引言：近年来随着“双碳”目标的提出，使得钢铁企业逐渐开始关注排放指标。绿色钢铁不仅仅是钢铁生产过程的节能减排，更是钢铁生产工艺的优化，而要想实现这一目标，则需要做好炼钢工艺的设计，同时加强生产管理，以最少的资源消耗以及最小的污染代价生产更多、质量更好的产品。目前我国钢铁企业多采用“高炉-转炉”为基础的长流程生产工艺，针对这种情况，打造长流程绿色钢铁企业成为钢铁企业甚至整个行业可持续发展的关键。
1废钢预热
废钢是主要的入炉配比原料，提高转炉入炉废钢比有助于减少碳排放。大量的研究与实践证明每提高1%的废钢比例可以使吨钢的二氧化碳排放量减少22.36千克。废钢预热则是提升入炉废钢比的有效措施，同时通过废钢预热还能将废钢中的水分去除，可以更好地保障转炉兑铁操作安全。
废钢预热有两种形式，即铁水包废钢预热以及废钢槽预热。前者又可以细分为铁水保辅助预热以及铁水保自然预热两种形式。铁水保辅助预热，是指按照100：5-8的比例在空铁水保中加入废钢，利用多空氧燃枪喷出的燃气与氧气燃烧对废钢进行预热，预热时间持续5-8分钟左右，通过预热温度可达800摄氏度左右，然后加盖保温，再转至炼钢去加入铁水。铁水保自然预热是指在不影响转炉兑铁以及铁包正常周转的情况下向铁包加入适量的废钢，借助铁水包自身的热量对废钢进行预热。这种方式实现了对铁水保热能的回收再利用，有助于降低能耗。后者是指在废钢间设置预热槽，然后借助煤气对废钢进行加热，加热温度可达500-700摄氏度[1]。相较于铁水保废钢预热，废钢槽废钢预热方式的应用更加广泛，其优点在于废钢预热时间更加灵活，并且不会占用炼钢生产时间。在生产实践中，可以采用废钢槽预热加空铁包投加轻薄废钢的方式进行预热，这种方式的预热效果更佳，并且实现了热能利用率的最大化。
2除尘系统
减少烟尘排放量是绿色钢铁的基本要求之一，优化除尘系统一方面能够降低烟尘排放量，另一方面可以实现烟尘的回收利用。
2.1一、二、三次除尘
目前转炉除尘主要借助干法除尘工艺，借助干法以此烟气除尘系统，不仅可以降低烟尘排放量，而且能够起到节水、节电的作用，并且在一定程度上提高了煤气的税收利用率。通过这种方式可以帮助钢铁企业更好地实现节能减排以及降低污染的目标。实践证明转炉应用干法除尘技术，能够将煤气粉尘含量控制在每立方米10毫克以内，相较于OG湿法，干法除尘技术的优势显著，在除尘电耗以及水耗方面，相较于前者，干法除尘技术分别降低了63.5%以及83.1%，而且吨钢煤气回收率方面，干法除尘技术较前者提高了20.9%左右。由此可见，应用干法除尘工艺能够为企业创造更大的社会效益与经济效益[2]。
在转炉生产过程中还会涉及二次烟气，二次烟气是指投加废钢以及出渣等环节中未能捕集到的烟气。二次烟气主要会影响车间环境，威胁作业人员身体健康，因此二次除尘至关重要。二次除尘需要借助二次除尘系统，其作用主要体现在捕捉二次烟尘方面，其重要性仅次于一次除尘。在一次、二次除尘的基础上还应进行三次除尘，三次除尘作为二次除尘的补充，能够进一步提升除尘效果。通过三次除尘可以捕捉二次除尘未捕捉到的烟尘，既能减轻车间中的烟尘弥漫，也能避免烟尘进一步扩散到大气之中，降低钢铁生产对空气的污染。
2.2全面的散点除尘系统
散点除尘系统的散点具有分布广泛、不间断运行以及除尘类型杂等方面的特点，通常情况下无需单独设计除尘系统，只需秉持就近原则将除尘管道接入二次除尘或者三次除尘管道即可。散点除尘系统可以为绿色钢铁的实现提供有力支持，不仅降低了烟尘污染，而且通过该系统收集的烟尘灰还可以直接回收再利用，能够在降低污染的同时提升资源利用率。
3余热回收
炼钢过程中的烟气余热是钢铁余热的主要形式，而针对这部分余热的回收再利用则是实现钢铁企业节能降耗的重要措施。回收的余热可以用于发电。在钢铁生产过程中，转炉配套建设余热锅炉，对烟道以及汽化冷却烟罩所产生的余热蒸汽，并利用回收的余热蒸汽进行发电，可以帮助钢铁企业降低能耗，提升资源利用率。钢铁企业可以建立独立的转炉余热发电系统，也可以设计与烧结余热相结合的联合发电系统，实现余热回收利用。实践中可以根据钢铁企业的生产规模以及平面布置情况等合理选择相应的余热发电系统[3]。除此之外，对于那些位于北方地区的钢铁企业而言，由于冬季涉及的供暖需求，因此可以利用回收的余热供热，既可以为企业中的操作室以及办公楼等建筑供热，也可以为周边居民供热，这样一来不仅实现了企业自身的节能，同时也为社会的节能降耗做出贡献。
4煤气、钢渣和除尘灰回收
4.1煤气
转炉炼钢过程中产生的转炉煤气是主要的废气形式之一，转炉煤气中一氧化碳体积分数为60%左右，因此转炉煤气是一种优质的二次能源，将其回收可以用于废钢预热或者钢包烘烤等，既能降低环境污染，也能提升资源利用率。借助自动化程序可以实现对转炉煤气氧气以及一氧化碳含量的自动监测与分析，在自动化程序的支持下实现了转炉煤气回收的自动控制。以太行钢铁为例，其在煤气回收过程中，回收量最高可达吨钢132.9立方米，转炉煤气的平均回收量为吨钢116.98立方米。通过对回收的转炉煤气的再利用，帮助企业提升了节能降耗效果，是企业实现节能减排的有效措施。
4.2钢渣
在炼钢过程中会伴随产生一定的副产物，而钢渣则是主要的副产物之一。通常情况下吨钢会伴随产生150千克左右的钢渣。钢渣所含热量较高，通过对钢渣余热的回收利用可以节约大量的燃料。另外还可以将钢渣应用到道路建设之中，也可以将其作为工程回填料，还可以用于冶金生产等领域。近年来有学者研究将钢渣用于土壤改良，也取得了比较理想的效果。总之钢渣回收利用涉及钢渣本身的回收利用以及钢渣余热的回收利用，是实现绿色钢铁的重要途径。
结束语：
绿色钢铁不仅是单纯的节能减排，同时还涉及工艺的优化。基于绿色钢铁的转炉炼钢工艺设计及生产，一方面要优化设计，另一方面要加强管理，提高全流程的物质转化与能量转换率，在保证生产质量和效率的基础上降低钢铁生产过程的能耗与造成的污染，助力钢铁企业以及整个行业的健康可持续发展。
参考文献：
[1]侯荣.高废钢比对转炉炼钢工艺的影响及应对措施分析[J].山西冶金, 2023,46(07):258-260.
[2]惠泽洲,乔明.热轧带肋钢筋转炉炼钢工艺高效低成本生产实践[J].山东冶金,2022,44(05): 8-10+13.
[3]吴耀光,杨风国,王阳明等.基于绿色钢铁的转炉炼钢工艺设计及生产[J].钢铁,2022,57(11):77-86.
