高炉炼铁协同处理城市可燃固废

摘要：随着经济和科技水平的快速发展，钢铁的需求量也有了显著上升，同时，建筑行业、交通行业和汽车制造行业等的发展，也在很大程度上促进了炼钢冶金行业的发展。在钢铁生产过程中，高炉炼铁设备是重要的组成部分，也是必不可少的。因此，钢铁企业必须确保高炉炼铁设备使用的安全性、有序性，加强设备的日常维护与管理，只有这样，才能确保炼钢冶金工作的顺利开展。文章分析了高炉炼铁设备的安全使用技术要点，对高炉炼铁设备的维护管理措施进行了一定的探讨，多种固废混合喷吹既可以给高炉带来新的燃料，又可以处理种类繁多的城市可燃固废，完成对周边社会的固废处置，扩充城市钢厂的社会功能。

引言

随着社会经济的不断发展，钢铁冶炼行业有了迅速发展。近年来，人们的生产和生活对钢铁制品的需求量越来越大，对钢铁制品的质量也提出了更高的要求。对于钢铁企业而言，要实现钢铁生产效率和产品质量的有效提升，必须提高高炉炼铁设备日常使用的安全性，做好设备的维护和管理工作。高炉是炼铁的主要反应器，为降低焦比一般需要从风口喷入大量煤粉，而可燃固废具有一定的热值，从理论上同样可以喷入高炉。可燃固废喷入高炉后燃烧可为高炉提供能量和还原剂，这种处理方式既可以解决可燃固废带来的环境问题，又可为高炉生产提供一种新能源。因此，高炉炼铁协同处理城市可燃固废具有广阔的应用前景。

1 城市可燃固废的性质

1.1城市可燃固废的分类与产量

城市可燃固废按照原料属性主要分为废有机制品、废木制品和餐厨固废3类，废有机制品包括废塑料、废橡胶和废布料等。废塑料种类繁多，包括各种塑料制品，年堆积量约3500万t；大宗量的废橡胶主要为废轮胎，年产量约1080万t；废布料主要为废布制品，中国每年产生废旧纺织服装类约2400万t。废木制品主要包括废旧建筑木材、废旧木制家具和废旧纸张等。中国每年产生的废旧建筑木材和废旧木质家具等5000万m3，约2500万t；中国废纸回收率低于30%，每年产生废旧纸张1000多万t。餐厨固废是指人类在日常食用的残余，主要成分是纤维素、淀粉类、脂肪、蛋白质等有机物质，中国餐厨垃圾年产量在6000万t以上,，餐厨垃圾含水量为80%左右，餐厨垃圾每年干重超过1200万t。总的来讲，中国每年排放上述城市可燃固废总量约0.935亿t，其中废塑料排放最多，占总量的30%；废橡胶（轮胎）排放最少，占9%。

1.2城市可燃固废的理化性质

比较不同城市可燃固废可以发现，废塑料和废橡胶的碳质量分数比较高，餐厨固废、废木制家具、废纸张和废布料的碳质量分数明显低于前两者，其中废纸张碳质量分数最低。废塑料的氢质量分数最高，其他几种固废的氢质量分数为6%左右。废家具的氧质量分数最高，废布料、废纸张和餐厨固废的氧质量分数次之，废塑料氧质量分数较低，废橡胶氧质量分数最低。与煤粉相比，几种固废的碳质量分数都较低，氢质量分数较高，氧质量分数除废橡胶外，都明显高于煤粉。除此之外，多种城市可燃固废的氯和硫质量分数比煤粉要高，因此，高炉处理城市可燃固废时，要考虑氯和硫元素给高炉生产带来的问题。

2 高炉炼铁协同处理城市可燃固废

2.1做好高炉炼铁设备中料线零点的处理工作

大部分炼钢冶金企业在对高炉炼铁设备进行技术性处理时，多采取人工操作的处理结构。布置相关料线零点是整体技术操作结构中的重点内容和关键部分，在集中规定集体的技术点位时，技术人员必须对其进行重点关注。

要确保高炉炼铁设备的日常安全使用，不仅要合理设置基本的料线零点，而且要从技术层面考虑其集中安设位置，按照区域的方式，在高炉炼铁设备的炉喉上安装有效零点，能够实现高炉炼铁设备有效容积的整体性优化，大大降低设备的有效容积数值，将其控制在合理范围内。同时，这一措施也可以优化整体设备，确保高炉炼铁设备的良好运行。在处理有效容积时，做好料线零点的基本安置工作，能够更加科学合理地利用设备有效容积，对相关操作人员和技术人员的料线零点布置水平进行逐步提升，从而实现炼钢冶金工作效率的有效提升，确保高炉炼铁项目的安全、稳定开展。

2.2对设备基础的装料机制进行强化

在解决高炉炼铁设备的通风问题后，还应当有效控制设备整体运行的基础材料。对相关燃烧材料的质量、尺寸等问题进行集中性和综合性处理。相关管理人员和技术人员应当重视基础矿批的大小，采取合理的计算方式，科学计算矿批的尺寸大小，优化测算矿批在高炉炼铁设备内的基础分部状况，确保其在设备炉喉处集中，以此确保燃烧充分。控制好炉喉的基础位置有效数据，使其保持在550mm～600mm之间，单位矿批控制在60～65t单位之间。

2.3高炉喷吹废橡胶

目前，高炉喷吹废橡胶方面的研究以喷吹废轮胎为主。废轮胎主要是由碳氢化合物组成，氢质量分数比煤粉中的要高，热值也较高，且废轮胎挥发分的析出、燃烧非常迅速，可以做良好的燃料和还原剂。废橡胶与煤粉混合喷入高炉时可以有效改善煤粉的燃烧特性，改善铁矿石的还原，可以有效改善高炉冶炼的经济技术指标，减少温室气体二氧化碳排放。通过Fluent软件建立了数学模型，研究了高炉喷吹废轮胎与煤粉时的燃烧特性，研究表明，煤粉与废旧轮胎混合喷吹可以显著改善燃料在风口内的燃烧性能。只喷吹纯煤粉时，燃尽率为30.38％；只喷吹废旧轮胎时，风口内的燃尽率为89％；废旧轮胎与煤粉比为1∶1时，燃尽率为50％。喷吹燃料中废轮胎的比例越高，燃料燃尽率越高，但废轮胎硫元素质量分数也比较高，因此，将废轮胎与煤粉混合喷入时应合理控制废轮胎的使用量。

2.4高炉喷吹废木制品

高炉喷吹废木制品方面的研究较为少见，但废旧木制品属于生物质类固废，高炉喷吹生物质方面的研究较多。其中，木炭是被研究最多的。木炭中固定碳质量分数比高炉喷吹用煤的固定碳质量分数要低，其挥发分比高炉喷吹用煤要高，其热值比高炉喷吹用煤的热值要低。MachadoJGMS等对木炭与CO2的反应特性进行了研究，木炭的反应性比煤粉的反应要好，木炭的最快反应速率达0.22min－1，而煤粉的反应速率仅为0.06-0.16min－1。木炭的反应速度之所以高于煤粉的反应速度，这是由其结构决定的。生物质在热解形成木炭的过程中形成了大量孔洞，这些孔洞的存在使得木炭的比表面积增大，木炭的比表面积为155m2/g，而煤粉的比表面积仅为89m2/g，这就使得木炭的反应性高于煤粉。木炭的炭化温度对反应性有重要影响，在低温下生产的木炭由于挥发分质量分数比较高，开始时失重很快，但反应结束温度升高。

2.5运用计算机技术进行设备的维护与管理

社会经济的发展离不开钢铁制品，要确保钢铁制品源源不断地高质量工艺，必须做好高炉炼铁设备的基础维护和管理工作，相关管理人员和技术人员应当采取集中管理，优化设备的基础设计，加强日常维护管理，减少设备在运行过程中的故障。随着科学技术的不断发展，计算机技术在设备维护和管理工作中的应用越来越广泛。通过计算机技术，高炉炼铁企业能够随时进行设备记录存档、清单查询、设备管理和设备故障维修查询等工作。

3 结语

高炉炼体设备是钢铁企业的重要设备之一，要确保炼钢冶金工作的顺利进行，提升工作效率和工作质量，必须做好高炉炼铁设备的日常安全使用及其维护管理。