1 炼铁工序的循环经济模式

  韶钢目前有3座高炉，总炉容达6850m³。高炉炼铁是用还原剂(焦炭、煤等)在高温下将铁矿石或含铁原料还原成液态生铁的过程。进入高炉的物质有:原料(铁矿石、烧结矿和球团)、燃料(焦炭和煤)和空气等，生产过程中还需要消耗电力;从高炉出来的物质有:生铁、炉渣和煤气等，其中生铁是高炉的主要产品，炉渣和煤气则是副产品。如何回收和利用好炉渣和煤气是炼铁工序实现循环经济的关键。韶钢通过应用煤气干法除尘、余压发电、煤气锅炉汽动鼓风机组、生产高炉矿渣粉等技术，实现了资源的回收和循环利用，具体循环流程见图1。

  1.1 采用干法除尘技术，实现用水和用电减量化

  高炉冶炼过程中，从炉顶排出大量煤气，这些煤气含有大量的粉尘，如果直接使用，会堵塞管道。因此高炉煤气必须除尘后才能作为燃料使用高炉煤气除尘设备分为湿法除尘和干粉除尘两种，过去由于湿法除尘比干法除尘技术成熟，因此在大型高炉均应用湿法除尘技术。而干法除尘与湿法除尘相比，具有阻力损失小、净煤气温度高且不消耗水等优点，在中、小型高炉上获普遍应用。韶钢考虑到干法除尘的诸多优势并结合多年来在中、小型高炉上应用干法除尘的经验，决定在新建设的2000m3级大型高炉上应用干法除尘技术。当时，韶钢是国内同体积大型高炉上首次采用全干法布袋除尘工艺(没有湿法备用)的企业，对国内大型高炉建设全干法布袋除尘净化高炉煤气产生了积极的推动作用，随后韶钢在另一座大型高炉上也应用了干法除尘设备。

  干法除尘与湿法除尘相比，最明显的优点是大大减少了用水量和用电量。以1座2600m3高炉为例，对干法除尘和湿法除尘的用水用电量进行比较:干法除尘用新水量<1万m3/a，湿法除尘用新水量约122万m3/a;干法除尘用电量约为50万kWh/a，湿法除尘用电量约为1463万kWh/a。

  1.2 采用高炉煤气余压发电(TRT)，充分回收利用高炉煤气余压

  在高炉生产过程中，提高高炉炉内压力，可以促进高炉顺行，降低单位产品的燃料消耗，因此大型高炉均采用此技术。高压状态下的高炉煤气除具有化学能外，还因其温度、压力而具有一定的物理能。按照相关资料介绍，我国重点钢铁企业的吨铁压力能约为0.195-0.2GJ(0.15MPa)，因此利用高炉煤气的压力推动膨胀透平发电是一项重要的节能技术，这一技术的英文名称为Top-pressur recoery tur- bine，简称TRT。

  TRT装置可利用高炉炉顶煤气的余压余热，把煤气导入透平膨胀机，使压力能转化为机械能，驱动发电机发电将煤气中的压力能回收。韶钢在3座高炉上均采用了TRT装置，由于3座高炉均采用的是干法除尘，故可以充分利用煤气温度较高(达到100-250℃)和煤气压力损失较小的优势多发电。3台TRT机组每年可发电约2.5亿kWh,减少外购电成本约1.2亿元。

  1.3 应用纯燃煤气锅炉，回收利用高炉煤气

  高炉在生产生铁的同时，伴随着副产大量的高炉煤气，高炉煤气是一种低热值的可燃气体，通常条件下除高炉热风炉自身使用外，还有大量富余。若没有合适的用户，富余的高炉煤气将直接排放到大气中，既污染了周围大气环境，又使大量可利用的煤气白白浪费。为了充分利用好富余的高炉煤气，韶钢在建设大型高炉的同时，同步建设了纯燃煤气(主要是高炉煤气，可掺烧焦炉煤气)锅炉，将高炉煤气通过煤气燃烧器送入锅炉炉膛，与空气混合后在炉膛燃烧，产生高温烟气，高温烟气与布置在炉内的换热器换热，换热器内的水最终被加热至过热蒸汽，过热蒸汽再用于汽动鼓风机组进行鼓风，供高炉使用;另外多余的过热蒸汽还可供汽轮发电机组发电，供高炉和内部电网使用。

  韶钢目前共有6座纯燃煤气锅炉，其中4座220 t/h、1座140 t/h和1座120 t/h，每年可回收利用高炉煤气约47亿m3，价值约4.5亿元。

  1.4 采用汽动鼓风方式，提高能源利用效率

  高炉鼓风机是保证高炉生产、顺行的核心动力设备，目前驱动高炉鼓风机的方式有电动机和汽轮机两种。两种方式各有优缺点，汽轮机驱动的方式是由热能转化为机械能，而电动机驱动的方式是先由热能转化为电能然后再由电能转化为机械能，由于汽轮机驱动方式少了一个能量转换环节，因此要比电动机驱动方式能源利用效率有所提高。韶钢汽动鼓风机是以纯燃气锅炉产生的过热蒸汽为原动力，带动汽轮机产生旋转机械能，汽轮机产生的机械能驱动鼓风机形成鼓风能量，将空气以一定的压力和流量输送到高炉用于炼铁生产。汽轮机排出做功后的蒸汽在凝汽器内被循环冷却水冷却为冷凝水，再由冷凝泵返回锅炉。驱动汽动鼓风机的蒸汽是用高炉煤气生产的，因此这一环节也实现了“再利用"。目前韶钢7号和8号两座大高炉均采用汽动鼓风的方式，共有三套汽动鼓风机组，两套运行，一套备用。

  1.5 高炉炉渣加工为矿渣微粉，实现废弃物资源化

  高炉冶炼时,当炉内温度达到1 400 ~1 500 ℃时,物料熔化变成液相,在液相中浮在铁水上的熔渣，通过铁口经主铁沟撇渣器分离或渣口排出，然后用水淬将高温液态炉渣击碎，变成为松散的水渣。高炉炉渣是由脉石、灰分、熔剂和其他不能进入生铁中的杂质组成。过去高炉炉渣主要卖给立窑水泥厂，作水泥混合材生产矿渣水泥，由于采用传统的加工工艺生产时，高炉炉渣与硅酸盐水泥熟料在一起粉磨，物料易磨性相差很大，难以达到高质量水泥生产的要求，造成韶钢高炉炉渣销售困难，严重时还影响高炉的正常生产。

  为了充分利用好高炉炉渣，提高炉渣的经济价值、实现固体废弃物的资源化，韶钢通过合资的方式，建设了矿渣微粉生产线。在引进国外先进立磨工艺技术基础上，针对引进技术、设备和国内配套热风炉系统等存在的问题，开展了一系列攻关研究，解决了生产运行和设备控制比较困难、系统不够稳定，产品质量波动大等问题，收到了显著的效果。

  目前高炉矿渣微粉已广泛推广应用，成为新型建筑材料，应用于大坝工程、水下工程、道路工程、海岸防腐蚀工程、大型建筑工程等。高炉矿渣微粉具有广阔的市场前景。

  目前韶钢与合资公司共同建设了3条年产60万t的矿渣微粉生产线，每年可处理约180万t高炉渣。该生产线装备国产化率高，单机产量、综合能耗、设备运转率、质量等技术指标均达到了国内外较高水平。

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