《鐵合金單位產(chǎn)品能源消耗限額》(GB21341-2017)在節(jié)能監(jiān)察中的應(yīng)用

文_顧淼波 揚(yáng)州市節(jié)能監(jiān)察中心

根據(jù)《2019年工業(yè)節(jié)能監(jiān)察重點(diǎn)工作計劃》(工信部節(jié)函[2019]77號)要求，各地節(jié)能監(jiān)察機(jī)構(gòu)對鐵合金等行業(yè)重點(diǎn)用能企業(yè)強(qiáng)制性單位產(chǎn)品能耗限額標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行情況進(jìn)行專項節(jié)能監(jiān)察。2019年6月，工業(yè)和信息化部發(fā)布《鐵合金行業(yè)能耗專項監(jiān)察工作手冊》明確指出，能耗計算依據(jù)就是《鐵合金單位產(chǎn)品能源消耗限額》（GB21341-2017） (以下簡稱《標(biāo)準(zhǔn)》)。作為一線節(jié)能監(jiān)察人員，必須要深入理解《標(biāo)準(zhǔn)》的含義，靈活掌握《標(biāo)準(zhǔn)》的應(yīng)用。

1 《標(biāo)準(zhǔn)》適用范圍

如表1所示，《標(biāo)準(zhǔn)》的適用需要同時滿足產(chǎn)品品種、生產(chǎn)裝置、加工工藝等限定條件。

表1 《標(biāo)準(zhǔn)》適用條件匯總表

1.1 裝置判定

按生產(chǎn)裝置不同，鐵合金冶煉可分為電爐法、高爐法、轉(zhuǎn)爐法和爐外法。電爐法常見的有礦熱爐、電弧爐和感應(yīng)爐等。礦熱爐也叫還原爐，功能和高爐類似，都是將礦石和碳質(zhì)還原劑混合加熱，生產(chǎn)出高碳鐵合金。電弧爐和感應(yīng)爐（常見的有中頻爐）的功能和轉(zhuǎn)爐類似，都是以廢鋼、生鐵、鐵水等金屬為原料，通過加熱、吹氧脫碳，生產(chǎn)低碳鐵合金或合金鋼。

在現(xiàn)場節(jié)能監(jiān)察實(shí)踐中區(qū)分礦熱爐、電弧爐和感應(yīng)爐的最簡便方法就是看電爐的計量單位。礦熱爐原料是礦石，一般無法精確計算單爐產(chǎn)量，因此其規(guī)格通常以配套變壓器容量表示，單位為兆瓦（MW）。電弧爐和感應(yīng)爐原料已經(jīng)是生鐵、廢鋼等，雜質(zhì)較少，因此其規(guī)格通常以一爐鐵水產(chǎn)量表示，單位為噸（t）。

1.2 工藝判定

1.2.1 礦熱爐冶煉工藝（圖1）

礦熱爐冶煉鐵合金常見工藝中，塊礦直接入爐屬于最傳統(tǒng)的冶煉方法，是《標(biāo)準(zhǔn)》的適用范圍。

碎礦、粉礦、精礦直接投爐的情況，通常只出現(xiàn)的敞口或半封閉礦熱爐上，也可適用《標(biāo)準(zhǔn)》。

敞口或半封閉礦熱爐因能源消耗大、污染排放高正逐步被淘汰。全封閉礦熱爐以碎礦、粉礦、精礦為原料時，因安全問題，必須在入爐前實(shí)施人工造塊。以常見的燒結(jié)工序為例，如果被監(jiān)察對象外購燒結(jié)礦，或者自產(chǎn)燒結(jié)礦冷裝入爐，則可適用《標(biāo)準(zhǔn)》；如果被監(jiān)察對象采用燒結(jié)礦熱裝入爐，將對礦熱爐能耗產(chǎn)生重大影響，因此建議不適用《標(biāo)準(zhǔn)》。根據(jù)《標(biāo)準(zhǔn)》6.2計算方法中，焦煤統(tǒng)計只算“鐵合金生產(chǎn)的碳質(zhì)還原劑耗用量”一種用途的情況推測，該《標(biāo)準(zhǔn)》統(tǒng)計范圍內(nèi)未考慮到燒結(jié)工序（燒結(jié)用焦煤被計為燃料，而非還原劑）。

此外還有一些非傳統(tǒng)工藝，例如預(yù)還原燒結(jié)、回轉(zhuǎn)窯預(yù)還原等，一部分甚至大部分的還原反應(yīng)均發(fā)生在礦熱爐外，因此也無法適用《標(biāo)準(zhǔn)》。

1.2.2 熔劑法與無（少）熔劑法

《標(biāo)準(zhǔn)》自2008版修訂為2017版以后，特別提出電爐高碳錳鐵的對標(biāo)，僅限于采用無熔劑法或少熔劑法工藝的情況。現(xiàn)場節(jié)能監(jiān)察中，我們可以通過表2的對比，來判定是否對標(biāo)、對哪種標(biāo)。

表2 熔劑法與無（少）熔劑法特征對比表

環(huán)保部的《清潔生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn) 鋼鐵行業(yè)（鐵合金）》（HJ 470-2009）標(biāo)準(zhǔn)只對熔劑法設(shè)限，變相鼓勵少（無）熔劑法，可能是因為少（無）熔劑法產(chǎn)生的固廢較少，環(huán)境污染小。而《標(biāo)準(zhǔn)》剛好相反，只對少（無）熔劑法設(shè)限。這主要因為我國錳礦90%以上是貧礦，而采用少（無）熔劑法必然要從國外大量進(jìn)口富錳礦石。節(jié)能監(jiān)察當(dāng)中，我們可以根據(jù)任務(wù)目的和現(xiàn)場情況，靈活適用上述兩個標(biāo)準(zhǔn)。

2 《標(biāo)準(zhǔn)》能耗等級

根據(jù)《標(biāo)準(zhǔn)》，鐵合金礦熱爐生產(chǎn)企業(yè)單位產(chǎn)品能耗等級分為3級，3級能耗指標(biāo)即為現(xiàn)有企業(yè)的限定值，2級能耗指標(biāo)即為新建企業(yè)的準(zhǔn)入值。

2.1 入爐礦品位

能耗指標(biāo)等級標(biāo)準(zhǔn)會依據(jù)入爐礦品位變化而調(diào)整，調(diào)整規(guī)律依據(jù)入爐礦品位越高，電（焦）耗越低。入爐礦的品位，指的是主要元素占入爐礦石的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，而不是占全部原料的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

2.2 鉻鐵比

對于高碳鉻鐵的冶煉，《標(biāo)準(zhǔn)》提出入爐礦鉻鐵比≥2.2的要求。該要求延續(xù)自《標(biāo)準(zhǔn)》2008版，當(dāng)時依據(jù)的YB/T 5277-2005《冶金用鉻礦石》標(biāo)準(zhǔn)，品位最低的鉻塊礦K-38，其化學(xué)成分要求Cr2O3/FeO≥2.5（將原子量Cr=52、Fe=56、O=16帶入計算，即折算鉻鐵比Cr/Fe≥2.1992≈2.2）。《標(biāo)準(zhǔn)》2017版，對應(yīng)更新后的YB/T 5277-2014《冶金用鉻礦石》標(biāo)準(zhǔn)，品位最低的鉻塊礦K-36，其化學(xué)成分同樣要求鉻鐵比Cr/Fe≥2.2。

由此我們可以得出兩點(diǎn)推論：①《標(biāo)準(zhǔn)》主要考慮塊礦入爐工藝，因此沒有參考鉻精礦粉的相關(guān)指標(biāo)。②《標(biāo)準(zhǔn)》對采用鉻鐵比Cr/Fe＜2.2礦料（即達(dá)不到冶金級標(biāo)準(zhǔn)的貧礦）不予對標(biāo)，這也符合本文前述的鼓勵利用國產(chǎn)貧礦的原則。

2.3 技術(shù)要求

《標(biāo)準(zhǔn)》還要求新建及改擴(kuò)建項目：一是鐵合金礦熱爐必須采用矮煙罩半封閉或全封閉型，且容量不小于25MV·A；二是錳鐵高爐容積不小于300m3。

3 《標(biāo)準(zhǔn)》能耗計算

《標(biāo)準(zhǔn)》介紹了3項單位產(chǎn)品能耗指標(biāo)的計算方法，分別是鐵合金單位產(chǎn)品綜合能耗、鐵合金單位產(chǎn)品冶煉電耗（僅考核電爐）、鐵合金單位產(chǎn)品焦炭消耗（僅考核高爐），3項指標(biāo)的計算方法都是以總能耗除以總產(chǎn)量。

3.1 能耗統(tǒng)計

3.1.1 冶煉電力能源耗用量

該部分包含了礦熱爐變壓器高壓側(cè)電表計量的全部用電量，按工況分為冶煉電、洗爐電、烘爐電。

洗爐通常發(fā)生在兩種情況下：一是出現(xiàn)爐底上漲、排渣不暢、爐瘤等導(dǎo)致不能正常生產(chǎn)的情況；二是需要轉(zhuǎn)煉其他品種鐵合金時。通過技術(shù)和管理水平的提高，該部分能源消耗可以避免或減少。在計算鐵合金單位產(chǎn)品冶煉電耗時，2008版《標(biāo)準(zhǔn)》中，取冶煉電耗=冶煉電；而2017版《標(biāo)準(zhǔn)》中，取冶煉電耗=冶煉電+洗爐電。新《標(biāo)準(zhǔn)》釋放出明確信號，就是要企業(yè)提升技術(shù)、加強(qiáng)管理。

礦熱爐砌筑完畢開爐過程中，先用木材、焦炭、重油焙燒電極，電極燒結(jié)完畢用電烘爐；也可直接用電焙燒電極和烘爐。烘爐電不屬于正常生產(chǎn)用電，雖然計入企業(yè)冶煉電力能源耗用量，但是不計入冶煉電耗。

3.1.2 動力能源耗用量

該部分為生產(chǎn)加工全過程動力能源耗用量，主要包括2個子項：一是所有工序的動力能源耗用量；二是輔助設(shè)施的動力電、照明電等。其中第2部分輔助設(shè)施用能在2008版《標(biāo)準(zhǔn)》中并未提及，2017版《標(biāo)準(zhǔn)》加以補(bǔ)充修正?，F(xiàn)場節(jié)能監(jiān)察中，要注意統(tǒng)計循環(huán)水等公用工程的電能消耗，計入綜合能耗。

3.1.3 碳質(zhì)還原劑耗用量

該部分指的是，與礦石配比，直接投入礦熱爐的小顆粒冶金焦或小顆粒蘭炭耗用量。如前文所述，《標(biāo)準(zhǔn)》不考慮燒結(jié)工序，也不計算作為燃料使用的焦炭量。

3.1.4 扣除回收外供能源

該部分要注意的是：只有在鐵合金礦熱爐冶煉界區(qū)內(nèi)回收，并外供至界區(qū)以外的二次能源（如煤氣、余熱等）才計入統(tǒng)計范圍。例如回收余熱用于原料烘干預(yù)熱的，就不能納入該項統(tǒng)計。

3.2 產(chǎn)量統(tǒng)計

《標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定鐵合金產(chǎn)品產(chǎn)量：一是要按該產(chǎn)品主要元素標(biāo)準(zhǔn)成分折算；二是要以精整后入庫成品量計算。根據(jù)本文表1中列舉的相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，我們在節(jié)能監(jiān)察中可能面臨的產(chǎn)品，其主要元素成分占比區(qū)間如表3。

表3 鐵合金產(chǎn)品主要元素成分對比表

有些企業(yè)冶煉上述品種鐵合金只是作為中間產(chǎn)品，礦熱爐出產(chǎn)的鐵水直接進(jìn)入后道的電弧爐、精煉爐冶煉合金鋼。此類企業(yè)沒有相應(yīng)的精整入庫產(chǎn)量，所以也不適用《標(biāo)準(zhǔn)》。

4 產(chǎn)業(yè)政策

根據(jù)《節(jié)能監(jiān)察辦法》的要求，節(jié)能監(jiān)察機(jī)構(gòu)的職責(zé)是對違法違規(guī)用能行為予以處理，并提出依法用能、合理用能建議。在對鐵合金生產(chǎn)企業(yè)的節(jié)能監(jiān)察中，除了考核單位產(chǎn)品能耗，還有一項重要內(nèi)容就是核查企業(yè)主要生產(chǎn)工藝、設(shè)備情況。

4.1 淘汰工藝

現(xiàn)行的《產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄（2013年修訂）》中，“淘汰類，（五）鋼鐵”中，有關(guān)條款表述如下。

第5款 鐵合金生產(chǎn)用24m3以下帶式錳礦、鉻礦燒結(jié)機(jī)（4月8日已發(fā)布的《2019年本征求意見稿》，擬改為32m3）。第6款 200m3及以下鐵合金、鑄鐵管生產(chǎn)用高爐。第9款 30t及以下電爐（不含機(jī)械鑄造電爐）。

第22款 6300kVA以下鐵合金礦熱電爐，3000kVA以下鐵合金半封閉直流電爐、鐵合金精煉電爐（鎢鐵、釩鐵等特殊品種的電爐除外）。

第29款 100m3及以下鐵合金錳鐵高爐。

4.2 鼓勵技術(shù)

4.2.1 預(yù)熱、預(yù)還原技術(shù)

《產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄（2013年修訂）》中，“鼓勵類（六）鋼鐵，第14款 利用低品位錳礦冶煉鐵合金的新工藝技術(shù)，以及高效利用紅土鎳礦煉精制鎳鐵的回轉(zhuǎn)窯-礦熱爐（RKEF）工藝技術(shù)”。根據(jù)相關(guān)資料顯示，以回轉(zhuǎn)窯-礦熱爐工藝為代表的預(yù)熱、預(yù)還原技術(shù)也適用于錳、硅、鉻等金屬的冶煉。此類技術(shù)節(jié)能效果明顯，適宜在節(jié)能監(jiān)察過程中向鐵合金生產(chǎn)企業(yè)宣傳推廣。

4.2.2 余熱回收技術(shù)

《國家重點(diǎn)節(jié)能低碳技術(shù)推廣目錄》（2017年本，節(jié)能部分）中，“第38項 礦熱爐煙氣余熱利用技術(shù)”，“第48項 全密閉礦熱爐高溫?zé)煔飧煞▋艋厥绽眉夹g(shù)”。

5 結(jié)語

節(jié)能監(jiān)察工作既要嚴(yán)格執(zhí)法，守住生態(tài)文明建設(shè)的底線，又要強(qiáng)化服務(wù)，引導(dǎo)企業(yè)以高質(zhì)量發(fā)展來滿足人民生活需要。本文通過對《標(biāo)準(zhǔn)》的深入解讀，提出鐵合金行業(yè)節(jié)能監(jiān)察工作中的關(guān)鍵問題及建議。