰落后的电力设备，降低电耗，采用交流变频调速等节能控制设备节电。

节能工业炉的应用必须建立在数学模型及智能控制模式的基础上，用计算机控制，能显著提高炉窑节能效果，积极应用高炉专家系统及转炉炼钢终点控制数学模型，优化电炉能量输入及智能精炼炉温度控制系统、优化加热炉控制模型，采用模糊控制方式提高控制精度，采用先进过程控制稳定生产过程，保证产品质量，减少设备故障，实现钢铁冶金过程的节能降耗。

近年来，钢铁生产新技术正朝着短流程方向发展，特别是随着控制技术的进步，连铸、热轧、铸轧技术的广泛应用，钢铁冶金的高效连续生产促进了智能控制系统的应用，智能控制生产过程物流、能流与生产节拍衔接，故障信息反馈及时处理，生产过程参数变化准确灵活，并对产品质量实时跟踪记录，提高产品一次交付合格率。

三、炼铁过程CO2排放控制

炼铁系统中烧结、球团、焦化、高炉炼铁工序的CO2排放占冶金过程的近90%，因此，炼铁过程的控制是能耗与碳排放控制的关键，C元素流分布可很好分析碳排放过程，对减少碳氧排放具有重要的指导意义。

钢铁冶金中的碳氧化合物通过加热燃料反应得到，C元素几乎全部来自焦炭及煤粉，大部分C元素作为高炉煤气排放。炼铁是铁与煤的化学反应过程，碳输入端以化石与能量形式进入冶金过程，以碳氧化物和烷烃混合气体形式排出，烧结、焦化和高炉炼铁是主要工序，可将碳量化输入计算模型，定量计算输出。碳氧排放量与能耗成正比，煤炭等原料消耗增加直接导致碳排放量的增加。利用这一规律，可减少C元素矿石使用，增加新能源利用，采用新技术提高能源燃烧效率及热值，加强能源回收措施。高炉煤气在热风炉中燃烧增加风温，提高热效率，改变高炉燃料比，减少碳氧化合物的排放。高炉煤气分离处理技术，将多余的CO2加热后二次送入高炉，减少了高炉的温室气体排放。

2钢铁冶金工艺中能源消耗的影响因素

2.1燃料比

钢铁冶金生产的流程比较多，并且每个工序都会涉及到能源的消耗以及消耗的能源量存在一定的差异。例如，钢铁冶炼的过程中， 焦比、煤比以及煤气、高炉鼓风能源之间的占比存在一定的差异。而高炉炼铁的过程中，使用的大部分能源来自燃料碳素，以及风热和化学反应。因此，燃料比对于钢铁冶金工艺中能源消耗具有很大的影响。

2.2高炉煤气

焦化工序需要消耗大量的煤资源，并且高炉煤气的占比比较高。通过对比钢铁冶金的实际情况分析发现高炉煤气的消耗量影响因素有很多，其中结焦时间的影响比较大。结焦时间越短高炉煤气的消耗量就会越少，但是这种方式会影响高炉设备的使用寿命。同时，在生产的过程中烟气带有一定的余热，如果不对其余热进行合理的回收，就会在很大程度上增加能源的消耗量。

3钢铁冶金企业节能技术的改进方向

3.1降低燃料比

第一、加强燃料质量的控制。钢铁冶金生产的过程中技术人员需要根据钢铁冶金的实际情况合理控制燃料的质量，并且通过加装自动化检测装置或者人工试验的方式，实现燃料利用率的提高。同时，冶炼的过程中必须对燃料进行二次利用，结合装料仓的实际高度以及容量，钻后燃料筛分的控制，避免筛分过程中大量炉粉产生。

参考文献

[1]张廷发.钢铁冶金流程节能实现及技术要点研究[J].工艺技术，2017（12）.

[2]刘伟.钢铁冶金过程环保和节能技术探讨[J].中国金属通报，2020（13）.