苑鵬　劉藝媛　王雪嬌　王琿　滕艾均　武兵強(qiáng)　沈伯雄

0 引言

面對(duì)化石資源緊缺、環(huán)境污染和全球變暖等問(wèn)題，可持續(xù)發(fā)展理念已成為國(guó)際社會(huì)的共識(shí)。作為CO2、NOx和SO2等污染物排放以及能源與資源消耗的主要源頭之一，鋼鐵工業(yè)在很大程度上加劇了生態(tài)環(huán)境問(wèn)題。鑒于此，開(kāi)展以綠色低碳為目標(biāo)的轉(zhuǎn)型升級(jí)成為鋼鐵工業(yè)持續(xù)健康發(fā)展的迫切需求。近年來(lái)，中國(guó)及世界的鋼鐵產(chǎn)業(yè)正在以前所未有的力度推動(dòng)行業(yè)綠色低碳及智能化發(fā)展。圍繞鋼鐵生產(chǎn)工藝技術(shù)的原理和特征來(lái)積極開(kāi)展節(jié)能減排潛力的挖掘，研發(fā)利用綠色低碳冶煉工藝技術(shù)，以及工藝流程智能化升級(jí)改造等方面，已成為開(kāi)發(fā)和推廣兼具經(jīng)濟(jì)性、環(huán)境友好性和可行性優(yōu)勢(shì)的先進(jìn)鋼鐵生產(chǎn)技術(shù)的重點(diǎn)。在國(guó)內(nèi)鋼鐵生產(chǎn)工藝流程中，以“焦化-燒結(jié)-高爐”為主的煉鐵流程占總能耗的60%，占生產(chǎn)成本的70%，污染物排放占比則高達(dá)90%。隨著碳達(dá)峰、碳中和遠(yuǎn)景目標(biāo)的提出，以及國(guó)家、地方和行業(yè)超低排放標(biāo)準(zhǔn)日趨嚴(yán)苛，對(duì)煉鐵工序進(jìn)行升級(jí)改造已逐步成為支撐中國(guó)鋼鐵工業(yè)整體可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵抓手和重要基礎(chǔ)之一。

本文首先從煉鐵工藝涉及的原料、設(shè)備和過(guò)程3方面對(duì)其節(jié)能減排潛力開(kāi)展分析。隨后，系統(tǒng)梳理了燒結(jié)、球團(tuán)、高爐和典型非高爐工藝中的綠色低碳技術(shù)研究現(xiàn)狀。然后，對(duì)既有研究或已有應(yīng)用的代表性智能化煉鐵技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了簡(jiǎn)要評(píng)述。最后，凝練出綠色低碳和智能化煉鐵技術(shù)研發(fā)進(jìn)程中的關(guān)鍵性結(jié)論，并對(duì)低碳及智能化煉鐵的發(fā)展方向進(jìn)行展望。旨在為煉鐵工藝技術(shù)轉(zhuǎn)型升級(jí)提供有價(jià)值的科學(xué)建議和經(jīng)驗(yàn)參考，以期促進(jìn)國(guó)內(nèi)煉鐵技術(shù)及鋼鐵全流程的綠色低碳化發(fā)展。

1 高爐煉鐵的節(jié)能減排潛力分析

1.1 能耗及污染物排放概況

傳統(tǒng)的高爐煉鐵流程能源消耗所占比例較大。據(jù)統(tǒng)計(jì)，中國(guó)鋼鐵工業(yè)能源消耗約占全國(guó)能源消耗總量的15%。從中國(guó)鋼鐵協(xié)會(huì)2018年發(fā)布的數(shù)據(jù)來(lái)看，由焦化、燒結(jié)、球團(tuán)、高爐等工序構(gòu)成的煉鐵系統(tǒng)能耗占鋼鐵流程總能耗的75%以上。此外，傳統(tǒng)的高爐煉鐵流程中產(chǎn)生的粉塵、CO、SO2和H2S等一直是大氣治理的重點(diǎn)對(duì)象。國(guó)內(nèi)鋼鐵工業(yè)CO2排放占全國(guó)的12%～16%，其中煉鐵系統(tǒng)占鋼鐵總排放量的80%～90%。高爐渣等固體廢棄物同樣也是污染物治理及資源化利用所需要重點(diǎn)關(guān)注的對(duì)象。由于傳統(tǒng)煉鐵工藝涉及的工序流程較多且各工序的反應(yīng)過(guò)程復(fù)雜，有必要對(duì)其潛在的節(jié)能減排突破點(diǎn)進(jìn)行初步梳理，為尋求相應(yīng)的升級(jí)策略提供參考。

1.2 潛在的節(jié)能減排突破點(diǎn)

1.2.1 原料方面

目前大多采用鐵礦石、燒結(jié)礦或球團(tuán)礦等含鐵原料，以及助溶劑和還原劑等。中國(guó)煉鐵原料以低品位原礦經(jīng)富選后得到的精細(xì)礦粉為主，不利于燒結(jié)，但有利于造球。因此，含鐵原料的篩選與合理化利用對(duì)于降低能耗有著潛在的作用；另外，中國(guó)目前仍大量使用煤、焦等碳質(zhì)還原劑，而在煤炭焦化和焦炭使用過(guò)程中會(huì)釋放大量的CO2和SO2等污染物。因而，爐料結(jié)構(gòu)的調(diào)整和還原劑的優(yōu)選將有助于提升傳統(tǒng)煉鐵工藝的節(jié)能減排水平。根據(jù)寶鋼實(shí)踐，通過(guò)爐料結(jié)構(gòu)和燃料結(jié)構(gòu)優(yōu)化、還原劑優(yōu)選等措施，爐頂煤氣總量可降低10%～15%，其中CO、CO2排放總量可降低8%～10%。

1.2.2 設(shè)備方面

煉鐵過(guò)程中產(chǎn)生的一系列污染物會(huì)直接接觸設(shè)備，如在原料入爐、煤粉制備噴吹及熱風(fēng)爐工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生粉塵，高爐爐頂均壓放散會(huì)產(chǎn)生CO，高爐煤氣點(diǎn)火放散產(chǎn)生SO2等，這些污染物可能會(huì)對(duì)設(shè)備產(chǎn)生磨損或者腐蝕。因此，如何從源頭降低污染物排放，以及如何增強(qiáng)設(shè)備的耐候性是節(jié)能減排的關(guān)注點(diǎn)。另外，在優(yōu)化相關(guān)節(jié)能減排裝置的運(yùn)行效率和成本上，可以考慮提高廢氣的回收回用效率，適當(dāng)減小裝置的體積等。為確保高爐煉鐵過(guò)程能夠滿足日趨嚴(yán)格的節(jié)能減排要求，關(guān)于燃料優(yōu)化噴吹、煙氣在線監(jiān)測(cè)、爐況精準(zhǔn)調(diào)控等設(shè)備和系統(tǒng)的需求也日漸迫切，新舊工藝設(shè)備和系統(tǒng)的及時(shí)更替，將在煉鐵工序節(jié)能減排方面發(fā)揮積極作用。

1.2.3 過(guò)程方面

高爐煉鐵生產(chǎn)過(guò)程是集物理和化學(xué)變化為一體的復(fù)雜反應(yīng)體系，因此，開(kāi)發(fā)和應(yīng)用先進(jìn)的煉鐵工藝過(guò)程管理技術(shù)，提高高爐生產(chǎn)效率并延長(zhǎng)爐役，對(duì)于節(jié)能減排具有潛在的積極意義；并且，在高爐煉鐵過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量余熱，其在煉鐵過(guò)程能源浪費(fèi)中占據(jù)較大比例。因而，優(yōu)化高爐余熱回收過(guò)程，提升余熱的循環(huán)利用效率，將對(duì)進(jìn)一步削減煉鐵流程的綜合能耗起到促進(jìn)作用；此外，在高爐煉鐵過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的固體廢渣，對(duì)其進(jìn)行科學(xué)的資源化循環(huán)利用也是助力煉鐵工藝綠色低碳發(fā)展的另一思路。如美國(guó)伯利恒鋼鐵公司博恩哈博分廠，2座高爐年產(chǎn)生鐵450萬(wàn)t，燒結(jié)配料外購(gòu)礦只有25%，其他都是本廠的含鐵粉塵、軋鋼鐵鱗及鋼渣等，即節(jié)約了不可再生的礦石資源，降低了成本，又在一定程度上解決了環(huán)保問(wèn)題。

綜上所述，調(diào)整爐料結(jié)構(gòu)、選擇適合的還原劑、完善并確保相關(guān)節(jié)能減排設(shè)備高效運(yùn)行，以及開(kāi)發(fā)科學(xué)的、先進(jìn)的過(guò)程管控策略，進(jìn)一步完善節(jié)能減排工藝體系，可以有效提升傳統(tǒng)高爐煉鐵工藝的節(jié)能減排水平。近年來(lái)，圍繞梳理出的上述節(jié)能減排關(guān)鍵點(diǎn)，對(duì)煉鐵技術(shù)進(jìn)行的綠色低碳化及智能化升級(jí)改造已受到廣泛關(guān)注。

2 綠色低碳煉鐵技術(shù)研究現(xiàn)狀

2.1 燒結(jié)技術(shù)

我國(guó)高爐煉鐵對(duì)燒結(jié)礦的依賴(lài)性較高，由燒結(jié)工序產(chǎn)生的能源消耗量約占鋼鐵工業(yè)總能耗的18%。因此，燒結(jié)工藝的先進(jìn)性直接關(guān)系到中國(guó)鋼鐵工業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和產(chǎn)品質(zhì)量，對(duì)燒結(jié)工藝進(jìn)行綠色化清潔化升級(jí)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。從減少燃料消耗和優(yōu)化燒結(jié)技術(shù)路線2個(gè)維度，已開(kāi)展了如超厚料層燒結(jié)、生物質(zhì)燒結(jié)燃料、燒結(jié)顯/潛熱回用、微波燒結(jié)、煙/煤氣循環(huán)燒結(jié)、基于燒結(jié)煙氣中CO的選擇性催化還原脫硝等先進(jìn)燒結(jié)技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用探索，本節(jié)將選取幾種典型的燒結(jié)節(jié)能減排技術(shù)加以概述。

2.1.1 生物質(zhì)燒結(jié)燃料替代技術(shù)

生物質(zhì)能是指由光合作用產(chǎn)生的儲(chǔ)存在各種有機(jī)物中的太陽(yáng)能，是一種清潔的可再生能源，目前，我國(guó)可代替化石類(lèi)燃料用于鐵礦燒結(jié)的農(nóng)林固廢等生物質(zhì)能資源豐富。國(guó)內(nèi)外對(duì)生物質(zhì)燃料在燒結(jié)中的應(yīng)用及利弊展開(kāi)了相關(guān)的研究。結(jié)果表明：生物質(zhì)代替煤/焦等傳統(tǒng)化石燃料，由于其低S低N的特性，可以從源頭上降低燒結(jié)工序CO2、SO2和氮氧化物的產(chǎn)生，是減少燒結(jié)工序溫室氣體排放的主要潛力之一。然而，生物質(zhì)的反應(yīng)性敏捷也使燃料的不完全燃燒程度增加，進(jìn)而使燒結(jié)礦成品率降低，利用系數(shù)下降，因此在生物質(zhì)燃料的制備技術(shù)以及改性處理技術(shù)等方面仍需有較大的提高。

2.1.2 超厚料層燒結(jié)技術(shù)

在超厚料層（≥850 mm）燒結(jié)技術(shù)中，料層厚度的增加可減緩垂直燒結(jié)速度，使得料層保持高溫的時(shí)間得以延長(zhǎng)（自蓄熱作用），有效促進(jìn)了燒結(jié)礦中硅鋁復(fù)合鐵酸鹽的生成，從而提高了燒結(jié)礦的強(qiáng)度和成品率。通過(guò)在調(diào)控燃料粒度、偏析布料、優(yōu)化水分、料溫、料層透氣性等參數(shù)，以及提升相關(guān)設(shè)備水平的基礎(chǔ)上繼續(xù)開(kāi)展深入的科研攻關(guān)與實(shí)踐檢驗(yàn)，有望實(shí)現(xiàn)對(duì)燒結(jié)機(jī)漏風(fēng)率、垂直燒結(jié)速度和煙氣組分等的嚴(yán)控，在降低燃料消耗以及抑制燒結(jié)煙氣中CO2、NOx和SO2等污染物排放方面表現(xiàn)出較高的科學(xué)性和可行性。

2.1.3 微波燒結(jié)技術(shù)

在傳統(tǒng)的燒結(jié)技術(shù)中，需要燃燒大量化石燃料以提供固化所需熱量，此過(guò)程會(huì)產(chǎn)生大量的CO2。微波燒結(jié)技術(shù)是指利用頻率在

300 MHz～300 GHz的電磁波所具有的特殊波段與材料的基本細(xì)微結(jié)構(gòu)耦合而產(chǎn)生的熱量，材料的介質(zhì)損耗能夠使材料整體升溫至燒結(jié)溫度而實(shí)現(xiàn)致密化。與傳統(tǒng)方式相比，其加熱速度快，加熱效率高，可以大幅減少燒結(jié)過(guò)程中由于化石燃料燃燒帶來(lái)的碳排放。以鐵礦石微波燒結(jié)方法為例，該工藝設(shè)置了預(yù)熱一段、預(yù)熱二段、微波加熱段、微波燒結(jié)段、冷卻一段、冷卻二段和冷卻三段，避免了化石燃料的使用，大部分煙氣可以實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用，為解決燒結(jié)工藝碳排放較高的問(wèn)題提供了解決思路。

2.1.4 燒結(jié)煙氣治理技術(shù)

燒結(jié)煙氣量大、煙溫區(qū)間較寬、污染物含量較高、成分波動(dòng)較大，是鋼鐵行業(yè)煙氣治理的重點(diǎn)。針對(duì)燒結(jié)產(chǎn)生的粉塵、SO2和鹵化物等，國(guó)內(nèi)外絕大部分燒結(jié)廠都采取了先進(jìn)的煙氣凈化技術(shù)加以治理，如太鋼燒結(jié)煙氣采用的活性碳脫硫脫硝+SCR脫硝技術(shù)，已取得較好的應(yīng)用效果。在機(jī)尾除塵方面，以移動(dòng)電極靜電和布袋除塵技術(shù)應(yīng)用最為廣泛。如表1所示，濕法煙氣脫硫以及半干法煙氣脫硫等相關(guān)技術(shù)也隨著環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)的提高而不斷地完善。近年來(lái)，為進(jìn)一步降低燒結(jié)工序的污染物排放量和能源消耗量，活性炭煙氣凈化技術(shù)、液密封環(huán)冷機(jī)技術(shù)、多污染物聯(lián)合脫除技術(shù)等的研發(fā)及應(yīng)用備受關(guān)注。例如，基于活性焦/炭的脫硫脫硝一體化技術(shù)依靠活性焦/炭良好的物理吸附及催化反應(yīng)能力，可有效降低SO2、NOx的排放，并對(duì)HCI、HF等污染物有較顯著的脫除效果。

2.1.5 超級(jí)燒結(jié)技術(shù)

超級(jí)燒結(jié)技術(shù)由日本JFE鋼鐵公司開(kāi)發(fā)，并于2009年首次應(yīng)用。其主要技術(shù)流程為天然氣從燒結(jié)機(jī)上部噴吹到燒結(jié)料面，從而減少能耗，提高燒結(jié)礦質(zhì)量。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在JFE鋼鐵公司京濱廠使用該技術(shù)后，其每年的CO2減排量可達(dá)到6萬(wàn)t。對(duì)比傳統(tǒng)燒結(jié)工藝，該技術(shù)的應(yīng)用顯著降低了煙氣生成量及固體燃料消耗，有利于燒結(jié)工序的低碳化和綠色化發(fā)展。

2.1.6 余熱資源梯級(jí)利用技術(shù)

燒結(jié)機(jī)煙氣量大，冷卻機(jī)廢氣較多，且燒結(jié)點(diǎn)火、燒結(jié)保溫、混勻和區(qū)域制冷有著不同的能源需求，余熱資源溫度呈梯級(jí)分布。因此，基于“溫度對(duì)口、梯級(jí)利用”的原則，應(yīng)用和優(yōu)化燒結(jié)煙氣循環(huán)、熱風(fēng)點(diǎn)火、熱風(fēng)燒結(jié)、燒結(jié)礦豎式冷卻和低溫余熱回收等技術(shù)，使其具備實(shí)現(xiàn)燒結(jié)余熱綜合梯級(jí)利用的潛力，對(duì)削減整個(gè)煉鐵流程的能耗起到積極作用。以國(guó)內(nèi)常用的燒結(jié)煙氣內(nèi)循環(huán)技術(shù)為例，燒結(jié)煙氣從燒結(jié)機(jī)特定風(fēng)箱支管引入并循環(huán)至燒結(jié)機(jī)料面進(jìn)行熱風(fēng)燒結(jié)，通過(guò)在循環(huán)風(fēng)機(jī)出口設(shè)置O2補(bǔ)充裝置來(lái)合理調(diào)控?zé)煔庋h(huán)燒結(jié)風(fēng)氧平衡，根據(jù)節(jié)省燃料和降低排放的特定需求有針對(duì)性地科學(xué)選取風(fēng)箱，形成燒結(jié)煙氣選擇性循環(huán)節(jié)能減排技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)在保障燒結(jié)礦高效生產(chǎn)的同時(shí)達(dá)到降低燃料消耗和污染物排放的效果。

2.2 球團(tuán)技術(shù)

2.2.1 冷壓球團(tuán)技術(shù)

冷壓球團(tuán)是指將粉料施加一定的壓力從而破壞其拱橋效應(yīng)，使團(tuán)塊內(nèi)部顆粒重排，進(jìn)行冷壓制，再經(jīng)低溫干燥后制成球團(tuán)。由于該技術(shù)中礦粉與還原劑屬于面接觸，加快了含碳球團(tuán)的反應(yīng)速率與熔化效率，節(jié)約了還原劑并有助于能耗降低。通過(guò)合理調(diào)控水分、成型壓力和粉料粒度等參數(shù)，可將冶金廢料、高爐煙塵等壓制成滿足入爐要求的冷壓球團(tuán)，實(shí)現(xiàn)資源循環(huán)利用，具有廣闊的發(fā)展前景。目前，冷壓球團(tuán)技術(shù)也存在一定的局限性，難以大規(guī)模生產(chǎn)以及黏結(jié)劑的優(yōu)選都是該技術(shù)需要重點(diǎn)突破的問(wèn)題。

2.2.2 熔劑性球團(tuán)礦技術(shù)

熔劑性球團(tuán)礦是指用添加生石灰、石灰石等的混合料生產(chǎn)的球團(tuán)礦。國(guó)內(nèi)冶金行業(yè)權(quán)威機(jī)構(gòu)調(diào)研數(shù)據(jù)顯示，球團(tuán)礦能耗是燒結(jié)礦的48.2%，粉塵排放是燒結(jié)礦的14.3%，且球團(tuán)礦還原度高、膨脹率低、含鐵品位高。雖然加入CaO的熔劑性球團(tuán)礦還原度高，但是仍須采取控制溫度波動(dòng)范圍的方法進(jìn)一步弱化其在焙燒時(shí)對(duì)溫度的敏感性，維持焙燒順利進(jìn)行。此外，Mg O的加入會(huì)對(duì)熔劑性球團(tuán)礦的抗壓強(qiáng)度、還原性指數(shù)、低溫還原粉化指數(shù)和還原膨脹指數(shù)帶來(lái)積極影響。球團(tuán)礦生產(chǎn)方面，鏈篦機(jī)-回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)工藝具有較好的密封性，且煙氣循環(huán)利用，減少煙氣的產(chǎn)生，SO2、NOx等污染物氣體濃度也遠(yuǎn)低于燒結(jié)生產(chǎn)，從源頭上削減污染物的產(chǎn)生量；應(yīng)用效果方面，高比例鎂質(zhì)熔劑性球團(tuán)煉鐵技術(shù)可抑制低熔點(diǎn)礦物的大量生成，有利于提高爐況的穩(wěn)定性，降低高爐燃耗，契合煉鐵工藝綠色低碳化的發(fā)展趨勢(shì)。

2.2.3 新型有機(jī)黏結(jié)劑技術(shù)

在鋼鐵冶煉過(guò)程中，提高球團(tuán)礦的含鐵品位，是提升生態(tài)效益的重要途徑。傳統(tǒng)的有機(jī)黏結(jié)劑面臨著水分較高、余熱球團(tuán)強(qiáng)度不能滿足后續(xù)回轉(zhuǎn)窯要求等問(wèn)題。嵇建國(guó)等研發(fā)出一種新型無(wú)土有機(jī)黏結(jié)劑，可以促進(jìn)亞鐵的氧化以及Fe2O3晶須的生長(zhǎng)擴(kuò)散，從而提高預(yù)熱球團(tuán)的強(qiáng)度。同時(shí)，這種有機(jī)黏結(jié)劑在高溫下燒損，球團(tuán)礦的鐵品位大大提高，Si O2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)得到降低，減少了CO2排放，固體排放物也大量減少。由于本黏結(jié)劑能夠促進(jìn)球團(tuán)的氧化，在焙燒時(shí)不需要很高的溫度，可降低燃料的消耗，從而實(shí)現(xiàn)綠色低碳。

2.3 高爐技術(shù)

2.3.1 高爐噴吹燃料優(yōu)化技術(shù)

高爐噴吹焦?fàn)t煤氣技術(shù)是指將焦?fàn)t煤氣經(jīng)過(guò)凈化和加壓，使其壓力高于高爐風(fēng)口壓力而經(jīng)風(fēng)口直吹管?chē)娙敫郀t。焦?fàn)t煤氣主要由H2及某些碳?xì)浠衔锝M成，其中，H2為其主要成分，是一種清潔的還原劑，可降低高爐中焦炭等碳基還原劑的使用量，鐵礦石被還原后產(chǎn)生H2O，其CO2減排效果更為顯著。目前，由于焦?fàn)t煤氣成分較為復(fù)雜，在既有的焦?fàn)t煤氣H2提純技術(shù)（變壓吸附法、深度冷凍法、膜分離法和蒸汽重整法等）基礎(chǔ)上，進(jìn)一步開(kāi)發(fā)或優(yōu)化更為高效的H2提純方法是該技術(shù)需要克服的關(guān)鍵問(wèn)題。

高爐噴吹廢塑料技術(shù)的研發(fā)及應(yīng)用，不僅可以對(duì)“白色污染”進(jìn)行有效地?zé)o害化處理，還能夠降低高爐煉鐵過(guò)程對(duì)煤炭等化石資源的依賴(lài)，減少30%的CO2排放量，且能量利用率超80%；廢塑料中的碳氧化物可在高爐下方轉(zhuǎn)變?yōu)槊簹猓ǎ?000℃），煤氣在上升過(guò)程中可將鐵礦石加熱并發(fā)生鐵氧化物的還原反應(yīng)，有助于高爐生產(chǎn)效率的提升。有研究表明：秸稈等生物質(zhì)混入高爐噴煤中表現(xiàn)出較高的助燃性能，二者混合后的燃燒率大于加權(quán)計(jì)算值，顯著改善燃燒和燃盡溫度，提升了燃燒性能。然而，由于塑料和生物質(zhì)種類(lèi)繁多且成分復(fù)雜，須進(jìn)一步深化研究以增強(qiáng)該技術(shù)對(duì)不同廢塑料和生物質(zhì)原料的適應(yīng)性，進(jìn)而提升其在高爐噴吹燃料優(yōu)化中的可行性。

2.3.2 高比例球團(tuán)礦技術(shù)

高比例球團(tuán)礦技術(shù)是指通過(guò)提高球團(tuán)礦在爐料結(jié)構(gòu)中所占的比例，對(duì)爐料結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。如2.2.1節(jié)所述，球團(tuán)礦比燒結(jié)礦在生產(chǎn)過(guò)程節(jié)能減排方面更占優(yōu)勢(shì)，因此提高球團(tuán)礦的比例有利于實(shí)現(xiàn)煉鐵流程在源頭和過(guò)程中的綠色化。目前，瑞典SS-AB廠幾乎采用100%的球團(tuán)礦入爐進(jìn)行冶煉，美國(guó)的平均爐料結(jié)構(gòu)則由“92%球團(tuán)+7%燒結(jié)礦+1%塊礦組成。生產(chǎn)數(shù)據(jù)表明，球團(tuán)礦代替燒結(jié)礦在節(jié)省燃料和降低高爐燃料比2方面有著較大的優(yōu)勢(shì)。采用高球比技術(shù)前后噸鐵碳排放量和能耗比較如表2所示，高比例球團(tuán)礦技術(shù)具有較為顯著的降低煉鐵能耗和CO2排放的優(yōu)勢(shì)。

2.3.3 高爐爐頂煤氣循環(huán)技術(shù)

高爐爐頂煤氣循環(huán)技術(shù)是指將除塵和脫除CO2后的爐頂煤氣重新噴入高爐，充分利用其中的還原性組分（CO和H2），實(shí)現(xiàn)對(duì)C和H的循環(huán)利用。目前多國(guó)已經(jīng)在煉鐵工序中提出或應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)，其中，以歐洲提出的TRG-BF工藝較為典型，其工藝流程如圖1所示。在2007年，瑞典礦業(yè)公司采用TRG-BF技術(shù)在實(shí)驗(yàn)高爐上開(kāi)展了單一噴吹和復(fù)合噴吹2種模式的實(shí)驗(yàn)研究，同時(shí)也進(jìn)行了復(fù)合風(fēng)口模式下的噴煤水平實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明，TRG-BF的噸鐵CO2排放量比傳統(tǒng)高爐下降了24%。綜合既得實(shí)驗(yàn)和生產(chǎn)數(shù)據(jù)來(lái)看，此項(xiàng)技術(shù)相較傳統(tǒng)高爐煉鐵在降低能源消耗以及減少CO2排放方面效果明顯。此外，日本COURSE50計(jì)劃和韓國(guó)POSCO公司已對(duì)高爐煤氣中CO2的分離和捕集技術(shù)開(kāi)展了相關(guān)研究工作，可有效抑制高爐煉鐵過(guò)程中的碳排放，有望為CO2向高附加值化學(xué)品的轉(zhuǎn)化提供原料，但考慮該技術(shù)在成本和能耗等方面的弊端，目前仍處于探索階段。

2.3.4 高爐熱風(fēng)爐節(jié)能技術(shù)

旋切式高風(fēng)溫頂燃熱風(fēng)爐節(jié)能技術(shù)采用高效能燃燒器，可以實(shí)現(xiàn)在很小的過(guò)?？諝庀禂?shù)條件下煤氣的完全燃燒，廢氣中NOx、O2和CO等含量較低，在提高燃料利用率的同時(shí)減少助燃空氣的消耗量。同時(shí)，旋切式頂燃熱風(fēng)爐爐殼的散熱面積較小，熱風(fēng)爐高溫區(qū)和熱風(fēng)管道的保溫隔熱效果較好，減少散熱損失，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能技術(shù)的進(jìn)步。此外，高爐熱風(fēng)爐雙預(yù)熱技術(shù)以高爐煤氣為燃料，將燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔馀c煙道廢氣混合形成高溫氣體，高溫氣體通過(guò)空氣交換器預(yù)熱助燃空氣，低溫氣體則通過(guò)煤氣換熱器預(yù)熱高爐煤氣。攀鋼釩1號(hào)高爐熱風(fēng)爐采用附加前置燃燒爐的高低溫雙預(yù)熱技術(shù)，使風(fēng)溫提高40℃以上。結(jié)果表明：該技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)助燃空氣和高爐煤氣的同時(shí)預(yù)熱，在不改造熱風(fēng)爐本體的情況下即可提高風(fēng)溫以節(jié)約能源；該技術(shù)也減少了高爐煤氣的放散，一定程度上降低了有害氣體的排放，具有顯著的節(jié)能減排優(yōu)勢(shì)。

2.3.5 全氧高爐冶煉技術(shù)

全氧高爐冶煉技術(shù)是指將鼓入高爐的預(yù)熱空氣替換為常溫氧氣，爐頂煤氣中除去CO2和H2O后返回高爐進(jìn)行循環(huán)利用，圖2為全氧高爐工藝示意。該技術(shù)降低了焦炭消耗，增加了噴煤比，大大減少了NOx、SO2等排放，與傳統(tǒng)高爐相比更為清潔環(huán)保。結(jié)合爐頂煤氣循環(huán)利用技術(shù)，可進(jìn)一步降低全氧高爐能耗和CO2排放量。此外，該工藝流程中產(chǎn)生的CO2更為集中，有利于后續(xù)的高效捕集及處理。目前，富氧或全氧高爐已得到業(yè)內(nèi)越來(lái)越多的重視，其與CO2捕集利用技術(shù)結(jié)合將有可能在綠色煉鐵或鋼化聯(lián)產(chǎn)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展中發(fā)揮出重要作用。同時(shí)，全氧高爐技術(shù)也面臨一些技術(shù)難點(diǎn)，如爐內(nèi)溫度不均勻、理論燃燒溫度過(guò)高、高硅、順行差等，未來(lái)在此方面仍面臨較大的挑戰(zhàn)。

2.4 非高爐煉鐵技術(shù)

除了高爐煉鐵技術(shù)外，非高爐煉鐵工藝近年來(lái)也得到廣泛關(guān)注，相關(guān)研究成果或應(yīng)用案例層出不窮。非高爐煉鐵技術(shù)通?？煞譃槿廴谶€原煉鐵和直接還原煉鐵2個(gè)方面。與高爐煉鐵相比，非高爐煉鐵大幅度減少了焦煤的使用量，不僅可以降低生產(chǎn)成本，而且SO2、NOx和粉塵等污染物排放也得以削減。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，非高爐煉鐵技術(shù)可以有效降低對(duì)焦炭等化石資源的依賴(lài)，為氫冶金技術(shù)的研發(fā)與優(yōu)化提供有力支撐（富氫熔融還原、氫基豎爐直接還原等），在煉鐵技術(shù)可持續(xù)發(fā)展的趨勢(shì)下表現(xiàn)出潛在的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。

2.4.1 熔融還原煉鐵

1）COREX工藝。

熔融還原煉鐵技術(shù)是非高爐煉鐵技術(shù)的1個(gè)重要分支，目前應(yīng)用最多的是二步法工藝。如圖3所示，以COREX工藝為代表的二步法熔融還原技術(shù)主要包括豎爐和熔融氣化爐2部分。先在豎爐中進(jìn)行鐵礦預(yù)還原，煤粒在熔融氣化爐上部經(jīng)焦化、氣化后產(chǎn)生含有95%CO和H2的高品質(zhì)還原煤氣，返回預(yù)還原豎爐中與持續(xù)下落的還原料層反應(yīng)，獲得金屬化率90%以上的海綿鐵，經(jīng)進(jìn)一步還原、融化、滲碳后最終產(chǎn)出鐵水和渣相。COREX是目前為數(shù)不多的實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)的熔融還原煉鐵工藝。相較于高爐，其優(yōu)勢(shì)主要在于焦煤和焦炭的使用量較少，燃料利用率較高，每噸產(chǎn)品可以減少約20%的CO2排放，同時(shí)也降低了爐渣產(chǎn)量，可減少能源的過(guò)度消耗。

2）Hlsmelt工藝。

Hlsmelt煉鐵工藝是典型的一步法熔融還原煉鐵工藝，其工藝流程如圖4所示。1）該工藝的動(dòng)態(tài)熔融過(guò)程的原料適應(yīng)性較強(qiáng)，非焦煤和含鐵廢料可作為原料使用，削減了對(duì)焦煤等緊缺資源的依賴(lài)性；2）該工藝的流程較短、工廠占地面積較小，建設(shè)要求較為簡(jiǎn)單；3）與傳統(tǒng)高爐技術(shù)完全不同的是，該工藝取消了焦化、燒結(jié)過(guò)程，溫室氣體排放可降低60%左右，并且有效遏制了二噁英、呋喃、焦油和酚類(lèi)等的排放，環(huán)保優(yōu)勢(shì)明顯。表3為山東墨龍改進(jìn)后的Hlsmelt工藝與高爐煉鐵工藝的對(duì)比?？梢?jiàn)，Hlsmelt工藝在節(jié)能環(huán)保等方面有著很大的優(yōu)勢(shì)，但在使用壽命方面仍有著較大的差距，未來(lái)仍需從提高SRV爐爐襯壽命、提高預(yù)還原度、提高熱能利用率等方面加以改進(jìn)。

2.4.2 直接還原煉鐵

直接還原煉鐵工藝是指含鐵原料在氣體或固體還原劑的作用下被還原，無(wú)須熔化和造渣，最終獲得直接還原鐵（DRI）的技術(shù)。按所還原劑的種類(lèi)可分為煤基和氣基2種。

1）ITmk3工藝。

煤基法直接還原工藝的1個(gè)代表流程是ITmk3工藝。其工藝流程主要分為4步：原料處理、還原熔分、粒鐵產(chǎn)出和廢氣處理，其轉(zhuǎn)底爐爐床結(jié)構(gòu)如圖5所示。

如圖6所示，含碳球團(tuán)的直接還原過(guò)程主要由碳直接還原鐵氧化物的“固-固”反應(yīng)（低溫時(shí)）和借助氣體還原劑的直接還原反應(yīng)（達(dá)到碳的氣化溫度時(shí)）構(gòu)成，反應(yīng)路徑如表4所示。

如表5所示，與傳統(tǒng)高爐煉鐵相比，基于含碳球團(tuán)的ITmk3工藝的優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)突出，噸鐵CO2排放量相較于高爐可降低約39%，NOx和CO等的排放量也有明顯降低。

2）氣基直接還原。

氣基直接還原法是以豎爐、固定床罐式爐或流化床為主體設(shè)備，通入天然氣或催化裂化反應(yīng)制取的CO和H2對(duì)鐵礦進(jìn)行還原。其中，圍繞Midrex和HYL/Energiron2種豎爐氣基直接還原工藝開(kāi)展的研究較為廣泛。Midrex工藝中還原豎爐和制氣設(shè)備相互影響，H2/CO比高達(dá)5.6～5.9，還原氣還原鐵礦石的反應(yīng)為吸熱反應(yīng)；HYL/Energiron工藝中還原豎爐和制氣設(shè)備相互獨(dú)立，H2/CO比僅為1.55，還原氣還原鐵礦石的反應(yīng)表現(xiàn)為放熱反應(yīng)。如表6所示，上述2種典型氣基豎爐法區(qū)別于其他直接還原工藝的優(yōu)點(diǎn)在于單個(gè)設(shè)備的產(chǎn)能較高、能耗較低且污染物排放少。

3 煉鐵智能化技術(shù)研究現(xiàn)狀

傳統(tǒng)的高爐煉鐵流程污染排放以及能量消耗較大，綠色低碳技術(shù)的研發(fā)正是為了緩解這些問(wèn)題。此外，由于高爐煉鐵流程具有非線性、時(shí)滯性和高緯度等特點(diǎn)，同樣也面臨著黑箱不可視等難題，對(duì)其進(jìn)行智能化升級(jí)轉(zhuǎn)型刻不容緩。當(dāng)下，互聯(lián)網(wǎng)+、大數(shù)據(jù)和人工智能等技術(shù)的興起及其與工業(yè)的深度融合，也為煉鐵工藝的轉(zhuǎn)型升級(jí)提供了更多可能性，推動(dòng)著高爐煉鐵向集自動(dòng)化、可視化、科學(xué)管理于一體的先進(jìn)工業(yè)流程方向發(fā)展。

3.1 燒結(jié)全過(guò)程節(jié)能減排智能輔助診斷決策系統(tǒng)

于晗等根據(jù)燒結(jié)全流程的物質(zhì)流和能量流節(jié)點(diǎn)特征將燒結(jié)過(guò)程分為源頭、過(guò)程和末端處理3部分。采用精讀更高的深度置信網(wǎng)絡(luò)開(kāi)展“配料-成礦”預(yù)測(cè)模型的訓(xùn)練，選取熱平衡和元素平衡作為約束條件，進(jìn)一步提高了模型訓(xùn)練效率和精度。該模型有助于提升配料的智能化控制水平，源頭降低燃料消耗（18.9%）和污染物排放（NOx：43.6%，SO2：14.0%，PM：20.1%）；通過(guò)風(fēng)箱負(fù)壓和溫度預(yù)測(cè)耦合模型的建立與解析，可有效節(jié)約燒結(jié)過(guò)程的電耗達(dá)到21.9%；此外，通過(guò)將源頭和過(guò)程中污染物產(chǎn)排信息及時(shí)反饋至末端系統(tǒng)，綜合研判當(dāng)前生產(chǎn)狀態(tài)以指導(dǎo)尾氣凈化工藝參數(shù)的優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)操作人員對(duì)燒結(jié)機(jī)運(yùn)行情況及成礦情況的預(yù)測(cè)診斷，有助于形成具有顯著的節(jié)能減排屬性的控制策略。

3.2 爐料結(jié)構(gòu)智能優(yōu)化系統(tǒng)

高爐爐料結(jié)構(gòu)智能優(yōu)化系統(tǒng)是指在實(shí)際高爐生產(chǎn)的基礎(chǔ)上，遵循高爐煉鐵原理，采用遺傳算法，以噸鐵配料成本為目標(biāo)函數(shù)，將鐵水成分、爐渣成分、有害元素負(fù)荷、原燃料加入量和加入比例作為約束條件，計(jì)算滿足條件的最低成本的配料方案。借助此智能系統(tǒng)的優(yōu)化技術(shù)，準(zhǔn)確性、成功率高，可以在滿足要求的條件下，在提高鐵水質(zhì)量的同時(shí)，降低生產(chǎn)成本。應(yīng)用改進(jìn)的遺傳算法優(yōu)化高爐配料結(jié)構(gòu)，噸鐵成本由原廠的2050.9元降低到2031.5元，入爐品位提高0.5%，渣量降低27 kg，效果明顯。

3.3 高爐模擬技術(shù)

高爐是1個(gè)巨大的復(fù)雜冶煉系統(tǒng)，對(duì)于爐內(nèi)的反應(yīng)以及可能出現(xiàn)的情況都存在一定的未知性。目前，高爐數(shù)學(xué)模擬技術(shù)成果主要趨向于基于流體力學(xué)和離散元法有效結(jié)合而形成的數(shù)學(xué)模型。采用數(shù)學(xué)模型對(duì)高爐進(jìn)行分析研究，從而推演高爐的內(nèi)部情況。三維VENUS系統(tǒng)成功顯示了高爐爐身的壓力波動(dòng)在時(shí)空上的變化，向高爐操作可視化邁出了一大步，為實(shí)現(xiàn)高爐精確操作、穩(wěn)定運(yùn)行以及降低燃料比提供了有力的幫助。由北京科技大學(xué)與北京神網(wǎng)公司合作開(kāi)發(fā)的用于監(jiān)測(cè)高爐冶煉狀況、指導(dǎo)高爐操作的多項(xiàng)高爐可視化和仿真技術(shù)，取得了良好的效果，并已在國(guó)內(nèi)外推廣應(yīng)用。研發(fā)具備特定學(xué)習(xí)性能和高精確度的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)模型，解析數(shù)據(jù)自動(dòng)捕捉到輸入輸出之間的隱藏關(guān)系，對(duì)高爐冶煉過(guò)程及鐵水質(zhì)量進(jìn)行科學(xué)預(yù)測(cè)，將有利于提升“鐵水一罐制”命中率，進(jìn)一步挖掘高效生產(chǎn)和節(jié)能減排潛力。在高強(qiáng)度連續(xù)化的高爐煉鐵作業(yè)過(guò)程中，從降低突變情況對(duì)模型擬合度和精準(zhǔn)度的影響角度考慮，仍需進(jìn)一步對(duì)高爐模擬技術(shù)進(jìn)行不斷的迭代和優(yōu)化。

3.4 高爐專(zhuān)家系統(tǒng)

高爐是1個(gè)封閉的高溫高壓反應(yīng)器，生產(chǎn)過(guò)程十分復(fù)雜，爐況波動(dòng)較大，爐長(zhǎng)依靠經(jīng)驗(yàn)對(duì)高爐進(jìn)行操作，但并不能保證精準(zhǔn)，存在影響高爐順行的不確定性。以韶鋼8號(hào)高爐智能專(zhuān)家系統(tǒng)為例（圖7），高爐專(zhuān)家系統(tǒng)是以數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ)，結(jié)合專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn)和高爐的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)判斷高爐運(yùn)行的進(jìn)程，并貼合實(shí)際提出操作建議的一種人工智能系統(tǒng)。該系統(tǒng)的研發(fā)可以及時(shí)自動(dòng)地判斷冶煉過(guò)程中的突發(fā)情況，減少因疏忽造成的錯(cuò)誤，提高了工作效率，為實(shí)現(xiàn)高爐精細(xì)精準(zhǔn)化操作提供了時(shí)間和經(jīng)驗(yàn)。結(jié)果表明：高爐專(zhuān)家系統(tǒng)應(yīng)用后爐況更加穩(wěn)定，對(duì)于防止?fàn)t況失常，減少鐵水成分波動(dòng)以及增鐵節(jié)焦等方面的效果十分明顯。

3.5 電氣自動(dòng)化技術(shù)

電氣自動(dòng)化技術(shù)早在20世紀(jì)80年代在中國(guó)得到了廣泛應(yīng)用，其在鋼鐵工業(yè)中也發(fā)揮著頗為關(guān)鍵的作用。我國(guó)煉鐵的電氣設(shè)備自動(dòng)化技術(shù)主要體現(xiàn)在設(shè)備方面、過(guò)程方面以及控制系統(tǒng)方面。在設(shè)備方面，自動(dòng)化儀表技術(shù)可以提前預(yù)警污染物的產(chǎn)生和排放，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，自動(dòng)化儀表技術(shù)也可以將生產(chǎn)過(guò)程中設(shè)備內(nèi)部產(chǎn)生的有毒物質(zhì)進(jìn)行分離。目前，大部分高爐設(shè)備已完成了自動(dòng)化改造，既順應(yīng)了員工對(duì)作業(yè)環(huán)境和勞動(dòng)舒適度的要求，又對(duì)提高生產(chǎn)效率和降低污染及能耗大有裨益；在過(guò)程方面，自動(dòng)化技術(shù)的使用可以使高爐處于一種相對(duì)持續(xù)和穩(wěn)定的狀態(tài)，使得煉鐵生產(chǎn)過(guò)程更加高效和節(jié)能環(huán)保。

在控制系統(tǒng)方面，多數(shù)企業(yè)均開(kāi)始建立高爐過(guò)程自動(dòng)化控制系統(tǒng)，對(duì)高爐煉鐵生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和科學(xué)調(diào)控，可隨時(shí)了解設(shè)備的運(yùn)行情況，及時(shí)預(yù)判故障的信息，促進(jìn)高爐冶煉的平順運(yùn)行。其中，分布式控制技術(shù)（DCS）可以對(duì)鋼鐵的生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行智能指揮，開(kāi)放式控制技術(shù)（OCS）可以幫助控制管理系統(tǒng)利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)解決鋼鐵生產(chǎn)過(guò)程中的網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題。此外，計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）與自動(dòng)化儀表協(xié)同可以更多地了解鋼鐵生產(chǎn)過(guò)程中的數(shù)據(jù)信息，以促進(jìn)資源的合理配給與充分利用，提升企業(yè)的生產(chǎn)效率及產(chǎn)品質(zhì)量。綜上，電氣自動(dòng)化技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用顯著提升了鋼鐵行業(yè)的智能化發(fā)展進(jìn)程，從而為實(shí)現(xiàn)鋼鐵工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

3.6 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)智慧管控技術(shù)

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是工業(yè)向數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化發(fā)展的基礎(chǔ)。目前，以南京鋼鐵集團(tuán)的智能化生產(chǎn)管理系統(tǒng)以及沙鋼鋼鐵研究院的智能化煉鐵系統(tǒng)大數(shù)據(jù)平臺(tái)（圖8）較為典型。基于互聯(lián)網(wǎng)+、5G、大數(shù)據(jù)云平臺(tái)和人工智能等，使得各部門(mén)之間的大數(shù)據(jù)相互融合，打破信息封閉的情況，全面獲取多源數(shù)據(jù)樣本；再利用信息管理系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，通過(guò)相關(guān)數(shù)學(xué)模型，提高管理信息化、操作智能化水平，使得高爐冶煉可視化，從黑盒子向白盒子過(guò)渡。該技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用，將有助于操作員對(duì)原料、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、高爐爐況和產(chǎn)品質(zhì)量等進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)和實(shí)時(shí)分析，進(jìn)而做出科學(xué)預(yù)警或給出生產(chǎn)方案調(diào)整建議，進(jìn)一步強(qiáng)化處置實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中多種突變工況的能力，提高高爐的冶煉效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

上述技術(shù)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用使得我們向可視化智能煉鐵邁進(jìn)了一大步，高爐操作人員可以更好地對(duì)高爐進(jìn)行掌控，及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常，提高冶煉效率和高爐使用壽命，保持高爐長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。當(dāng)前，世界鋼鐵行業(yè)加速推進(jìn)智能化變革，積極引入智能化技術(shù)和裝備將有助于提升企業(yè)綜合競(jìng)爭(zhēng)力。

4 結(jié)論與展望

本文系統(tǒng)概述了煉鐵工序綠色低碳化和智能化的發(fā)展?fàn)顩r，并展望了未來(lái)煉鐵工序乃至整個(gè)鋼鐵行業(yè)的綠色低碳以及智能化發(fā)展前景，以期為煉鐵行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)提供有價(jià)值的科學(xué)建議，促進(jìn)中國(guó)鋼鐵工業(yè)技術(shù)進(jìn)步和可持續(xù)發(fā)展。

4.1 結(jié)論

目前，中國(guó)高爐煉鐵工藝的能源消耗以及環(huán)境污染問(wèn)題仍未得到完全解決。從整個(gè)流程來(lái)看，需從原料、設(shè)備和流程等方面繼續(xù)挖掘節(jié)能減排的突破點(diǎn)，以滿足嚴(yán)格、剛性的節(jié)能環(huán)保政策要求。總體來(lái)說(shuō)，中國(guó)在煉鐵工藝綠色低碳化以及智能化方面已開(kāi)展了廣泛的研究及應(yīng)用，在控碳降耗以及提高控制的精準(zhǔn)性上均取得了明顯效果。在控碳手段上，一是提高能源的利用效率，二是使用低碳或非碳還原劑來(lái)減少CO2排放量，三是提高煉鐵精料水平。在智能化方面，建立并完善生產(chǎn)工藝的數(shù)學(xué)模型，將經(jīng)驗(yàn)值和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)帶入模型，對(duì)運(yùn)行情況進(jìn)行預(yù)測(cè)并給出預(yù)判性的優(yōu)化建議；此外，建立運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)管系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)操作的智能化和關(guān)鍵生產(chǎn)過(guò)程的可視化，與模型預(yù)測(cè)高效配合，保障各工序的穩(wěn)定高效運(yùn)行。

4.2 展望

1）傳統(tǒng)煉鐵工藝的升級(jí)改造方面。進(jìn)一步優(yōu)化高爐爐料，強(qiáng)化焦?fàn)t/高爐煤氣循環(huán)利用，提高余熱回收利用效率等，有望在煉鐵流程的源頭和過(guò)程中降低能耗和污染物排放。

2）非高爐煉鐵技術(shù)的優(yōu)化與應(yīng)用方面。非高爐煉鐵技術(shù)大大降低了污染物的排放量，但在降低技術(shù)的能耗以及提高生產(chǎn)效率等方面仍有較大的提升空間；深入探索綠氫高效低成本合成、生物質(zhì)等替煤代焦以及“非高爐-電爐”協(xié)同減排等工藝，將有利于形成綠色低碳的鋼鐵生產(chǎn)模式。

3）煉鐵工序的智能化管控方面。在數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化、應(yīng)用范圍的廣泛化等方面仍存在不足。未來(lái)可以在煉鐵大數(shù)據(jù)平臺(tái)和參數(shù)格式上增強(qiáng)統(tǒng)一規(guī)范性，進(jìn)一步提高煉鐵的智能化水平，以科技創(chuàng)新助力煉鐵乃至鋼鐵冶煉技術(shù)的綠色低碳化發(fā)展。

總之，上述措施形成合力將對(duì)進(jìn)一步推進(jìn)煉鐵工藝乃至整個(gè)鋼鐵行業(yè)的綠色低碳化及智能化轉(zhuǎn)型升級(jí)提供有力支撐，進(jìn)而有利于碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

本文摘自《環(huán)境工程》2023年第S2期