钢铁工业能源现状和管理.docx

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钢铁工业能源现状和管理

　　一、2004年中国动力消耗总量为19.7亿吨规范煤,其中钢铁工业消耗2.99亿吨规范煤（含矿山、铁合金、焦化、耐材等行业），占中国动力总消费量的15.18％。

2007年钢铁工业总动力占全国能耗14.71%，工业废水排放量占工业排放总量8.53%，工业粉尘排放量占工业总排放量15.18%。

　　1、钢铁工业用能结构

表.1 钢铁工业动力消费构成单位：

％

煤炭

电力

石油类

自然气

2004年中国

69.90

26.4

3.20

0.50

焦煤、煤粉47.93

动力煤21.97

日本

85.72

1.9

2.38

焦炭、煤粉51.58

副产煤气34.12

厂内运用22..22

发电11.9

宝钢

88.78

11.0

0.22

焦炭58.45

煤粉16.20

动力煤13.94

说明：

　　⑴钢铁工业的用能是以煤炭为主，占70％以上。

钢铁工业用能开展趋向是向多买煤，少买电力和石油类产品，不用自然气方向开展。

　　⑵日本钢铁企业自发电量占企业总用电量50％，说明充沛应用好副产煤气对节能有严重意义。

　　⑶副产煤气〔高炉、焦炉、转炉煤气〕的热值是企业购煤总热量的34.12％。

数值庞大，煤气运用好坏对企业能耗会发生严重影响。

应高度注重钢铁企业煤气运用状况，尽最大限制迷信、合理地发扬其作用。

　　⑷钢铁企业尚没有向社会上供电的才干，也没有必要刻求。

　　2、钢铁企业煤气功用和运用状况

表2. 煤气功用

热值kJ／m³

高炉煤气

转炉煤气

焦炉煤气

发作量m³／t

2800～3500

7000～8400

17000～19500

1700～2000

80～120

350～430

成份％

CO2

14～22

5～7

2～3

24～30

60～90

5～7

1～2

0.5～2.0

55～60

57～59

10～20

4～10

CH4

0.3～0.8

24～27

0.3～0.8

CnH2n-2

1～2

表3 2007年前三季全国重点钢铁企业煤气运用状况

高炉煤气放散率％

焦炉煤气放散率％

转炉煤气回收率m³／t钢

平均值

6.67

3.37

先进值

0〔15个企业〕

0〔24个企业〕

115

落后值

23.96

13.54

0〔16个企业〕

说明：

（1）从表2可看出转炉煤气热值是高炉煤气的热值1倍多，但全国重点钢铁企业〔79个单位〕有20个单位没有停止回收应用，这是个很大的糜费。

国外工业兴旺国度转炉煤气回收量在100m³／t钢左右，而我国在56m³／t钢这也是个糜费。

　　存在的主要效果是：

　〔a〕转炉容积偏小，回收投资大，难于管理。

　〔b〕转炉除尘技术部份企业尚未过关。

　〔c〕转炉煤气回收后，没有设置煤气贮存柜，用户没能落实。

　〔d〕企业管理尚存在缺陷。

　　转炉煤气回收量大于100m³／t钢，煤气显热可回收90㎏／t钢蒸汽，且能使回收的物质失掉充沛应用，就可以完成负能炼钢。

（2）焦炉煤气合H2大于55％，去烧掉太惋惜了，应当提取H2去做清洁燃料〔技术已过关，贮存方法也处置了，只是经济效果〕，也可再转换为二甲醚，可替代汽油，还可以去用作直接恢复炼铁〔最好的恢复剂〕，首钢已在可行性研讨。

　〔3〕煤气要先失掉充沛应用，最后有富余量才去发电。

由于煤气用于发电能量转化率不高。

煤气－蒸汽－发电工艺动力转化率在25％左右，煤气－燃气轮机－发电工艺动力转化率在45％左右。

　〔4〕采用蓄热式熄灭技术〔在热风炉、轧钢加热炉等〕可以将低热值的高炉煤气失掉充沛应用，可发交流出高热值的焦炉煤气，去发明出更多的经济价值。

　　3.近年全国重点钢铁企业各工序能耗状况

表4 重点钢铁企业各工序能耗状况单位：

㎏ce/t

年

吨钢综

合能耗

吨钢可

比能耗

烧结

球团

焦化

炼铁

转炉

电炉

轧钢

2 2000

920

760

69.50

159.34

464.53

29.04

273.83

118.76

2 2001

876

870

68.71

153.78

448.32

27.82

241.29

108.97

2002

815

700

67.26

40.12

149.81

454.21

27.02

230.20

101.32

2003

778

696

65.90

41.28

140.58

483.89

25.45

210.49

97.34

2004

761

705

66.38

42.00

142.21

466.20

26.57

209.89

92.91

热宽84.67

冷宽100.46

热窄72.46

2005

741.05

714.12

64.83

39.62

142.21

456.79

36.34

201.02

88.82

热宽80.52

2006

645.12

623.04

55.04

33.08

123.41

430.59

8.17

70.05

64.12

2007

平均

632．12

612．27

55．21

123．11

426．84

6.03

81．34

63．08

先进

490.42

532.69

38.04

82.84

377.89

-16.07

46.71

28.24

落后

775.65

807.40

85.26

434.63

569.32

37.98

171.63

220.72

2020

首季

624．13

613．09

56．98

30.0

116．02

426．09

5．59

85．27

58．19

说明：

　　〔1〕2007全国产钢4.69，年增长率在18.48％，但吨钢可比能耗是下降6.2%。

由于钢铁工业节能效果清楚，动力年增长率低于钢产量增长率。

　　〔2〕从2007年统计数据可看出钢铁企业之间能耗的先进水平与落后水平之间的差距甚大，说明企业的节能潜力庞大。

　　〔3〕工业兴旺国度的吨钢可比能耗为642㎏ce／t与我国重点钢铁企业平均值相比差11.2％，是因动力统计和动力介质析标系数等方面出现效果，出现数据失真状况。

自己以为我国钢铁工业总体能耗水平与国际先进水平之间的差距在15％左右。

　　〔4〕2006年以后国度规则电力折标煤系数从0.404Kgce/kwh改为0.1229Kgce/kwh致使全行业能耗目的约下降18%。

表5：

钢铁工业工序能耗与国际先进水平比拟

综合动力

烧结

焦化

球团

炼铁

转炉

电炉

轧钢

其他

2005年

741

64.83

142.21

39.62

456.79

36.34

201.02

88.82

工业兴旺国度先进水平

642

655

51.89

128.1

437.93

-8.88

198.60

含冷轧钢

128.00

工序能耗占行业比例%

12.13

6.45

1.03

59.26

3.58

2.33

10.22

5.00

表6：

2006年全国重点钢铁企业电、水、物耗状况

采矿

选矿

烧结

球团

焦化

炼铁

转炉

电炉

轧钢

热轧

电耗，kwh/t

1.35

29.03

37.89

34.85

36.79

67.69

43.46

280.08

100.39

84.05

水耗m³/t

7.06

0.54

1.33

5.91

29.65

12.29

38.99

19.44

18.28

耗新水

m³/t

0.88

0.26

0.42

2.09

2.38

0.93

2.27

2.02

2.47

物耗

剥采比

3.56

选矿比

2.52

单耗

0.929

矿耗

1.024

煤耗

1.39

矿耗

1.668

金属料耗

1.106

金属料耗

1.127

成材率

96.45

成材率

96.17

说明：

　〔1〕炼铁系统占钢铁工业总能耗的78.87％。

所以钢铁结合企业的节能任务重点应在炼铁系统，同时又是环境管理的重点。

　　〔2〕据统计2007年我国有13个单位烧结工序能耗到达国际先进水平，新余为38.04Kgce/t，炼铁有38个单位，焦化有5个单位。

说明我国在一些钢铁企业中主要工序的节能技术装备水平曾经到达了国际先进水平,在动力管理和消费技术操作水平等方面曾经有才干到达国际先进水平。

关于全行业来讲是需求增强节能的普级与提高任务。

　　〔3〕〞十五〞以来，全国重点钢铁企业加小节能任务力度，吨钢可比能耗下降6.04%，炼铁工序能耗下降1.66%，焦化工序下降1.08%，烧结工序下降6。

72%。

　　〔4〕我国炼钢系统能耗与国际先进水平的差距最大，是目前钢铁行业节能任务应增强的中央。

炼钢节能在工艺、技术、装备和操作上是技术难点、只是在投资和管理上要唱任务。

一. 钢铁工业的动力管理

1、钢铁企业动力分类

　　〔1〕一次功动力：

自然界原来就存在，没有经过加工或转换。

　　种类：

煤炭、石油、自然气、电力。

　　〔2〕二次功动力〔或为再生动力〕；以多种方式由其它载能体转换而来的。

　　种类：

煤气、蒸汽、紧缩空气、物体显热、液体或气体的压力能。

2、钢铁企业的动力管理

　　〔1〕节能概念

节能含义；包括增加糜费和添加回收两个部份。

　　增加糜费：

增强对用能的质量和数量的管理，优化用能结构，

　　增加物流损失，动力介质的无谓排放等。

　　添加回收：

鼎力回收消费进程中发生的二次动力〔包括余压、余热、余能和煤气等〕。

节能任务的内容；直接节能和直接节能λ　

　　直接节能：

减量化用能，提高动力应用效率、降低产品单位能耗。

　　直接节能；工艺结构调整、优化工艺流程、增加消费中间环节、提高产品功用和寿命等。

　　〔1〕节能任务的外延

　　钢铁企业节能任务包括；管理节能、结构节能和技术节能

　　管理节能；经过对企业现代化管理，树立相应的节能任务制度和实施细那么，设立监管机构〔如动力管理中心〕，最终完成所制定的节能目的。

　　钢铁企业动力管理中心的任务内容是；监测、控制、调整、缺点剖析诊断、动力平衡等。

如可以完成现代企业管理，就可以发生浪费公司总能耗的5％的效果。

公司动力管理中心的任务目的为：

　　〔1〕提高各类动力的运用效率，完成各类动力介质的优化调控，促进节能降耗；

　　〔2〕以增加动力中心定员，浪费本钱，提高任务效率；

　　〔3〕调度管理人员可以更片面地了解动力系统，提高动力管理水平；

　　〔4〕及时发现动力系统缺点，加快缺点处置速度，使动力系统更平安；

　　〔5〕使动力系统的运转监视、操作控制、数据查询、信息管理完成图形化、直观化和定量化。

　　马钢、宝钢、鞍钢、本钢、上一、梅山等企业均有好的任务业绩。

动力管理中心的任务是与消费一线同步停止。

而不应是分开消费，预先再统计剖析。

这就要求调控要迷信、及时、有效。

　　要树立系统节能的观念，打破工序之间的专业界限，站在高层次下去深化研讨企业全体节能的迷信性、合理性、适用性。

要在三个层次上〔单体设备、各消费工序、钢铁结合企业〕停止综合研讨，目的是提高动力应用率。

如宝钢高炉可以喷煤比达260㎏／t，但高煤比会使高炉煤气发热值贫化，形成充沛应用低热值高炉煤气发生负面影响。

但是，高喷煤比是炼铁技术开展方向。

要研讨各企业在不同条件下煤气发热值和高炉煤气应用率的最正确方案，以最终全公司有最正确节能效果为基准。

宝钢就订出高炉喷煤比在200㎏／t左右。

«十一五科技开展规划»中指出钢铁工业有三大功用，完成各类钢铁产品的制造、动力转换、消纳社会上部份废物。

做为动力转换功用是要停止迷信剖析、优化操作、精细管理。

　　国际外钢铁工业的用能结构均向多买煤、少买电、提高动力转化率和运用效率方向开展。

鼎力回收钢铁企业的二次动力，并要失掉迷信、合理的运用已成为钢铁企业节能降耗的任务重点。

为此，各企业要依据实践状况制定出迷信、可行的企业节能规划。

λ　结构节能

　　调整钢铁工业消费工艺结构，用能结构可以完成节能。

如提高炼铁喷煤比、添加球团配比、采用延续铸钢工艺，采用薄板坯连铸连轧工艺，轧钢坯料热装工艺等技术均可完成节能效果。

　　焦化工序能耗是142.21㎏／t，喷吹煤粉工序能耗为20～35㎏ce／t，多喷吹煤粉，改动了高炉炼铁用动力结构，少用焦炭可节能1.5％。

这是高炉炼铁工序结构调整中心环节。

　　球团工序能耗33㎏ce／t、烧结工序能耗66.38％，多用球团，少用烧结就可节能。

同时球团含铁层次高于烧结，又可以完成提高入炉矿层次的效果。

　　连铸比模铸增加能耗25％～50％，薄板坯连铸连轧要比传统的模铸－开坯－热轧节能70％，连铸坯热装热送和直接轧制技术可节能35％。

　　采用短流程电炉消费工艺，就会节省了烧结、球团、焦化、高炉工序能耗。

　　钢铁比每降低0.1，吨钢综合能耗会上升约20Kgce/t。

　技术节能

　　采用先进的工艺、技术、装备、淘汰落后，可以促进节能任务。

这里只引见几项关键节能技术，详细的分专业技术节能内容如下：

　　A〕干法熄焦技术〔CDQ〕

　　从焦炉出来的红焦炭〔950～1050℃〕所含显热相当于炼焦消费消耗总热量35％～40％。

采用干法熄焦可回收红焦显热的80％，吨焦可发生3.9Mpa的蒸汽口0.45t〔先进的可达0.6t〕。

宝钢干熄焦可降低焦化工序能耗68㎏ce／t。

这是钢铁工业可回收余能所占比例的最大项目，约占可回收余能的一半。

　　干熄焦的焦炭质量失掉提高，热反响性降低10％～13％，M40提高了3％～4％，M10改善0.3％～0.8％；在焦炭质量不变条件下，可多配10％～20％弱粘结性煤，可节水0.38t/t焦；高炉运用干熄焦的焦炭可降低焦炭质量不变化条件下，可多配10％～20％弱粘结性煤，可节水0.38t/t焦；高炉运用干熄焦炭可降低焦比2％，产量提高1％。

　　鞍山华泰公司对引进干熄焦技术装备停止消化、吸收、创新已能设计、制造150t/h的熄焦装置，其投资比国外同类设备低一半，其技术功用已达国外同类设备水平。

这对我国推行运用干熄焦起到了积极作用。

目前我国在建和建成的干熄焦已达94套。

　　采用高压锅炉发电技术，可以使CDQ的发电效率提高10％。

其蒸汽压力从5.4Kpa升到9.5Kpa，蒸汽温度从450℃降低到580℃，并可进一步采用二级蒸汽发电工艺。

　　B〕高炉炉顶煤气压差发电技术〔TRT〕

　　实际上高炉炉顶煤气压力在80Kpa，TRT所发的电能与所用的电能平衡，煤气压力在100Kpa时会有经济效益，而煤气压力大于120Kpa时会有清楚的经济效益。

　　TRT发电才干是随炉顶煤气压力而变化，普通每吨生铁可发20～40度电。

采用干法除尘，可提高发电量30％左右。

因煤气温度每提高10℃，发电透平机出力可提高3％。

普通在40-45度电，最高发电量可达54度电。

　　高炉鼓风能耗约占炼铁工序能耗10％～15％，采用TRT装置可回收高炉鼓风机能量的30％左右，可降低炼铁工序能耗11～18㎏ce／t。

　　从技术政策上讲，炉顶压力大于120Kpa的高炉均应当有TRT装置。

我国已有400多套TRT设备。

　　C〕转炉负能炼钢技术

　　吨钢回收转炉煤气100m³t钢，煤气显热回收蒸汽50㎏／t钢，并使回收的热能失掉充沛应用就可发完成负能炼钢。

国外大型转炉基本上均是负能炼钢运转。

我国宝钢、武钢、鞍钢、本钢等钢企业也完成了负能炼钢。

所谓负能炼钢普通是指转炉工序，而铁水预处、连铸、炉外精炼工序能耗不在内。

2007年太钢转炉工序能耗为-16.07㎏ce／t，太钢为-13.24㎏ce／t。

2005年宝钢是包括铁水预处置，转炉工序能耗为-3.54㎏ce／t，连铸能耗为15.9㎏ce／t。

　　D〕冶金炉窑高效熄灭技术

　　采用蓄热式高效高温空气熄灭技术可以使炉室节能15％。

热风炉采用空气、煤气双预热可从完成运用低热值高炉煤气，完成1200℃以上高风温。

轧钢加热炉采用此技术可使轧钢工序能耗降低19㎏ce／t。

目前全国已有270座加热炉运用了该技术。

　　E〕烧结矿余热回收技术

　　用热空气冷却热燃结矿〔烧结设计规范要求消费冷烧结矿〕，高温空气使锅炉发生高压和中压蒸汽，再停止发电；高温空气可以用于热风烧结，可使烧结工序能耗降低10㎏ce／t。

关于300㎡烧结机可配置12500KW的电站，蒸汽压力4Kpa,，温度在425℃，提高发电效率。

　　F〕烧结工序节能

固体燃料消耗占烧结工序总能耗75%～80%，电力消耗占13%～20%，点火能耗占5%～10%。

烧结矿含铁层次由±1.0%降到±0.5%，高炉系数降低2%，焦比降1.0%，碱度动摇由±1.0降到±0.05，高炉系数提高2.5%，焦比降1.3%。

小球烧结、燃料分加、厚料层〔650mm左右〕，可增加料消耗15～20Kg/t，降低烧结工序能耗5Kg/t，还可提高烧结质量。

　　烧结料层每提高10mm，燃耗可降低1～3Kg/t，FeO含量下降0.22%～0.5%。

烧开头矿在600～800℃，停止余热回收，可降工序能耗10Kgce/t。

马钢、济钢、已投入消费。

对烧结机废气停止回收应用〔其热值占烧结总能耗10%～20%〕，特别是1～5风箱废气温度高，用于热风烧结。

宝钢、南钢等企业已运转，降燃耗10%。

100℃热风，降燃耗5%。

运用催化助燃剂可使烧结降低固体燃耗13%，增产5%。

烧结机漏风增加10%，节电2度/t，增加烧结矿残碳损失。

增加烧结固体燃耗的方法：

　　生石灰活性度每提高10ml，可降低燃耗1.5Kg/t，提高产量1%。

　　合理配矿：

少用赤铁矿和石灰石，配加钢渣。

焦粉粒度0.5～3.0mm。

　　提高料温：

每提高10℃，燃耗增加2Kg/t，提高一、二混温度。

　　强化制粒：

改善料层透气性，添加料层厚度

　　提高成品率，增加返矿：

返矿增加1.5%～3%，节焦粉0.6Kg/t。

　　偏析布料、双层配碳烧结：

使大颗粒料布在下层、燃料在下层。

　　固体燃料分加：

一次混合加20～30%的细焦粉，其他在二混。

　　热返矿量在30%，固体燃耗降10.4Kg/t。

　　FeO含量降低0.22%～0.5%。

　　配加轧钢氧化铁皮1Kg/t，可节燃耗0.2Kg/t。

　　烧结含粉率变化1%，影响焦比0.5%，影响产量0.5%～1.0%。

　　烧结直接恢复度添加10%，焦比上升8～9%，产量下降8%～9%。

　　烧结直接恢复度提高5%，高炉煤气中CO2降低，煤气应用率〔ηco〕降低0.66%。

配加5%左右钢渣，可降低固体燃耗3Kg/t。

烧结矿的高温恢复强度〔RDI〕每降低5%，煤气应用率降低0.5%，焦比上升1.55%，产量下降1.5%。

烧结余热锅炉〔在点火器之后〕停止蒸汽回收，可节能2.5Kg/t。

降低点炽热耗：

控制点火负压，降燃耗6～12%，降能耗5～6%。

采用节能型点火炉〔带状火焰、热风〕λ　

高温烧结λ　

　　烧结温度由1300℃降至1150～1250℃，可降低固体燃耗7%～8%。

降低烧结矿中FeO含量：

FeO含量降低1%，能耗上升0.68Kgce/t，高炉焦比也会降低1%～1.5%。

浪费气体燃料消耗：

双斜式点火器，ML型幕式点火器对煤气、空气双预热λ　

节电：

烧结主风机和除尘风机采用变频调速技术。

　　G〕高炉炼铁节能：

提高风温：

风温降低100℃，可降焦比15Kg/t，多喷2λ　0～30Kg/t煤粉，提高产量4%。

热风带入的热量占高炉输入总热量的16%～19%。

富氧鼓风：

富氧1%，增产4.76%，风口实际温度降低35～45℃，允许多喷煤10～15Kg/t。

节焦比1%，煤气发热值升3.4%。

脱湿鼓风：

鼓风温度由13%降到6%，可添加风量14%，节能10%，降焦比0.7Kg/t。

风中增加1g/m³水，可提高风温9℃。

煤气中CO2含量提高0.5%，可降燃耗10Kg/t，降工序能耗8.5Kgce/t。

生铁含Si降低0.1%，可降焦比4～5Kg/t。

提高炉顶煤气压力10Kpa，可增产1。

9%，降焦比3～5%，有利于冶炼低Si铁，提高TRT发电才干。

高炉冷却采用软水窑闭循环设备，可节水和节电。

热风炉废气综合应用。

可用于煤粉枯燥，对空气和煤气双预热，可提高风温，还可用于煤的脱湿和风选。

对冷风管道停止保温，可提高风温9～17℃。

　铁矿石恢复度每添加1%，可节省碳素消耗6～7Kg/t。

　高炉采用全风操作，由鼓风机方面控制风量，高炉不放风。

高炉炼铁降低燃料比会增加吨铁风耗。

燃料1Kg标煤，鼓风量要2.5m³，消耗风机能耗0.85Kg标煤。

宝钢吨铁风耗为930m³/t左右。

提高焦炭质量，炼铁节能：

焦炭质质变化

燃料比

应用系数

生铁产量

M40+1%

-5.0Kg/t

+4%

M10–0.2%

-7.0Kg/t

+5%

灰分+1%

+1～2%

渣量添加2%

-2.5%

硫分+0.1%

+1.5～2.0%

-2.0%

水分+1%

+1.1～1.3%

-5.0%

焦炭热反响性添加一位时，每吨铁燃料消耗要添加5%～11%。

吨铁渣量增加100Kg/t，可降低燃料比20～50Kg/t，增产8%。

炼铁少用石灰石100Kg/t，降焦比30Kg/t。

H〕高炉炼铁精料技术对节能的影响

　高层次是精料技术的中心：

　　入炉层次提高1%，炼铁焦比下降1.5%，生铁产量提高2.5%

提高原燃料强度可降低炼铁燃料消耗。

　　烧结、球团转鼓强度提高1%，高炉产量降低1.9%，焦比下降。

熟料比提高1%，炼铁焦比下降2～3Kg/t。

原料成分要动摇：

烧结矿设计规范要求层次动摇＜±0.5%，碱度动摇＜±0.5%，含铁层次动摇1%，高炉产量会影响3.9～9.7%，焦比变化2.5～4.6%；碱度动摇0.1，高炉产量会影响2.0～4.0%，焦比变化1.2～2.0%。

原燃料粒度要平均，增加炉料填充效应，提

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