循環(huán)經濟在韶鋼煉鐵系統(tǒng)的應用

林冬，劉耀輝

循環(huán)經濟在韶鋼煉鐵系統(tǒng)的應用

林冬，劉耀輝

（寶鋼集團廣東韶關鋼鐵有限公司能源環(huán)保部，廣東韶關512123）

從提高高爐煤氣顯熱回收、利用高爐煤氣余壓發(fā)電、利用高爐煤氣化學能實現汽動鼓風和提高高爐水渣利用率四個方面，對近年來循環(huán)經濟在韶鋼煉鐵系統(tǒng)的應用情況進行了詳細介紹，并對韶鋼未來循環(huán)經濟工作的開展情況進行了展望。

煉鐵系統(tǒng)；高爐煤氣；水渣；利用

1 前言

鋼鐵工業(yè)是能源、水資源、礦產資源消耗的密集型產業(yè)，也是最具有潛力、最有條件、最迫切需要發(fā)展循環(huán)經濟的產業(yè)。鋼鐵工業(yè)的發(fā)展，必須以循環(huán)經濟的發(fā)展理念作為重要的指導原則，充分挖掘鋼鐵工業(yè)在能源、水資源、物料利用方面的潛力，以提高資源利用效率為核心，大力節(jié)能、節(jié)水、節(jié)材，加強資源綜合利用，加快推進清潔生產，在減量化基礎上實現資源的高效利用和循環(huán)利用，最大限度減少廢物排放。因此發(fā)展循環(huán)經濟是鋼鐵工業(yè)實現可持續(xù)發(fā)展的必由之路。

2 韶鋼煉鐵系統(tǒng)循環(huán)經濟應用介紹

2.1 采用高爐煤氣純干法布袋除塵提高煤氣顯熱的回收利用

高爐煤氣全干式布袋除塵技術作為鋼鐵行業(yè)協(xié)會推進行業(yè)發(fā)展循環(huán)經濟重點推廣的六大類（三干三利用）先進技術之一，該技術以顯著的節(jié)能效果、高效率的除塵與環(huán)保優(yōu)勢，在我國鋼鐵冶金行業(yè)中得到了充分的推廣應用與發(fā)展，其特點之一就是比傳統(tǒng)的濕法除塵可多回收和利用煤氣顯熱。2005年，韶鋼通過集中科研力量攻克了大型高爐純干法布袋除塵器運行的一些關鍵問題，并在國內首次將該技術成功運用于2000 m3級以上高爐，從此韶鋼實現了5座高爐（400 m3級的2座，750 m3級的1座，2500 m3級的1座和3200 m3級的1座）均采用純干法布袋除塵的技術。

韶鋼5座高爐的高爐煤氣產氣量約為120萬m3/h，熱風爐自用量按40%計算，約為48萬m3/h。高爐煤氣采用干法除塵技術，熱風爐入口溫度約為100℃，而采用濕法除塵技術，熱風爐入口溫度則約為40℃。按年運行時間7200 h，2012年韶鋼標煤價格為1830元/t，折標系數為0.0341215 t標煤/GJ，高爐煤氣定壓比熱容為1.3415 kJ/（m3·℃）[1]計算，由于高煤氣顯熱的提高，可為熱風爐1年節(jié)約標煤：48×104× 7200×（100-40）×1.3415×10-6×0.0341215=9491.7 t，年節(jié)約效益約：9491.7×1830=17369811元，即約1747萬元。產生的其他效果包括：高爐煤氣干法除塵取消了污水處理設施，既節(jié)省了投資，也從根本上解決了由于污水排放造成的環(huán)境污染問題；同時純干法除塵的高爐煤氣含塵量低，以高爐煤氣為燃料的加熱設備，如熱風爐、加熱爐等，因煤氣含塵量低而減少堵塞和粉塵的排放，提高了燃料的理論燃燒溫

度和加熱設備的使用壽命。

2.2 利用高爐煤氣壓力進行TRT發(fā)電

能量回收透平裝置簡稱TRT（Top Gas Pressur Recovery Turbine）是世界公認的鋼鐵企業(yè)重大能量回收裝置。它是利用高爐爐頂煤氣的余壓余熱，把煤氣導入透平膨脹機，使壓力能轉化為機械能，驅動發(fā)電機發(fā)電的一種能量回收裝置，該裝置實際上回收了原來在減壓閥組中喪失的能量。韶鋼3200 m3、2500 m3和750 m33座高爐日產鐵量分別為7770 t、5634 t和1762 t，高爐煤氣發(fā)生量則分別為55萬m3/h、45萬m3/h和16萬m3/h，3200 m3和2500 m3高爐爐頂煤氣壓力最高可達250 kPa，750 m3高爐爐頂煤氣壓力略低，最高也可達到120 kPa，并且該三座高爐均采用的是干法除塵，故煤氣溫度較高（120℃）、煤氣壓力損失較?。?～5 kPa），這為設置高爐爐頂余壓透平發(fā)電裝置創(chuàng)造了相當有利的條件。

經過對TRT技術的探索和研究，2005~2009年韶鋼在2500 m3、750 m3和3200 m3高爐系統(tǒng)上相繼投入使用了18 MW、6 MW和25 MW的TRT裝置。

韶鋼3臺TRT機組投產后均產生了極其可觀的經濟效益，25 MW、18 MW和6 MW TRT 3臺機組在高爐正常生產情況下平均負荷分別可達到15000 kW、12000 kW和4000 kW，按年運行時間7200 h，自用電率為0.36%，電價0.61元/kW·h計算，則1年由發(fā)電產生的效益為：（15000+12000+4000）×7200×（1-0.36%）×0.61＝135661852元，即約1.36億元。產生的其他效果包括：（1）滿足了高爐穩(wěn)定生產需要，穩(wěn)定了高爐頂壓，減少了爐況波動；（2）采用干式TRT能最大限度地利用煤氣的能量，同時也緩解了利用減壓閥組產生的巨大噪聲；（3）TRT的連續(xù)發(fā)電也是對目前電力緊張的一種有效補充；（4）節(jié)能效益顯著，可實現年節(jié)約2.73萬t標煤。

2.3 利用高爐煤氣化學能通過鍋爐產生蒸汽驅動高爐汽動鼓風機

高爐鼓風機是保證高爐穩(wěn)產順利的核心動力設備，也是鋼鐵企業(yè)主要耗能設備之一，目前高爐鼓風機大多采用電動或汽動驅動方式。韶鋼高爐系統(tǒng)在生產過程中伴生了大量的低熱值煤氣剩余資源，為了能夠充分回收利用這些富余的低熱值煤氣，韶鋼采用鍋爐燃燒低熱值煤氣技術，利用其化學能通過鍋爐產生蒸汽，一部分用于驅動鼓風機運轉，其余蒸汽用于發(fā)電，從而避免大量一氧化碳氣體直接放散，減少大量標煤的消耗和大量二氧化硫、灰渣的排放。韶鋼的2×220 t/h高溫高壓循環(huán)流化床鍋爐（燃料結構采用50%高爐煤氣和50%的本地劣質煤）于2005年建成，先后配置了1臺AV80汽動鼓風機和2臺AV90汽動鼓風機及其他配套設施，2010年將上述兩臺鍋爐改建成220 t/h全部燃燒高爐煤氣鍋爐，將高爐煤氣消耗量由原來的20萬m3/h提高至40萬m3/h，從而提升了高爐煤氣系統(tǒng)的緩沖調節(jié)能力，進一步提高了韶鋼二次能源的綜合利用率。

韶鋼目前的運行模式是兩開一備（1臺AV80風機和1臺AV90風機在線運行，1臺AV90風機備用）。在供風量正常的情況下，AV80風機和AV90風機耗蒸汽量（高溫高壓蒸汽）分別為100 t/h和125 /h。根據資料查詢，如果AV80風機和AV90風機采用電動式，應分別相應配置32 MW和40 MW的電機，即在供風量正常的情況下，耗電量分別為32000 kW·h和40000 kW·h。按電折標系數為1.229 t標煤/萬kW·h，年運行時間7200 h，電價0.61元/kW·h計算，韶鋼汽動鼓風1年可節(jié)約外購電費：（32000+40000）×7200×0.61=316224000元，即3.16億元，年可節(jié)約標煤：（3.2+4）×7200× 1.229=518408.8 t，即約51.8萬t。產生的其他效果包括：（1）汽動鼓風可結合煤氣綜合利用方式，既能保障高爐的可靠供風，又能高效利用煤氣，減少煤氣放散；（2）節(jié)約電耗，減少外購電量和不受電網影響。

2.4 提高高爐水渣利用率

水渣是高爐煉鐵時產生的固體廢棄物，韶鋼每年都會產生大量的高爐水渣。由于高爐水渣本身屬于活性物質，如果不能及時處理，它將變質結塊，嚴重污染周邊環(huán)境，并占用大量堆放場地。近年來韶鋼通過加大對固體廢棄物的科學處理技術的引進和開發(fā)，使企業(yè)環(huán)境綜合治理和提高產品附加值取得到了顯著的成效。根據目前在混凝土生產中摻入礦渣微粉已成為一種新型建筑材料，而且國內市場對此類商品混凝土的需求量不斷增加，韶鋼緊跟市場熱點，以“增加企業(yè)效益，減少礦渣積壓”為目標，經過調查研究，并吸取同行業(yè)的有益經驗，與香港嘉華建材公司、羊城建材公司共同投資，分別于2006年、2007年和2012年建設了3條年產60萬t的礦渣微粉生產線，從而進一步提高企業(yè)礦渣的利用率。

韶鋼5座高爐年產能力為630萬t，按生產每噸生鐵產生0.31 t礦渣計算，韶鋼每年可產生195.3萬t高爐水渣。按照2012年韶鋼外銷水渣的平均價格62.32元/t計算，外賣高爐水渣一年產生效益為：195.3×62.32=12171.096萬元，即約1.22億元。產生的其他效果為：通過將高爐水渣深加工成礦渣微粉用于混凝土工業(yè)，不僅能大大提高礦渣的附加值，而且對穩(wěn)定企業(yè)礦渣的銷售，減少礦渣占地，降低環(huán)境污染起到積極作用。

3 結束語

韶鋼長期以來通過不斷的自身努力和深入探索，使循環(huán)經濟在煉鐵系統(tǒng)的應用取得了初步成效，為提高企業(yè)核心競爭力作出了積極貢獻。但是推進鋼鐵綠色制造，堅持走資源節(jié)約型、環(huán)境友好型的可持續(xù)發(fā)展之路將是企業(yè)艱巨而漫長的道路，因此韶鋼將結合未來發(fā)展規(guī)劃，跟蹤國內外循環(huán)經濟技術的進步和突破，深入挖掘自身潛力，進一步研究和開發(fā)高爐沖渣水余熱的綜合利用和高爐渣顯熱回收技術，從而實現提高韶鋼資源的綜合利用率，促進循環(huán)經濟的發(fā)展。

[1]王秉銓．工業(yè)爐設計手冊[M]．北京：機械工業(yè)出版社，1996．

Application of Recycling Economy in the Ironmaking System of SGIS

LIN Dong，LIU Yaohui
(Energy and Environmental Protection Department of Guangdong Shaoguan Steel CO.,Ltd.of Baosteel Group, Shaoguan,Guangdong 512123,China)

The application of recycling economy in the ironmaking system of SGIS is introduced in detail from four aspects of increasing latent heat recovery of BF gas,utilizing BF gas excessive pressure to generate power,utilizing the chemical energy of BF gas for steam-driven blasting and improving utilization rate of BF water slag.The development of recycling economy of SGIS in the future is also prospected.

ironmaking system;BF gas；water slag；utilization

TF58

B

1006-6764(2013)10-0025-02

2013－05－22

林冬（1982－），男，2005年畢業(yè)于廣東工業(yè)大學材料與能源學院熱能與動力工程專業(yè)，工業(yè)工程學士學位，冶金熱能工程師，現從事能源管理工作。