新时期的高炉炼铁具有集约化、大型化的特征，而且冶铁过程长寿化、高效化的优势较为明显。但不可否认的是，即便计算机技术推动了炼铁工艺的智能化发展，但现阶段的炼铁生产依然存在能源消耗大、环境污染严重的问题，这不符合我国绿色、可持续发展战略，基于此，在新时期的高炉炼铁技术发展中，应注重炼铁生产技术朝着低碳绿色化方向的转变。
1 高炉炼铁技术的基本功能
对照其他炼铁技术可知，高炉炼铁技术本身具有结构简单的特点，除还原器和渗碳器、熔炼器外，能源转换器、废弃物消纳出纳处理器等都是其重要的组成部分[1](见图1)。这四个部分在具体功能上具有一定的差异性。
(1)还原器和渗碳器。
高炉炼铁技术框架下，焦炭是重要的燃料、还原剂。在整个冶铁过程中，还原器和渗碳器在液态生铁的获取中发挥着重要作用。在上升煤气流、下降炉料相向运动中，经过还原器和渗碳器的作用，高炉冶金"三传一反"的控制目标得以有效实现。值得注意的是，"三传一反"目标的是实现受高炉高温还原工作的引向，基于此，应充分考虑高炉高温还原工作的实现效果，并在确保骨架稳定的情况下，正确处理生铁渗碳问题。
(2)熔化器与质量调控器。
高炉还具有为转炉作业提供原料的作用，经高炉处理后，优质的液态生铁会被转送至转炉;从这一层面来看，高炉起到熔化器的作用。在固态铁氧化物矿物熔化中，整个高炉的生产过程和还原方式还具有连续性、不间断性特点。值得注意的是，在炼铁过程中，通过高炉可实现铁水质量、成分的控制，这样不仅实现了铁水成分的有效控制，而且高精度地把控了铁水的偏差、温度，在该环节中，高炉充当质量调控器的职能。
(3)能源转化器。
高炉炼铁过程涉及较多的能源转换，就煤粉、焦炭以及高温热风而言，其在炉内的高温下最终会被转化为熔渣和高炉煤气等;而固态铁氧化物矿物最终被转化成了液态的铁水。在现代生产模式下，除余能显热回收技术外，TRT技术在高炉炼铁中也得到了广泛应用，其使得高炉能源转化器的职能得到了充分发挥，有效地保证了能源转化的效率和质量，TRT技术能源转换率超过90%,这也为高炉拥有生命力奠定了基础。
(4)废弃物消纳出纳处理器。
除铁水等主要产物外，高炉也会产生一定的固体废弃物，此时基于高炉炼铁良好的废弃物消纳出纳处理功能，可实现这些废弃物的有效利用，这对于环境保护也有突出作用。从废弃物消纳出纳过程来看，除焦化、烧结工序外，球团工序等也是废弃物消纳出纳的重要环节，其能有效促进钢铁厂循环经济目标的实现。
2 低碳绿色理念下高炉炼铁技术的应用要求
(1)高炉炼铁技术低碳绿色发展的时代环境。
第七十五届联合国大会上，习近平同志承诺我国二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，并且到2060年前，我国将实现碳中和[3].基于这一目标，在工业产业发展中，必须坚持走碳中和之路，实现工业生产技术的低碳化绿色化转变。就钢铁行业而言，其在生产中碳排放量较多，基于碳排放峰值的硬约束，应注重钢铁生产减碳管理，高炉环节首当其冲。
(2)高炉炼铁技术低碳绿色发展的新要求。
基于"十四五"发展目标，在钢铁产业高质量发展中，必须实现钢铁智能制造与低碳绿色发展的有机结合，继而促进我国向钢铁强国的迈进。在"钢铁智能制造+低碳绿色发展"总目标下，新时期的高炉炼铁技术应用还需满足以下要求：其一，在高炉炼铁技术应用中，应开发"专业化+一体化"的分布式能源利用方案，并在"1+7"系统下，为高效能、低成本的智慧绿色钢铁产业生产提供技术支撑。其二，基于高炉炼铁技术创新需要，在实际生产中应打造"绿色制造"的环保硬科技，深化TRT、BPRT、SHRT等技术的应用，通过高炉炼铁流程、系统、关联等技术的衔接，满足高炉炼铁技术应用的功能需要。其三，针对"制造绿色"的发展要求，应在整个行业内设计并使用绿色生产的"绿方案",通过智慧绿色系统充当高炉炼铁的"新引擎",进而解决发展难题，实现能源互联、高效先进和生态环保的有机统一。
3 基于低碳绿色理念的高炉炼铁技术发展设计
(1)技术发展理念设计。
双循环格局下，要实现高炉炼铁技术的低碳、绿色化发展，就必须以提升生产技术运行效率为基础，以降低生产运行成本为目标，以减少运行排放为保证，促进高炉炼铁质量效益、经济效益生态协调效益目标的实现，达到促进循环经济发展的目的。值得注意的是，在技术发展理念设计中，还应对高炉运行的过程予以科学控制，继而为合理生产指标的设置与评价创造良好条件。另外，在高炉先进炼铁技术应用中，应协调其与绿色生产技术之间的关系，通过全新的管理体系，实现高炉炼铁的低碳绿色化发展。
(2)生产流程创新设计。
基于低碳绿色理念指导，在高炉炼铁技术流程创新中，还应注重以下要点：其一，出于高炉生产动态协同运行目标考虑，在技术流程设计中，应将协同运行目标作为出发点，通过综合研判、合理取舍等方法的应用，对既有的运行流程进行优化和调整，以此来达到生产结构优化、生产流程集约的目的，确保高炉生产网络化整合效果的实现。其二，在全新的高炉炼铁技术流程网络建设中，应系统分析既有流程运行特征，逐渐摒弃既有技术流程中不合理的成分，继而使得高炉炼铁技术结构、功能和生产效率得到全面优化。值得注意的是，在新时期的生产流程优化中，应从物质流、能量流、信息流三个层面入手，进行生产网络系统的全面优化。其三，现代生产模式下，自动化技术、智能技术在高炉炼铁中的应用不断深入，基于现代信息技术的融合应用，还应以"以互联网+"为支撑对高炉炼铁的操作及界面进行持续优化，实现行业大系统资源共享提高智能化自控水平，及厂生产调度的信息化管理(见图2)。
(3)低碳绿色融合后的技术创新设计。
将低碳绿色理念融入高炉炼铁技术后，其设计理念、设计方法也得到了进一步的发展。基于此，在新时期低碳绿色高炉炼铁技术应用中，应从流程工程学角度出发，对高炉炼铁的工艺布置、时间关系、空间关系进行优化设计，同时在生产中，应考虑技术体系下几何空间内的能量、物质运行效率，此外新时期的高炉炼铁技术应用设计还需考虑能源少量、产出增量、污染减量要求，以此来实现高效生产与节能减排的有机统一。
4 基于低碳绿色理念的高炉炼铁技术创新应用
(1)高炉精料技术。
作为高炉炼铁生产能耗控制的有效手段，高炉精料技术的应用应注重以下要点：其一，在具体炉料使用中，应确保炉料结构的合理性;即为了减少炉料使用，降低生产成本，在炉料使用控制阶段，应注重运筹学理论、数学模型的系统使用，同时应对炉料资源特点和我国生态环境特点进行系统分析，实现炉料使用与企业生产实际情况的有机统一。基于低碳绿色理念控制需要，在我国现阶段的高炉生产中，在重点分析炉料使用情况前提下，充分考虑国际政治因素，无法获取大量高品位铁矿石的应对方案要早做考虑，获取技术的途径。其二，在高炉精料技术应用中应进一步改善炉料冶金性能，在保证炉料经济性、合理性的同时，提升炉料理化性能的稳定性。其三，应进一步优化炉料分布及控制技术，通过高精度的炉料分布，提升炉料的利用效率，降低高炉炼铁能源消耗。
(2)高炉长寿技术。
基于高炉长寿技术利用，可有效延长高炉的使用寿命，这对于降低炼铁经济成本具有深刻影响。一方面，针对当前使用的高炉，应通过内型优化技术进行炉体的内型优化，如通过增加死铁层深度的方式，预防炉缸铁水环流、破坏问题，而出于富氧喷煤冶炼考虑，则应该适当增加炉缸的直径和炉缸高度。另一方面，在长寿炉体结构应用中，除使用科学冷却技术，还应注重高效铜冷却壁等单元的应用，进一步延长高炉的使用寿命。此外，在高炉使用中，应对炉体耐火材料技术参数的技术参数进行控制，确保炉体施工满足炼铁需要。
(3)富氧喷煤技术。
富氧喷煤技术不仅能实现炉缸风口回旋区工作状态的有效改善，而且能提升煤粉燃烧率，保证喷煤总量;这样炼铁生产中的炉腹煤气量会大大减少，其在保证高炉透气性的基础上，实现了燃料能耗的有效控制。新时期，为及进一步提升富氧喷煤技术应用水平，除考虑精料指数、长寿性能外，还需要对富氧喷煤技术的操作过程进行系统分析，以此来保证技术控制的优良性，以此为特征实现煤比达到200kg/t以上，燃料比达到485kg/t,这将是现代高炉炼铁竞争力的希望所在。
5 结语
高炉炼铁本身是现代钢铁加产业中的关键技术，是钢铁联合企业的黑匣子，在信息技术支撑下，高炉炼铁的技术优势特征进一步明显。针对高炉炼铁技术应用中的能耗与污染问题，炼铁企业只有充分认识到高炉炼铁技术下各结构单元的作用，然后基于新时期低碳绿色理念的发展要求，进行高炉炼铁技术的全面创新，这样才能降低炼铁过程的能源消耗和污染物排放，提升高炉炼铁产业综合效益，促进现代工业产业的绿色、可持续发展。
参考文献
[1]韩国新高炉炼铁低碳化和智能化技术发展现状[J].电子技术与软件工程， 2019,(5)：119.
《未来的低碳绿色高炉炼铁技术发展思考》来源：《中国金属通报》，作者：马印亭
