鋼鐵行業(yè)工序能耗分析及節(jié)能發(fā)展方向探討

王志偉

摘 要：基于鋼鐵行業(yè)各工序平均能耗以及鋼鐵行業(yè)原燃料結(jié)構(gòu)，對(duì)鋼鐵行業(yè)焦化、燒結(jié)、煉鐵、煉鋼、軋鋼等工序的原燃料結(jié)構(gòu)、能耗特點(diǎn)和節(jié)能技術(shù)進(jìn)行了分析，在此基礎(chǔ)上對(duì)鋼鐵行業(yè)節(jié)能發(fā)展的重點(diǎn)進(jìn)行了討論，并針對(duì)煉鐵工序焦比、煤氣利用率、二次能源回收等重點(diǎn)環(huán)節(jié)的發(fā)展方向進(jìn)行了探討，對(duì)于鋼鐵行業(yè)的節(jié)能降耗有著較大的實(shí)際意義。

關(guān)鍵詞：鋼鐵行業(yè) 能耗 節(jié)能 煤氣利用率 回收率

中圖分類號(hào)：F426 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）06（a）-0050-02

Energy consumption analysis and energy saving direction discussion of iron and steel industry process

WANG Zhiwei

（Intelligent Engineering Department of CISDI Chongqing Information Technology Co.， Ltd.， Hui Jin Road 11# in Chongqing New North Zone， 401122）

Abstract：According to the average procedure energy consumption and crude fuel structure of iron and steel industry，the crude fuel structure，energy consumption characteristic and energy saving technology of the processes including coking，sintering，iron making，steelmaking and rolling were analyzed.On this basis，the key points of the energy saving development of iron and steel industry were discussed.Then the development direction of the key aspects including the coke ratio of iron making process，gas utilization rate，secondary energy recovery and etc were investigated， which has a great practical significance to iron and steel industry.

Keywords：iron and steel industry energy consumption energy saving gas utilization rate recovery rate

自2000年以來(lái)，鋼鐵行業(yè)經(jīng)過(guò)年平均18.5%的粗獷式發(fā)展，產(chǎn)能嚴(yán)重過(guò)剩，同時(shí)環(huán)境、能耗、污染等問(wèn)題突出，嚴(yán)重制約了鋼鐵行業(yè)的發(fā)展。目前，鋼鐵行業(yè)已成為我國(guó)能源資源消耗和污染排放的重點(diǎn)行業(yè)[1]，占全國(guó)工業(yè)總能耗的25%以上[2]，節(jié)能降耗、提高原燃料利用率和附加值，已成為鋼鐵行業(yè)發(fā)展的重中之重。

針對(duì)上述情況，該文基于鋼鐵行業(yè)各工序平均能耗以及鋼鐵行業(yè)原燃料結(jié)構(gòu)，對(duì)鋼鐵行業(yè)焦化、燒結(jié)、煉鐵、煉鋼、軋鋼等工序的原燃料結(jié)構(gòu)、能耗特點(diǎn)和節(jié)能技術(shù)進(jìn)行了分析，在此基礎(chǔ)上討論了鋼鐵行業(yè)節(jié)能發(fā)展的重點(diǎn)，并針對(duì)煉鐵工序焦比、煤氣利用率、二次能源回收等重點(diǎn)環(huán)節(jié)的發(fā)展方向進(jìn)行了探討，對(duì)于鋼鐵行業(yè)的節(jié)能降耗有著較大的實(shí)際意義。

1 鋼鐵行業(yè)能耗分析

1.1 鋼鐵行業(yè)原燃料結(jié)構(gòu)

我國(guó)鋼鐵行業(yè)以長(zhǎng)流程為主，工序包括：燒結(jié)、焦化、煉鐵（高爐）、煉鋼（轉(zhuǎn)爐）、軋鋼（熱軋、冷軋），主要的原燃料為：鐵礦石、洗精煤、無(wú)煙煤、動(dòng)力煤、電力、汽柴油和工業(yè)水。其中，洗精煤、無(wú)煙煤和動(dòng)力煤占整體購(gòu)入能源的90%以上，其能量利用率、余熱余能回收率是鋼鐵行業(yè)降低能耗、提高產(chǎn)品附加值的關(guān)鍵。據(jù)統(tǒng)計(jì)[3]：冶金生產(chǎn)過(guò)程中消耗的有效能量?jī)H占28.3%，而轉(zhuǎn)化為余熱余能的占71.7%，達(dá)到14.34GJ/t.steel，折合490kgce/t.steel。

1.2 鋼鐵行業(yè)工序能耗

鋼鐵行業(yè)噸鋼及各工序行業(yè)平均能耗見(jiàn)表1。

從表1可知，鐵前（燒結(jié)+焦化）和煉鐵工序占噸鋼能耗超過(guò)90%，同時(shí)也是原燃料消耗的主要工序，提高鐵前和煉鐵工序的原燃料利用率、余熱、余能回收率是鋼鐵行業(yè)降低能耗的關(guān)鍵。

同時(shí)，從1.1可知，原燃料消耗的理論回收能量為490kgce/t.steel，實(shí)際回收能量?jī)H為63.4kgce/t.steel，實(shí)際回收能量所占比例較小，主要原因包括：1） 鋼鐵廠副產(chǎn)的高、焦、轉(zhuǎn)混合煤氣未充分利用，主要用于煤氣發(fā)電，發(fā)電效率較低（通常30%左右），導(dǎo)致能量利用率低，能耗損失嚴(yán)重；2） 由于低溫發(fā)電技術(shù)尚未得到推廣，大量的低溫?zé)嵩次吹玫交厥?，?dǎo)致能耗損失較大；3） 能量回收系統(tǒng)和鋼鐵行業(yè)各工序的作業(yè)率、能質(zhì)等匹配問(wèn)題，導(dǎo)致能耗的損失。

2 鋼鐵行業(yè)節(jié)能發(fā)展方向探討

從上述分析可知，鋼鐵行業(yè)節(jié)能降耗的關(guān)鍵在于提高原燃料利用率，以及加大對(duì)余熱、余能的回收。目前，鋼鐵行業(yè)各工序主要的節(jié)能技術(shù)如下：

1）燒結(jié)工序：

燒結(jié)余熱回收技術(shù)；燒結(jié)機(jī)厚料層燒結(jié)技術(shù)。

2）焦化工序：

干熄焦技術(shù)、干熄焦發(fā)電技術(shù)；焦化加熱自動(dòng)控制；焦煤調(diào)濕技術(shù)；焦煤成型煤技術(shù)。

3）煉鐵工序：

高爐煤氣干法除塵技術(shù)；高爐爐頂余壓發(fā)電技術(shù)；熱風(fēng)爐富氧及余熱回收技術(shù)；高爐富氧噴吹技術(shù)。endprint

4）煉鋼工序：

轉(zhuǎn)爐煤氣濕法回收技術(shù)；轉(zhuǎn)爐煤氣干法回收技術(shù)；蒸汽回收技術(shù)；蓄熱式燃燒技術(shù)。

5）熱軋工序：

連鑄坯熱送熱裝技術(shù)；蓄熱燃燒技術(shù)；高效隔熱材料；加熱爐自動(dòng)燃燒控制；加熱爐汽化冷卻技術(shù)；脈沖燒嘴技術(shù)。

6）冷軋工序：

耐火纖維應(yīng)用；能耗精益化管理；蓄熱式燃燒技術(shù)。

7）其它：

純燒高爐煤氣燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電技術(shù)；轉(zhuǎn)爐煤氣合成技術(shù)。

上述方法主要針對(duì)化石能源產(chǎn)生的高溫煤氣余熱、余壓的回收，以及提高冶煉強(qiáng)度降低燃料比的富氧和噴吹技術(shù)，對(duì)于提高煤氣利用率的研究較少。近年來(lái)，隨著鋼鐵企業(yè)對(duì)余熱、余壓回收的重視，以及高爐富氧大噴煤的發(fā)展，上述技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展的空間不大，因此，拓展煤氣利用方式，提高煤氣利用率，是鋼鐵行業(yè)未來(lái)節(jié)能發(fā)展的重要方向。另一方面，我國(guó)鋼鐵行業(yè)以高爐-轉(zhuǎn)爐長(zhǎng)流程為主，鐵前（燒結(jié)+焦化）和煉鐵工序占噸鋼能耗超過(guò)90%，焦化是必不可少的重要環(huán)節(jié)，因此，鐵前和煉鐵工序是鋼鐵行業(yè)節(jié)能應(yīng)關(guān)注的重點(diǎn)所在。

基于上述情況，目前鋼鐵行業(yè)的節(jié)能技術(shù)發(fā)展方向主要集中在以下幾個(gè)方面：

1）降低高爐焦比和燃料比

高爐煉鐵工序占噸鋼能耗近70%，降低高爐焦比和燃料比對(duì)節(jié)能的效果顯而易見(jiàn)。目前主要的研究在提高富氧率、增加噴煤量、采用精礦進(jìn)料以及高爐專家系統(tǒng)等，以提高冶煉強(qiáng)度、降低燃料比和焦比，全氧高爐、焦?fàn)t煤氣返吹、高爐煤氣脫碳等技術(shù)尚處于試驗(yàn)過(guò)程中，尚未實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。

2）提高焦?fàn)t煤氣利用率

焦化工序是鋼鐵流程的能源轉(zhuǎn)化中心，焦化富產(chǎn)的焦?fàn)t煤氣是鋼鐵企業(yè)中最好的優(yōu)質(zhì)燃?xì)猓瑫r(shí)也是折合能耗最高的燃?xì)?，約70kgce/t.steel，提高焦?fàn)t煤氣的利用率對(duì)于鋼鐵行業(yè)的節(jié)能來(lái)說(shuō)意義重大。焦?fàn)t煤氣發(fā)電是最常用的利用方法，但存在轉(zhuǎn)化效率低，能耗損失嚴(yán)重等缺點(diǎn)，利用焦?fàn)t煤氣制海綿鐵、制天然氣、制H2等可以更好的提高焦?fàn)t煤氣利用率[4]，同時(shí)可以增加焦化工序的產(chǎn)品附加值，是當(dāng)前以及未來(lái)焦?fàn)t煤氣利用的發(fā)展方向。

3）提高二次能源回收

鋼鐵行業(yè)副產(chǎn)高溫煤氣、煙氣的余熱回收是鋼鐵行業(yè)節(jié)能降耗的重要方向。目前的研究主要集中在高溫煤氣、煙氣的回收，中、低溫煤氣、煙氣的余熱回收尚未得到重視，同時(shí)對(duì)于回收得到的蒸汽存在大量的高質(zhì)低用現(xiàn)象，如高壓蒸汽經(jīng)管網(wǎng)減壓后送至低壓蒸汽用戶，等。因此，分階段（高溫、中溫、低溫）進(jìn)行余熱回收和利用，開(kāi)發(fā)低品質(zhì)余熱余能的高效利用技術(shù)，是當(dāng)前以及未來(lái)二次能源回收的發(fā)展方向。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)鋼鐵行業(yè)各工序原燃料結(jié)構(gòu)、能耗特點(diǎn)和節(jié)能技術(shù)的分析，得到如下結(jié)論：

1）鐵前、煉鐵是鋼鐵行業(yè)原燃料消耗的主要工序，提高鐵前和煉鐵工序的原燃料利用率、余熱、余能回收率是鋼鐵行業(yè)降低能耗的關(guān)鍵。

2）鋼鐵行業(yè)的節(jié)能技術(shù)的發(fā)展方向應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注降低高爐焦比和燃料比、提高焦?fàn)t煤氣利用率、中低溫能源的回收和高效利用方式。

參考文獻(xiàn)

[1] 國(guó)務(wù)院辦公廳.工業(yè)和信息化部關(guān)于鋼鐵工業(yè)節(jié)能減排的指導(dǎo)意見(jiàn)[Z].2010

[2] 冶金工業(yè)規(guī)劃研究院.鋼鐵企業(yè)要積極應(yīng)對(duì)低碳經(jīng)濟(jì)的挑戰(zhàn)[J].中國(guó)鋼鐵業(yè)， 2010（5）：7-18.

[3] 李洪福，蒼大強(qiáng)，溫燕明.中國(guó)鋼鐵工業(yè)節(jié)能現(xiàn)狀與發(fā)展前景分析[J].冶金能源， 2011，30（4）：3-7.

[4] 陳凌，張濤，郭敏，等.利用焦?fàn)t煤氣生產(chǎn)海綿鐵的前景分析[J].鋼鐵研究， 2013，41（5）：56-59.endprint

4）煉鋼工序：

轉(zhuǎn)爐煤氣濕法回收技術(shù)；轉(zhuǎn)爐煤氣干法回收技術(shù)；蒸汽回收技術(shù)；蓄熱式燃燒技術(shù)。

5）熱軋工序：

連鑄坯熱送熱裝技術(shù)；蓄熱燃燒技術(shù)；高效隔熱材料；加熱爐自動(dòng)燃燒控制；加熱爐汽化冷卻技術(shù)；脈沖燒嘴技術(shù)。

6）冷軋工序：

耐火纖維應(yīng)用；能耗精益化管理；蓄熱式燃燒技術(shù)。

7）其它：

純燒高爐煤氣燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電技術(shù)；轉(zhuǎn)爐煤氣合成技術(shù)。

上述方法主要針對(duì)化石能源產(chǎn)生的高溫煤氣余熱、余壓的回收，以及提高冶煉強(qiáng)度降低燃料比的富氧和噴吹技術(shù)，對(duì)于提高煤氣利用率的研究較少。近年來(lái)，隨著鋼鐵企業(yè)對(duì)余熱、余壓回收的重視，以及高爐富氧大噴煤的發(fā)展，上述技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展的空間不大，因此，拓展煤氣利用方式，提高煤氣利用率，是鋼鐵行業(yè)未來(lái)節(jié)能發(fā)展的重要方向。另一方面，我國(guó)鋼鐵行業(yè)以高爐-轉(zhuǎn)爐長(zhǎng)流程為主，鐵前（燒結(jié)+焦化）和煉鐵工序占噸鋼能耗超過(guò)90%，焦化是必不可少的重要環(huán)節(jié)，因此，鐵前和煉鐵工序是鋼鐵行業(yè)節(jié)能應(yīng)關(guān)注的重點(diǎn)所在。

基于上述情況，目前鋼鐵行業(yè)的節(jié)能技術(shù)發(fā)展方向主要集中在以下幾個(gè)方面：

1）降低高爐焦比和燃料比

高爐煉鐵工序占噸鋼能耗近70%，降低高爐焦比和燃料比對(duì)節(jié)能的效果顯而易見(jiàn)。目前主要的研究在提高富氧率、增加噴煤量、采用精礦進(jìn)料以及高爐專家系統(tǒng)等，以提高冶煉強(qiáng)度、降低燃料比和焦比，全氧高爐、焦?fàn)t煤氣返吹、高爐煤氣脫碳等技術(shù)尚處于試驗(yàn)過(guò)程中，尚未實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。

2）提高焦?fàn)t煤氣利用率

焦化工序是鋼鐵流程的能源轉(zhuǎn)化中心，焦化富產(chǎn)的焦?fàn)t煤氣是鋼鐵企業(yè)中最好的優(yōu)質(zhì)燃?xì)?，同時(shí)也是折合能耗最高的燃?xì)猓s70kgce/t.steel，提高焦?fàn)t煤氣的利用率對(duì)于鋼鐵行業(yè)的節(jié)能來(lái)說(shuō)意義重大。焦?fàn)t煤氣發(fā)電是最常用的利用方法，但存在轉(zhuǎn)化效率低，能耗損失嚴(yán)重等缺點(diǎn)，利用焦?fàn)t煤氣制海綿鐵、制天然氣、制H2等可以更好的提高焦?fàn)t煤氣利用率[4]，同時(shí)可以增加焦化工序的產(chǎn)品附加值，是當(dāng)前以及未來(lái)焦?fàn)t煤氣利用的發(fā)展方向。

3）提高二次能源回收

鋼鐵行業(yè)副產(chǎn)高溫煤氣、煙氣的余熱回收是鋼鐵行業(yè)節(jié)能降耗的重要方向。目前的研究主要集中在高溫煤氣、煙氣的回收，中、低溫煤氣、煙氣的余熱回收尚未得到重視，同時(shí)對(duì)于回收得到的蒸汽存在大量的高質(zhì)低用現(xiàn)象，如高壓蒸汽經(jīng)管網(wǎng)減壓后送至低壓蒸汽用戶，等。因此，分階段（高溫、中溫、低溫）進(jìn)行余熱回收和利用，開(kāi)發(fā)低品質(zhì)余熱余能的高效利用技術(shù)，是當(dāng)前以及未來(lái)二次能源回收的發(fā)展方向。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)鋼鐵行業(yè)各工序原燃料結(jié)構(gòu)、能耗特點(diǎn)和節(jié)能技術(shù)的分析，得到如下結(jié)論：

1）鐵前、煉鐵是鋼鐵行業(yè)原燃料消耗的主要工序，提高鐵前和煉鐵工序的原燃料利用率、余熱、余能回收率是鋼鐵行業(yè)降低能耗的關(guān)鍵。

2）鋼鐵行業(yè)的節(jié)能技術(shù)的發(fā)展方向應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注降低高爐焦比和燃料比、提高焦?fàn)t煤氣利用率、中低溫能源的回收和高效利用方式。

參考文獻(xiàn)

[1] 國(guó)務(wù)院辦公廳.工業(yè)和信息化部關(guān)于鋼鐵工業(yè)節(jié)能減排的指導(dǎo)意見(jiàn)[Z].2010

[2] 冶金工業(yè)規(guī)劃研究院.鋼鐵企業(yè)要積極應(yīng)對(duì)低碳經(jīng)濟(jì)的挑戰(zhàn)[J].中國(guó)鋼鐵業(yè)， 2010（5）：7-18.

[3] 李洪福，蒼大強(qiáng)，溫燕明.中國(guó)鋼鐵工業(yè)節(jié)能現(xiàn)狀與發(fā)展前景分析[J].冶金能源， 2011，30（4）：3-7.

[4] 陳凌，張濤，郭敏，等.利用焦?fàn)t煤氣生產(chǎn)海綿鐵的前景分析[J].鋼鐵研究， 2013，41（5）：56-59.endprint

4）煉鋼工序：

轉(zhuǎn)爐煤氣濕法回收技術(shù)；轉(zhuǎn)爐煤氣干法回收技術(shù)；蒸汽回收技術(shù)；蓄熱式燃燒技術(shù)。

5）熱軋工序：

連鑄坯熱送熱裝技術(shù)；蓄熱燃燒技術(shù)；高效隔熱材料；加熱爐自動(dòng)燃燒控制；加熱爐汽化冷卻技術(shù)；脈沖燒嘴技術(shù)。

6）冷軋工序：

耐火纖維應(yīng)用；能耗精益化管理；蓄熱式燃燒技術(shù)。

7）其它：

純燒高爐煤氣燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電技術(shù)；轉(zhuǎn)爐煤氣合成技術(shù)。

上述方法主要針對(duì)化石能源產(chǎn)生的高溫煤氣余熱、余壓的回收，以及提高冶煉強(qiáng)度降低燃料比的富氧和噴吹技術(shù)，對(duì)于提高煤氣利用率的研究較少。近年來(lái)，隨著鋼鐵企業(yè)對(duì)余熱、余壓回收的重視，以及高爐富氧大噴煤的發(fā)展，上述技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展的空間不大，因此，拓展煤氣利用方式，提高煤氣利用率，是鋼鐵行業(yè)未來(lái)節(jié)能發(fā)展的重要方向。另一方面，我國(guó)鋼鐵行業(yè)以高爐-轉(zhuǎn)爐長(zhǎng)流程為主，鐵前（燒結(jié)+焦化）和煉鐵工序占噸鋼能耗超過(guò)90%，焦化是必不可少的重要環(huán)節(jié)，因此，鐵前和煉鐵工序是鋼鐵行業(yè)節(jié)能應(yīng)關(guān)注的重點(diǎn)所在。

基于上述情況，目前鋼鐵行業(yè)的節(jié)能技術(shù)發(fā)展方向主要集中在以下幾個(gè)方面：

1）降低高爐焦比和燃料比

高爐煉鐵工序占噸鋼能耗近70%，降低高爐焦比和燃料比對(duì)節(jié)能的效果顯而易見(jiàn)。目前主要的研究在提高富氧率、增加噴煤量、采用精礦進(jìn)料以及高爐專家系統(tǒng)等，以提高冶煉強(qiáng)度、降低燃料比和焦比，全氧高爐、焦?fàn)t煤氣返吹、高爐煤氣脫碳等技術(shù)尚處于試驗(yàn)過(guò)程中，尚未實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。

2）提高焦?fàn)t煤氣利用率

焦化工序是鋼鐵流程的能源轉(zhuǎn)化中心，焦化富產(chǎn)的焦?fàn)t煤氣是鋼鐵企業(yè)中最好的優(yōu)質(zhì)燃?xì)?，同時(shí)也是折合能耗最高的燃?xì)?，約70kgce/t.steel，提高焦?fàn)t煤氣的利用率對(duì)于鋼鐵行業(yè)的節(jié)能來(lái)說(shuō)意義重大。焦?fàn)t煤氣發(fā)電是最常用的利用方法，但存在轉(zhuǎn)化效率低，能耗損失嚴(yán)重等缺點(diǎn)，利用焦?fàn)t煤氣制海綿鐵、制天然氣、制H2等可以更好的提高焦?fàn)t煤氣利用率[4]，同時(shí)可以增加焦化工序的產(chǎn)品附加值，是當(dāng)前以及未來(lái)焦?fàn)t煤氣利用的發(fā)展方向。

3）提高二次能源回收

鋼鐵行業(yè)副產(chǎn)高溫煤氣、煙氣的余熱回收是鋼鐵行業(yè)節(jié)能降耗的重要方向。目前的研究主要集中在高溫煤氣、煙氣的回收，中、低溫煤氣、煙氣的余熱回收尚未得到重視，同時(shí)對(duì)于回收得到的蒸汽存在大量的高質(zhì)低用現(xiàn)象，如高壓蒸汽經(jīng)管網(wǎng)減壓后送至低壓蒸汽用戶，等。因此，分階段（高溫、中溫、低溫）進(jìn)行余熱回收和利用，開(kāi)發(fā)低品質(zhì)余熱余能的高效利用技術(shù)，是當(dāng)前以及未來(lái)二次能源回收的發(fā)展方向。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)鋼鐵行業(yè)各工序原燃料結(jié)構(gòu)、能耗特點(diǎn)和節(jié)能技術(shù)的分析，得到如下結(jié)論：

1）鐵前、煉鐵是鋼鐵行業(yè)原燃料消耗的主要工序，提高鐵前和煉鐵工序的原燃料利用率、余熱、余能回收率是鋼鐵行業(yè)降低能耗的關(guān)鍵。

2）鋼鐵行業(yè)的節(jié)能技術(shù)的發(fā)展方向應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注降低高爐焦比和燃料比、提高焦?fàn)t煤氣利用率、中低溫能源的回收和高效利用方式。

參考文獻(xiàn)

[1] 國(guó)務(wù)院辦公廳.工業(yè)和信息化部關(guān)于鋼鐵工業(yè)節(jié)能減排的指導(dǎo)意見(jiàn)[Z].2010

[2] 冶金工業(yè)規(guī)劃研究院.鋼鐵企業(yè)要積極應(yīng)對(duì)低碳經(jīng)濟(jì)的挑戰(zhàn)[J].中國(guó)鋼鐵業(yè)， 2010（5）：7-18.

[3] 李洪福，蒼大強(qiáng)，溫燕明.中國(guó)鋼鐵工業(yè)節(jié)能現(xiàn)狀與發(fā)展前景分析[J].冶金能源， 2011，30（4）：3-7.

[4] 陳凌，張濤，郭敏，等.利用焦?fàn)t煤氣生產(chǎn)海綿鐵的前景分析[J].鋼鐵研究， 2013，41（5）：56-59.endprint