河鋼舞鋼能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化創(chuàng)新實(shí)踐

供稿|曹殿正 / CAO Dian-zheng

內(nèi)容導(dǎo)讀

綠色，是一種顏色，更是一種莊嚴(yán)承諾。從曾經(jīng)的滾滾濃煙，到如今的綠水青山，鋼鐵工業(yè)不再是傻大黑粗的代名詞，也不再是浪費(fèi)污染的冠亞軍。節(jié)能降耗、綠色環(huán)保已經(jīng)成為了新時(shí)代鋼鐵工業(yè)的新要求、新形象。河鋼舞鋼，新中國第一家寬厚板科研生產(chǎn)基地，從它誕生之日起，就肩負(fù)著厚重的歷史責(zé)任，從一窮二白到大干快上再到今天的又好又快，在給新時(shí)代發(fā)展提供堅(jiān)強(qiáng)鋼鐵材料支撐的同時(shí)，也在履行著自己的社會(huì)責(zé)任和時(shí)代追求。河鋼舞鋼生產(chǎn)的核電鋼、水電鋼、風(fēng)電鋼，被廣泛應(yīng)用在祖國的大江南北，替代了傳統(tǒng)的火電，減少了燃煤的污染和消耗。在河鋼舞鋼40多年的發(fā)展歷史上，不斷追求能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化的創(chuàng)新腳步從來沒有停歇過，實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的雙進(jìn)步雙提高，為實(shí)現(xiàn)低碳經(jīng)濟(jì)和綠色鋼鐵探索出了一條屬于自己的特色之路。

2020年中國粗鋼產(chǎn)量突破了10億t，占到了世界總量的50%以上，中國鋼鐵大國的地位已經(jīng)形成，也正在邁向鋼鐵強(qiáng)國的征程中。隨之而來的是鋼鐵產(chǎn)業(yè)巨大的能源消耗和能源平衡以及由此帶來的綠色低碳和環(huán)境保護(hù)問題。為有效解決這個(gè)問題，實(shí)現(xiàn)鋼鐵強(qiáng)國和綠水青山的和諧發(fā)展，河鋼舞鋼能源中心進(jìn)行了積極探索和創(chuàng)新實(shí)踐。

河鋼舞鋼發(fā)展簡介

河鋼舞鋼是我國第一家寬厚板科研生產(chǎn)基地，始建于1970年，投產(chǎn)于1978年。被中國鋼鐵工業(yè)協(xié)會(huì)命名為“功勛軋機(jī)”的4200 mm軋機(jī)是我國自行設(shè)計(jì)、自行制造、自行安裝的第一架寬厚板軋機(jī)，40多年來已經(jīng)生產(chǎn)各類寬厚板2000萬t，有力支撐了我國社會(huì)主義建設(shè)和改革開放經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

1978年9月8日，河鋼舞鋼寬厚板軋機(jī)投產(chǎn)時(shí)僅僅有一條軋鋼生產(chǎn)線，鋼坯靠國家計(jì)劃調(diào)撥，為鋼坯加熱的是12座均熱爐和一臺(tái)連續(xù)式加熱爐，而這些爐子的加熱介質(zhì)都是重油。

1986年6月，河鋼舞鋼建成了自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的第一臺(tái)75 t電爐，采用模鑄的方式生產(chǎn)鋼錠，作為軋鋼的原材料，為特寬特厚鋼板生產(chǎn)提供了來料支撐。

1991年11月，河鋼舞鋼又建成了一座90 t超高功率電爐，人民日?qǐng)?bào)以“我國目前容量最大、技術(shù)最先進(jìn)的電爐在舞陽鋼鐵公司建成”進(jìn)行了報(bào)道。

1992年11月，一座1900 mm板坯連鑄機(jī)建成投產(chǎn)，這是我國自行設(shè)計(jì)、自主制造的第一臺(tái)板坯連鑄機(jī)。至此，河鋼舞鋼形成了從煉鋼、連鑄、模鑄到軋制、熱處理一套完整的寬厚板生產(chǎn)工藝流程，奠定了良好的寬厚板生產(chǎn)裝備基礎(chǔ)。

2007年5月，新百萬噸寬厚板生產(chǎn)線在河鋼舞鋼建成投產(chǎn)，形成了年產(chǎn)300萬t鋼、260萬t寬厚鋼板的綜合實(shí)力。

2013年5月，1260 m3高爐結(jié)束了河鋼舞鋼有鋼無鐵的歷史，也結(jié)束了河鋼舞鋼沒有高爐煤氣的歷史。

2019年7月，河鋼舞鋼4300 mm寬厚板軋機(jī)升級(jí)改造項(xiàng)目完工，形成了4100 mm+4100 mm、4200 mm+4300 mm兩條雙機(jī)架寬厚板生產(chǎn)線，企業(yè)實(shí)力邁上了一個(gè)新臺(tái)階。初步形成了年產(chǎn)500萬t鋼，400萬t寬厚板的生產(chǎn)能力。

不同時(shí)期能源結(jié)構(gòu)演變發(fā)展

第一個(gè)時(shí)期(1978年—2004年)

這個(gè)時(shí)期，舞鋼的能源介質(zhì)主要是重油和發(fā)生爐煤氣，重油主要用于軋鋼廠的均熱爐、連續(xù)爐加熱鋼錠和鋼坯以及一臺(tái)16 t燃油鍋爐；發(fā)生爐煤氣主要用于煉鋼烘烤鋼包、軋鋼廠的熱處理?；癄t以及民用生活。每年消耗重油約5萬t，消耗發(fā)生爐煤氣約3萬m3。

重油是原油提取汽油、柴油后的剩余重質(zhì)油，其特點(diǎn)是分子量大、黏度高。重油的熱值低，其成分主要是碳?xì)浠衔?。重油黏稠，流?dòng)性差，輸送過程中需要有蒸汽伴熱，一旦伴熱蒸汽出現(xiàn)問題就會(huì)造成重油管線凝固報(bào)廢。同時(shí)，在使用過程中，由于燃燒的不充分性，容易導(dǎo)致環(huán)境污染。

發(fā)生爐煤氣主要成分為一氧化碳、氫、氮、二氧化碳等。由于含塵、含水等較大，生產(chǎn)過程中容易導(dǎo)致爐子燒嘴的堵塞以及爐內(nèi)燃燒的不充分和溫度場的不均勻，從而影響鋼板的處理質(zhì)量。

第二個(gè)時(shí)期(2004年—2013年)

2002年2月，國家“西氣東輸”工程正式啟動(dòng)，其中一線工程于2002年7月正式開工，2004年10月1日全線建成投產(chǎn)。至此，舞鋼開始擺脫了傳統(tǒng)的重油和發(fā)生爐煤氣的使用，正式引進(jìn)了天然氣。

天然氣是存在于地下巖石儲(chǔ)集層中以烴為主體的混合氣體的統(tǒng)稱，比空氣輕，具有無色、無味、無毒的特性。為此，舞鋼實(shí)施了油改氣工程，燃油加熱爐和燃油鍋爐進(jìn)行了介質(zhì)改造。

第三個(gè)時(shí)期(2013年至今)

2013年之前，舞鋼沒有自己的煉鐵高爐和煉鋼轉(zhuǎn)爐，所以沒有高爐煤氣和轉(zhuǎn)爐煤氣。2013年之后，舞鋼建成了自己的1260 m3高爐和120 t轉(zhuǎn)爐，高爐煤氣和轉(zhuǎn)爐煤氣的自循環(huán)利用促使舞鋼進(jìn)行了加熱爐和熱處理爐的改造，即將天然氣置換成高爐煤氣和轉(zhuǎn)爐煤氣，極大地節(jié)約了能源成本。

隨著企業(yè)的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步，舞鋼的能源結(jié)構(gòu)發(fā)生了較大的變化，從重油、發(fā)生爐煤氣到天然氣再到高爐、轉(zhuǎn)爐煤氣，帶來了兩個(gè)方面的進(jìn)步變化，一是能源介質(zhì)質(zhì)量得到提高，重油和發(fā)生爐煤氣從生產(chǎn)、運(yùn)輸?shù)绞褂谜麄€(gè)過程的污染是較嚴(yán)重的，此項(xiàng)變化跟上了時(shí)代的發(fā)展步伐和國家環(huán)保的要求；二是能源成本得到了較大程度的降低。近五年來，舞鋼的噸鋼綜合能耗從400 kg標(biāo)煤降低到200 kg標(biāo)煤。同時(shí)由于高爐煤氣和轉(zhuǎn)爐煤氣都是自產(chǎn)能源介質(zhì)，它的利用可以有效減少外購天然氣的總量，為企業(yè)的發(fā)展提供了成本支撐。

舞鋼能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化的創(chuàng)新實(shí)踐

40多年來，舞鋼不斷創(chuàng)新能源結(jié)構(gòu)，從加熱爐和熱處理爐的結(jié)構(gòu)改造到節(jié)能新材料新技術(shù)的利用，有力推動(dòng)了舞鋼能源管理的進(jìn)步，有效促進(jìn)了企業(yè)又好又快的發(fā)展。

(1)對(duì)兩個(gè)軋鋼的三座加熱爐實(shí)施了節(jié)能改造。黑體技術(shù)是根據(jù)紅外物理的黑體理論及燃料爐爐膛傳熱數(shù)學(xué)模型，制成集“增大爐膛面積、提高爐膛發(fā)射率和增加輻照度”三項(xiàng)功能于一體的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)黑體即黑體元件，將眾多的黑體元件安裝于爐膛內(nèi)壁適當(dāng)部位，與爐膛共同構(gòu)成紅外加熱系統(tǒng)，既可增大傳熱面積，又可提高爐膛的發(fā)射率的節(jié)能措施。

(2)采用合同能源管理的模式，對(duì)公司117臺(tái)水泵進(jìn)行了升級(jí)改造。由于這些水泵都是舞鋼早期的設(shè)備，原來的一些設(shè)計(jì)理念和生產(chǎn)方式都有了較大的改變，它的運(yùn)行的科學(xué)性和合理性都不是最佳狀態(tài)，通過這種合同能源管理模式，對(duì)這部分效率低下，耗電較大的水泵實(shí)施了節(jié)能電機(jī)和節(jié)能水泵的優(yōu)化，五年多來，節(jié)能效果顯著。

(3)采用合同能源管理的模式，對(duì)電爐余熱鍋爐進(jìn)行升級(jí)改造。在電爐生產(chǎn)過程中，產(chǎn)生大量的高溫廢氣，將此部分廢氣的熱量進(jìn)行收集，轉(zhuǎn)化為蒸汽，一部分用于VD爐生產(chǎn)，一部分并入廠區(qū)蒸汽管網(wǎng)，通過對(duì)加料裝置密封、水冷彎煙道進(jìn)行改造，極大提高了余熱回收效率，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能減排和效益雙提升。

(4)燒結(jié)余熱發(fā)電項(xiàng)目的實(shí)施，實(shí)現(xiàn)了舞鋼自發(fā)電為零的突破。通過增設(shè)一臺(tái)燒結(jié)環(huán)冷機(jī)雙壓余熱鍋爐及一臺(tái)4.5 MW補(bǔ)汽凝汽式發(fā)電機(jī)組及配套循環(huán)水和除鹽水等設(shè)施，減少了余熱放散對(duì)環(huán)境的影響，減輕了企業(yè)外購電力成本，實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的雙贏。

(5)在生產(chǎn)實(shí)踐中，舞鋼還對(duì)部分大功率風(fēng)機(jī)實(shí)施了變頻改造，實(shí)現(xiàn)了變工況運(yùn)行模式，極大節(jié)約了電力消耗。

(6)優(yōu)化煉鋼和軋鋼環(huán)節(jié)的熱送熱裝工作，加快了高溫?zé)徜撆骱弯撳V的轉(zhuǎn)移速度，提高了加熱爐的加熱效率和加熱能力，使得加熱爐的高爐煤氣消耗從之前的噸鋼600多m3降低到現(xiàn)在的500 m3左右，高爐煤氣的放散率從原來的10%降低到了正常生產(chǎn)過程的零放散，降低了能源消耗，節(jié)約了能源成本，也減少了對(duì)環(huán)境的污染。

結(jié)束語

節(jié)能降耗，低碳環(huán)保，是新形勢(shì)下鋼鐵企業(yè)追求的目標(biāo)，也是鋼鐵行業(yè)綠色發(fā)展的責(zé)任和擔(dān)當(dāng)，在推動(dòng)生態(tài)文明建設(shè)過程中，在實(shí)現(xiàn)社會(huì)主義現(xiàn)代化國家的征程中，鋼鐵企業(yè)逐步優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，打造新時(shí)代的鋼鐵大國形象，是我們永恒的課題。