對于高爐煉鐵而言,節(jié)能是非常重要的。在優(yōu)化配煤、配礦的基礎上,綜合應用高風溫、富氧、噴吹煤粉、高壓爐頂、減少渣量、強化冶煉等手段,實現(xiàn)節(jié)能。但是,高爐的功能應該進一步擴展到有效地進行能源轉換的領域中來。有數(shù)地組織能量交換,加強能源轉換功能煉鐵工序是鋼鐵制造流程能源消耗的主要環(huán)節(jié)。以一些先進的高爐聯(lián)合企業(yè)為例,煉鐵工序的能耗約占全公司能耗的68.5%左右。其中,燒結工序約占10.1%,煉焦工序約占7.1%,而高爐煉鐵占51.4%左右。
高爐屬于逆流床反應器,含鐵冷原料從高爐上部不斷加入爐內,在下降過程中不斷被上升的熱煤氣加熱并逐步被還原,下降到軟熔帶時渣鐵開始分離。在高爐冶煉過程中,由于焦炭、煤粉等燃料的大量燃燒,產(chǎn)生的煤氣量很大,一般高爐每生產(chǎn)鐵水將產(chǎn)生2t以上的高爐煤氣,除了高爐自身熱風爐消耗一部分<目前約占高爐煤氣發(fā)生量的35%左右)外,還有大量高爐煤氣可供利用。也可以說高爐最大宗產(chǎn)出物是高爐煤氣而不是鐵水——這體現(xiàn)了高爐質能轉換的基本屬性。而高爐煤氣是既有化學能,又有熱能,還有動能D高爐煤氣的動能來自鼓風的動能和燃料燃燒。因此,作為高爐煤氣的利用應該既用熱能、化學能(例如產(chǎn)生蒸汽、發(fā)電等)又用動能(例如高爐爐頂煤氣差壓發(fā)電TRT),以期充分利用能源。
實際上,高爐產(chǎn)生的熱鐵水,也是質能轉換的一種形式,高爐鐵水的溫度高低、鐵水含量的高低,都將影響到轉爐煉鋼過程的質能轉換效率。例如廢鋼使用效率、轉爐煤氣的產(chǎn)生量和回收率,以及煉鋼造渣劑的消耗和渣量等。同時,高爐冶煉過程產(chǎn)生的爐渣量也是質能轉換過程的體現(xiàn),利用高爐水淹生產(chǎn)礦渣水泥與普通生產(chǎn)水泥的制造流程相比,對能源消耗和降低全社會的環(huán)境負荷都是有利的。高爐渣的熱能也有利用的可能。當然,這并不是鼓勵高爐要提高出鐵量,從總體上看還是要強調精料方針,減少噸鐵的淹量。
煉鐵過程中如何充分有效地發(fā)揮質能轉換功能,特別是能源轉換功能的問題,必須引起高度重視。例如,與高壓爐頂相應的TRT發(fā)電,高爐煤氣一蒸汽鍋爐一蒸汽輪機發(fā)電,高爐煤氣一燃氣輪機發(fā)電一余熱鋼爐一蒸汽輪機發(fā)電等都是必須考慮的^這不僅涉及大型聯(lián)合企業(yè)而且也涉及中國大量存在的中、小型高爐企業(yè)。
在工業(yè)生產(chǎn)中,煉鐵過程的能量轉換功能,目前仍主要體現(xiàn)在發(fā)電以及產(chǎn)生蒸汽、熱水上。