余城德  晁團效  陳振勇

（江蘇省鑌鑫鋼鐵集團有限公司  江蘇 連云港 222113）

摘要：近年來，鑌鋼煉鐵廠高爐工序引進、吸收先進的技術、設備，實行精細管理，高爐工序能源介質消耗持續優化，能源消耗穩步下降，在高冶煉強度生產模式，高爐工序極致能效達到365kgce/t左右水平。

近年來，隨著國家產業政策調整，鋼鐵原燃料市場價格波動，鋼鐵價格下降，國家環保政策和建設節能低碳、綠色循環企業發展需求，鋼鐵行業推行低庫存生產模式，原燃料質量波動增大，入爐原燃料質量很難保持長期優質、穩定，高爐生產長期穩定順行面臨巨大壓力。鋼鐵行業是碳排放的重點領域，約占全球碳排放總量的7%-9%。為實現“碳達峰、碳中和”目標，鋼鐵行業需采取以下措施：1 碳達峰目標：力爭在2025年前實現碳排放達峰。2  碳中和目標：到2050年實現碳中和，到2060年實現全行業凈零排放。鋼鐵行業按照國家產業政策，先后推出：工序能耗、極致能效等行業標準，規范能源使用，提升企業競爭力。

煉鐵工序作為鋼鐵生產的重要環節,其工序能耗占據鋼鐵全流程總能耗的70%左右；因此,在“雙碳目標”背景下,煉鐵工序的節能減排是我國鋼鐵行業綠色低碳發展的主要切入點。根據國家部委印發的《關于促進鋼鐵工業高質量發展的指導意見》中提出的要求,力爭到2025年80%以上的鋼鐵產能完成超低排放改造,噸鋼綜合能耗降低2%以上,水資源消耗強度降低10%以上,確保2030年前碳達峰。為了滿足新的環保指標和節能減排要求，鑌鑫鋼鐵利用產能置換和設備升級改造，采用了一系列的低碳節能減排及智能化技術,取得了較好的經濟效益。

1  鑌鋼高爐能耗現狀

高爐煉鐵是鋼鐵生產的核心環節，同時也是能源消耗的主要部分，約占鋼鐵生產總能耗的60%-70%。目前，高爐能耗主要集中在以下幾個方面：①焦炭消耗：焦炭是高爐煉鐵的主要燃料和還原劑，其消耗量直接影響能耗水平。②熱風爐能耗：熱風爐為高爐提供高溫熱風，其能耗占高爐總能耗的20%-30%。③電力消耗：高爐鼓風機、除塵設備等輔助設備的電力消耗也是能耗的重要組成部分。④煤氣利用：高爐煤氣作為副產品，其回收利用效率直接影響整體能耗水平。目前，國內外先進高爐的噸鐵能耗已降至500kg標準煤以下，但仍有進一步提升空間。

鑌鋼現有2*1250m³高爐，配套500萬噸智能料場，2*800t雙膛石灰窯，3*265m²燒結機，150萬噸鏈篦機-回轉窯，原料處理能力，質量有保證；高爐生產以來，多次引進、吸收新工藝、新技術、新設備對高爐配套設備進行技改，中鋼協推進T80項目幾乎完全使用。焦炭、噴吹煤粉全部外購，供應廠家多，每天供應量少，燃料質量波動大，對高爐爐況一定影響。煉鐵廠按照公司生產經營計劃，結合原燃料條件，勇于探索，近幾年來高爐燃料消耗持續下降，取得高爐煤比提高，燃料比下降優異成績。

表1    1高爐生產技術指標

注明：①5月開始，高爐生產進行低庫存生產模式。②8月高爐計劃檢修1195min，11月6日休風1高爐計劃檢修795min。③10月開始，高爐鐵水減扣5‰渣量；高爐—煉鋼鐵水運輸采取一罐到底生產模式，外界對高爐生產影響加大。④高爐焦炭消耗量以進廠焦炭量及時，與高爐槽下電子秤計量差距，影響燃料比3-5kg/t。

2  中鋼協T80項目在鑌鋼高爐應用

鑌鋼2座高爐分別于2021年12月、2022年3月建成投產，采用當時最先進工藝、設備。生產幾年以來，煉鐵廠跟蹤當時先進技術、設備對高爐進行技改，高爐先后使用中鋼協T80推薦項目：高效長壽高風溫熱風爐（豫興頂燃式旋切熱風爐），熱風爐采用煤氣、助燃空氣雙預熱、智能燃燒和無擾動換爐技術，確保熱風爐燃燒高爐煤氣工況下，送風溫度穩定1220℃；高爐爐頂料罐均壓煤氣全回收技術，高爐煤氣達到零排放目標。高爐風機采用BTRT技術，風機節電達到35%左右。高爐煤氣除塵采用重力除塵與布袋除塵相結合處理方式，確保進入BTRT煤氣溫度，提高電機發電率；高爐煤氣分散塔使用新型點火伴燒技術，確保分散煤氣完全燃燒，降低對空氣污染。高爐沖渣水采用高效換熱器，回收余熱供生產崗位和生活區使用。高爐爐前除塵系統采用昆侖節能公司技術，煉鐵廠除塵系統進行升級改造：對除塵管道閥門開度，除塵含灰量，爐前工況，使用風量等建立智能模塊，應用先進算法，自動控制除塵系統風量，除塵點位閥門開度，達到節電降耗的目標。

3  鑌鋼高爐熱風爐提升能效系統優化技術

熱風爐是高爐煉鐵的重要設備，其能耗占高爐總能耗的20%-30%。目前，鑌鋼熱風爐的主要新技術、新工藝如下：熱風爐系統設計配置4座高效頂燃式熱風爐，設置煙氣余熱回收裝置。多爐并聯運行，確保高爐連續穩定供風，減少能量損失。全燒高爐煤氣，設計風溫1200～1250℃。助燃空氣采取集中供風方式，設置2臺助燃風機，一用一備。

3.1  熱風爐技術性能  熱風爐技術性能見表2。

表2   熱風爐技術性能

3.2   空氣、煤氣預熱系統

設有空氣、煤氣換熱器，選用高效板式換熱器，利用煙氣余熱預熱助燃空氣和高爐煤氣，預熱后空氣溫度≥170℃，高爐煤氣溫度≥180℃。

3.3 高溫熱風技術

改進燃燒器：采用豫興熱風爐最新技術，高效頂燃燃燒器，提高燃燒效率，確保熱風溫度穩定在1200℃以上。優化蓄熱體：熱風爐蓄熱室上部及燃燒室高溫區采用高溫蠕變性能好的硅磚，中、下部根據熱風爐的溫度分布情況分別采用高鋁磚、粘土磚?？紤]到燃燒器和喉口部位在熱風爐工作過程中溫度變化劇烈的特點，燃燒器、預燃室采用抗熱震良好的紅柱石磚。隔熱材料為各種輕質磚、耐火纖維氈，爐殼噴涂耐火噴涂料。提高蓄熱和放熱效率。確保足夠蓄熱能力。

3.4  智能控制系統

自動燃燒控制：通過賽迪智能控制系統，將燒爐過程殘O₂、CO、空氣過剩系數、燒爐、送風時間等數據導入智能控制系統實時調整煤氣和空氣比例，優化燃燒過程，降低能耗。智能熱風爐效率測算實時在線計算熱風爐效率，與智能燃燒控制系統耦合，隨時調整、優化爐燒參數，降低燒爐消耗。

熱風溫度閉環控制：采用閉環控制系統，確保熱風溫度穩定，減少波動。

3.5  煤氣凈化技術

煤氣干法除塵：采用干法除塵技術，提高煤氣熱值，減少熱風爐能耗，提高BTRT發電量。

煤氣精脫硫：通過脫硫技術降低煤氣中硫含量，減少對熱風爐、后續工序設備的腐蝕。

4  高爐能效提升技術

鑌鋼高爐建設同期進行數字化、智能化建設，先后大家科研單位合作，將當時先進技術、設備引進鑌鋼生產建設中，確保設備、技術保持最適合鑌鋼生產實際情況。特別是與北科大、賽迪信息、金恒科技等單位長期合作共同發展，對鑌鋼進行全流程智能工廠改造，1#高爐23年8月被江蘇省工信廳授予“數字化高爐車間”。鑌鋼高爐集：智能設備，生產日常數據自動采集、自動上次生成報表，生成過程實時監控：生成過程物料跟蹤、產品質量追溯、高爐生成過程控制智能模塊，生產過程能源介質消耗、節能減排管控等智能控制技術應用，對高爐生產進行全過程管控，發現問題通過掌上工廠智能應用推送各級管理人員，確保生產過程參數受控，給高爐生產穩定順行打下堅實基礎。通過以上各種智能管理系統逐步進廠，在高爐日常生產形成：管控一張圖，監控視頻一張圖和操作一張圖。實現對高爐車間生產區域連續監控，發現問題及時報警和方便人員處理，減少和降低操作人員隨意進入危險區域，杜絕事故隱患發生。高爐生產一張圖。

4.1 高爐操作優化

智能控制系統：通過大數據和人工智能技術，高爐生產監控采用：物料合理配料、料面預測、爐身鏡像、布料尋優、配煤計算、鐵元素平衡、操作爐型動態識別、爐墻安全性診斷、爐缸侵蝕等模塊，實時優化高爐操作參數（如風溫、風量、噴煤量、高爐爐墻溫度變化等），高爐生產保持長期穩定順行，鐵水產量保持5500t/d左右，降低燃料比。

4.1.1  高爐日常操作技術

高爐日常生產中，加強原燃料管理，控制入爐物料振動篩給料量，確保礦批50±2t/批，大風量、高頂壓、高風溫、重負荷，適當爐溫[Si]=0.20-0.50%，保持高富氧率和噴煤量，減少焦炭消耗，降低能耗。

4.1.2  高爐煤氣高效利用

根據高爐生產情況：高爐風量、富氧量及時調整礦批和布料角度，確保料速7-8批/h，在高冶煉強度下，高爐煤氣利用率保持45-47%。高爐煤氣采用余壓發電（BTRT）：利用高爐煤氣余壓發電，提高能源回收效率。高爐煤氣凈化采用干法除塵：利用干法除塵技術，提高煤氣熱值，減少能量損失。

4.1.3  新型爐料技術  

高爐使用原燃料全部外購，焦炭全部使用搗鼓焦、配加部分高揮發分煙煤，滿足降低燃料比需求。1）高爐焦炭采用部分高反應性焦炭：使用高反應性焦炭，充當發熱劑和還原劑作用，提高還原效率，降低焦比。2）球團礦替代燒結礦：合理利用燒結礦生產能力大的優勢，生產高堿度燒結礦，增加球團礦使用比例，減少燒結礦能耗，達到節能節碳的目標。

5  效果

通過上述技術采用和高爐操作參數細化，高爐生產穩定性逐步提高，生產指標持續優化，達到節能降碳目標。25年1-3月高爐生產技術指標。

表3   煉鐵廠高爐1-3月能源介質消耗指標

高爐能耗的降低和能效提升是鋼鐵行業實現綠色低碳發展的關鍵。通過優化高爐操作、提升熱風爐能效、推廣新型爐料技術以及探索低碳冶煉技術，可以顯著降低高爐能耗和碳排放。未來，隨著智能化、數字化技術的廣泛應用，高爐煉鐵將朝著更高效、更環保的方向發展。