余城德  晁团效  陈振勇

（江苏省镔鑫钢铁集团有限公司  江苏 连云港 222113）

摘要：近年来，镔钢炼铁厂高炉工序引进、吸收先进的技术、设备，实行精细管理，高炉工序能源介质消耗持续优化，能源消耗稳步下降，在高冶炼强度生产模式，高炉工序极致能效达到365kgce/t左右水平。

近年来，随着国家产业政策调整，钢铁原燃料市场价格波动，钢铁价格下降，国家环保政策和建设节能低碳、绿色循环企业发展需求，钢铁行业推行低库存生产模式，原燃料质量波动增大，入炉原燃料质量很难保持长期优质、稳定，高炉生产长期稳定顺行面临巨大压力。钢铁行业是碳排放的重点领域，约占全球碳排放总量的7%-9%。为实现“碳达峰、碳中和”目标，钢铁行业需采取以下措施：1 碳达峰目标：力争在2025年前实现碳排放达峰。2  碳中和目标：到2050年实现碳中和，到2060年实现全行业净零排放。钢铁行业按照国家产业政策，先后推出：工序能耗、极致能效等行业标准，规范能源使用，提升企业竞争力。

炼铁工序作为钢铁生产的重要环节,其工序能耗占据钢铁全流程总能耗的70%左右；因此,在“双碳目标”背景下,炼铁工序的节能减排是我国钢铁行业绿色低碳发展的主要切入点。根据国家部委印发的《关于促进钢铁工业高质量发展的指导意见》中提出的要求,力争到2025年80%以上的钢铁产能完成超低排放改造,吨钢综合能耗降低2%以上,水资源消耗强度降低10%以上,确保2030年前碳达峰。为了满足新的环保指标和节能减排要求，镔鑫钢铁利用产能置换和设备升级改造，采用了一系列的低碳节能减排及智能化技术,取得了较好的经济效益。

1  镔钢高炉能耗现状

高炉炼铁是钢铁生产的核心环节，同时也是能源消耗的主要部分，约占钢铁生产总能耗的60%-70%。目前，高炉能耗主要集中在以下几个方面：①焦炭消耗：焦炭是高炉炼铁的主要燃料和还原剂，其消耗量直接影响能耗水平。②热风炉能耗：热风炉为高炉提供高温热风，其能耗占高炉总能耗的20%-30%。③电力消耗：高炉鼓风机、除尘设备等辅助设备的电力消耗也是能耗的重要组成部分。④煤气利用：高炉煤气作为副产品，其回收利用效率直接影响整体能耗水平。目前，国内外先进高炉的吨铁能耗已降至500kg标准煤以下，但仍有进一步提升空间。

镔钢现有2*1250m³高炉，配套500万吨智能料场，2*800t双膛石灰窑，3*265m²烧结机，150万吨链篦机-回转窑，原料处理能力，质量有保证；高炉生产以来，多次引进、吸收新工艺、新技术、新设备对高炉配套设备进行技改，中钢协推进T80项目几乎完全使用。焦炭、喷吹煤粉全部外购，供应厂家多，每天供应量少，燃料质量波动大，对高炉炉况一定影响。炼铁厂按照公司生产经营计划，结合原燃料条件，勇于探索，近几年来高炉燃料消耗持续下降，取得高炉煤比提高，燃料比下降优异成绩。

表1    1高炉生产技术指标

注明：①5月开始，高炉生产进行低库存生产模式。②8月高炉计划检修1195min，11月6日休风1高炉计划检修795min。③10月开始，高炉铁水减扣5‰渣量；高炉—炼钢铁水运输采取一罐到底生产模式，外界对高炉生产影响加大。④高炉焦炭消耗量以进厂焦炭量及时，与高炉槽下电子秤计量差距，影响燃料比3-5kg/t。

2  中钢协T80项目在镔钢高炉应用

镔钢2座高炉分别于2021年12月、2022年3月建成投产，采用当时最先进工艺、设备。生产几年以来，炼铁厂跟踪当时先进技术、设备对高炉进行技改，高炉先后使用中钢协T80推荐项目：高效长寿高风温热风炉（豫兴顶燃式旋切热风炉），热风炉采用煤气、助燃空气双预热、智能燃烧和无扰动换炉技术，确保热风炉燃烧高炉煤气工况下，送风温度稳定1220℃；高炉炉顶料罐均压煤气全回收技术，高炉煤气达到零排放目标。高炉风机采用BTRT技术，风机节电达到35%左右。高炉煤气除尘采用重力除尘与布袋除尘相结合处理方式，确保进入BTRT煤气温度，提高电机发电率；高炉煤气分散塔使用新型点火伴烧技术，确保分散煤气完全燃烧，降低对空气污染。高炉冲渣水采用高效换热器，回收余热供生产岗位和生活区使用。高炉炉前除尘系统采用昆仑节能公司技术，炼铁厂除尘系统进行升级改造：对除尘管道阀门开度，除尘含灰量，炉前工况，使用风量等建立智能模块，应用先进算法，自动控制除尘系统风量，除尘点位阀门开度，达到节电降耗的目标。

3  镔钢高炉热风炉提升能效系统优化技术

热风炉是高炉炼铁的重要设备，其能耗占高炉总能耗的20%-30%。目前，镔钢热风炉的主要新技术、新工艺如下：热风炉系统设计配置4座高效顶燃式热风炉，设置烟气余热回收装置。多炉并联运行，确保高炉连续稳定供风，减少能量损失。全烧高炉煤气，设计风温1200～1250℃。助燃空气采取集中供风方式，设置2台助燃风机，一用一备。

3.1  热风炉技术性能  热风炉技术性能见表2。

表2   热风炉技术性能

3.2   空气、煤气预热系统

设有空气、煤气换热器，选用高效板式换热器，利用烟气余热预热助燃空气和高炉煤气，预热后空气温度≥170℃，高炉煤气温度≥180℃。

3.3 高温热风技术

改进燃烧器：采用豫兴热风炉最新技术，高效顶燃燃烧器，提高燃烧效率，确保热风温度稳定在1200℃以上。优化蓄热体：热风炉蓄热室上部及燃烧室高温区采用高温蠕变性能好的硅砖，中、下部根据热风炉的温度分布情况分别采用高铝砖、粘土砖。考虑到燃烧器和喉口部位在热风炉工作过程中温度变化剧烈的特点，燃烧器、预燃室采用抗热震良好的红柱石砖。隔热材料为各种轻质砖、耐火纤维毡，炉壳喷涂耐火喷涂料。提高蓄热和放热效率。确保足够蓄热能力。

3.4  智能控制系统

自动燃烧控制：通过赛迪智能控制系统，将烧炉过程残O₂、CO、空气过剩系数、烧炉、送风时间等数据导入智能控制系统实时调整煤气和空气比例，优化燃烧过程，降低能耗。智能热风炉效率测算实时在线计算热风炉效率，与智能燃烧控制系统耦合，随时调整、优化炉烧参数，降低烧炉消耗。

热风温度闭环控制：采用闭环控制系统，确保热风温度稳定，减少波动。

3.5  煤气净化技术

煤气干法除尘：采用干法除尘技术，提高煤气热值，减少热风炉能耗，提高BTRT发电量。

煤气精脱硫：通过脱硫技术降低煤气中硫含量，减少对热风炉、后续工序设备的腐蚀。

4  高炉能效提升技术

镔钢高炉建设同期进行数字化、智能化建设，先后大家科研单位合作，将当时先进技术、设备引进镔钢生产建设中，确保设备、技术保持最适合镔钢生产实际情况。特别是与北科大、赛迪信息、金恒科技等单位长期合作共同发展，对镔钢进行全流程智能工厂改造，1#高炉23年8月被江苏省工信厅授予“数字化高炉车间”。镔钢高炉集：智能设备，生产日常数据自动采集、自动上次生成报表，生成过程实时监控：生成过程物料跟踪、产品质量追溯、高炉生成过程控制智能模块，生产过程能源介质消耗、节能减排管控等智能控制技术应用，对高炉生产进行全过程管控，发现问题通过掌上工厂智能应用推送各级管理人员，确保生产过程参数受控，给高炉生产稳定顺行打下坚实基础。通过以上各种智能管理系统逐步进厂，在高炉日常生产形成：管控一张图，监控视频一张图和操作一张图。实现对高炉车间生产区域连续监控，发现问题及时报警和方便人员处理，减少和降低操作人员随意进入危险区域，杜绝事故隐患发生。高炉生产一张图。

4.1 高炉操作优化

智能控制系统：通过大数据和人工智能技术，高炉生产监控采用：物料合理配料、料面预测、炉身镜像、布料寻优、配煤计算、铁元素平衡、操作炉型动态识别、炉墙安全性诊断、炉缸侵蚀等模块，实时优化高炉操作参数（如风温、风量、喷煤量、高炉炉墙温度变化等），高炉生产保持长期稳定顺行，铁水产量保持5500t/d左右，降低燃料比。

4.1.1  高炉日常操作技术

高炉日常生产中，加强原燃料管理，控制入炉物料振动筛给料量，确保矿批50±2t/批，大风量、高顶压、高风温、重负荷，适当炉温[Si]=0.20-0.50%，保持高富氧率和喷煤量，减少焦炭消耗，降低能耗。

4.1.2  高炉煤气高效利用

根据高炉生产情况：高炉风量、富氧量及时调整矿批和布料角度，确保料速7-8批/h，在高冶炼强度下，高炉煤气利用率保持45-47%。高炉煤气采用余压发电（BTRT）：利用高炉煤气余压发电，提高能源回收效率。高炉煤气净化采用干法除尘：利用干法除尘技术，提高煤气热值，减少能量损失。

4.1.3  新型炉料技术  

高炉使用原燃料全部外购，焦炭全部使用捣鼓焦、配加部分高挥发分烟煤，满足降低燃料比需求。1）高炉焦炭采用部分高反应性焦炭：使用高反应性焦炭，充当发热剂和还原剂作用，提高还原效率，降低焦比。2）球团矿替代烧结矿：合理利用烧结矿生产能力大的优势，生产高碱度烧结矿，增加球团矿使用比例，减少烧结矿能耗，达到节能节碳的目标。

5  效果

通过上述技术采用和高炉操作参数细化，高炉生产稳定性逐步提高，生产指标持续优化，达到节能降碳目标。25年1-3月高炉生产技术指标。

表3   炼铁厂高炉1-3月能源介质消耗指标

高炉能耗的降低和能效提升是钢铁行业实现绿色低碳发展的关键。通过优化高炉操作、提升热风炉能效、推广新型炉料技术以及探索低碳冶炼技术，可以显著降低高炉能耗和碳排放。未来，随着智能化、数字化技术的广泛应用，高炉炼铁将朝着更高效、更环保的方向发展。