钢铁工业能源现状和管理

钢铁工业能源现状和管理一、2004年中国能源消耗总量为19.7亿吨标准煤,其中钢铁工业消耗2.99亿吨标准煤(含矿山、铁合金、焦化、耐材等行业)，占中国能源总消费量的15.18％。2007年钢铁工业总能源占全国能耗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钢铁工业能源消费构成单位：％煤炭电力石油类天然气2004年中国69.9026.43.200.50焦煤、煤粉47.93动力煤21.97日本85.721.92.380焦炭、煤粉51.58副产煤气34.12厂内使用22..22发电11.9宝钢88.7811.00.220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。钢铁工业用能发展趋势是向多买煤，少买电力和石油类产品，不用天然气方向发展。⑵日本钢铁企业自发电量占企业总用电量50％，说明充分利用好副产煤气对节能有重大意义。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％。数值巨大，煤气使用好坏对企业能耗会产生重大影响。应高度重视钢铁企业煤气应用情况，尽最大限度科学、合理地发挥其作用。⑷钢铁企业尚没有向社会上供电的能力，也没有必要刻求。2、钢铁企业煤气性能和使用情况表2.煤气性能热值kJ／m³高炉煤气转炉煤气焦炉煤气发生量m³／t2800～35007000～840017000～195001700～200080～120350～430成份％CO214～225～72～3CO24～3060～905～7H21～20.5～2.055～60N257～5910～204～10CH40.3～0.824～27O20.3～0.8CnH2n-21～2表32007年前三季全国重点钢铁企业煤气使用情况高炉煤气放散率％焦炉煤气放散率％转炉煤气回收率m³／t钢平均值6.673.3763先进值0（15个企业）0（24个企业）115落后值23.9613.540（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个单位没有进行回收利用，这是个很大的浪费。国外工业发达国家转炉煤气回收量在100m³／t钢左右，而我国在56m³／t钢这也是个浪费。存在的主要问题是：（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，没有设置煤气储存柜，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，且能使回收的物质得到充分利用，就可以实现负能炼钢。(2)焦炉煤气合H2大于55％，去烧掉太可惜了，应当提取H2去做清洁燃料（技术已过关，储存方法也解决了，只是经济问题），也可再转换为二甲醚，可代替汽油，还可以去用作直接还原炼铁（最好的还原剂），首钢已在可行性研究。（3）煤气要先得到充分利用，最后有富余量才去发电。因为煤气用于发电能量转化率不高。煤气－蒸汽－发电工艺能源转化率在25％左右，煤气－燃气轮机－发电工艺能源转化率在45％左右。（4）采用蓄热式燃烧技术（在热风炉、轧钢加热炉等）可以将低热值的高炉煤气得到充分利用，可发替换出高热值的焦炉煤气，去创造出更多的经济价值。3.近年全国重点钢铁企业各工序能耗情况表4重点钢铁企业各工序能耗情况单位：㎏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2200092076069.50159.34464.5329.04273.83118.762200187687068.71153.78448.3227.82241.29108.97200281570067.2640.12149.81454.2127.02230.20101.32200377869665.9041.28140.58483.8925.45210.4997.34200476170566.3842.00142.21466.2026.57209.8992.91热宽84.67冷宽100.46热窄72.462005741.05714.1264.8339.62142.21456.7936.34201.0288.82热宽80.522006645.12623.0455.0433.08123.41430.598.1770.0564.122007平均632．12612．2755．21123．11426．846.0381．3463．08先进490.42532.6938.0482.84377.89-16.0746.7128.24落后775.65807.4085.26434.63569.3237.98171.63220.722008首季624．13613．0956．9830.0116．02426．095．5985．2758．19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%。由于钢铁工业节能成绩显著，能源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巨大。（3）工业发达国家的吨钢可比能耗为642㎏ce／t与我国重点钢铁企业平均值相比差11.2％，是因能源统计和能源介质析标系数等方面出现问题，出现数据失真情况。本人认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年以后国家规定电力折标煤系数从0.404Kgce/kwh改为0.1229Kgce/kwh致使全行业能耗指标约下降18%。表5：钢铁工业工序能耗与国际先进水平比较综合能源烧结焦化球团炼铁转炉电炉轧钢其他2005年74164.83142.2139.62456.7936.34201.0288.82工业发达64251.89128.1437.93-8.88198.60含冷轧国家先进水平655钢128.00工序能耗占行业比例%12.136.451.0359.263.582.3310.225.00表6：2006年全国重点钢铁企业电、水、物耗情况采矿选矿烧结球团焦化炼铁转炉电炉轧钢热轧电耗，kwh/t1.3529.0337.8934.8536.7967.6943.46280.08100.3984.05水耗m³/t7.060.541.335.9129.6512.2938.9919.4418.28耗新水m³/t0.880.260.422.092.380.932.272.022.47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％。所以钢铁联合企业的节能工作重点应在炼铁系统，同时又是环境治理的重点。（2）据统计2007年我国有13个单位烧结工序能耗达到国际先进水平，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已经达到了国际先进水平,在能源管理和生产技术操作水平等方面已经有能力达到国际先进水平。对于全行业来讲是需要加强节能的普级与提高工作。（3）”十五”以来，全国重点钢铁企业加大节能工作力度，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工作应加强的地方。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做工作。一.钢铁工业的能源管理1、钢铁企业能源分类（1）一次性能源：自然界原来就存在，没有经过加工或转换。品种：煤炭、石油、天然气、电力。（2）二次性能源（或为再生能源）；以多种形式由其它载能体转换而来的。品种：煤气、蒸汽、压缩空气、物体显热、液体或气体的压力能。2、钢铁企业的能源管理（1）节能概念节能含义；包括减少浪费和增加回收两个部份。减少浪费：加强对用能的质量和数量的管理，优化用能结构，减少物流损失，能源介质的无谓排放等。增加回收：大力回收生产过程中产生的二次能源（包括余压、余热、余能和煤气等）。节能工作的内容；直接节能和间接节能直接节能：减量化用能，提高能源利用效率、降低产品单位能耗。间接节能；工艺结构调整、优化工艺流程、减少生产中间环节、提高产品性能和寿命等。（1）节能工作的内涵钢铁企业节能工作包括；管理节能、结构节能和技术节能管理节能；通过对企业现代化管理，建立相应的节能工作制度和实施细则，设立监管机构（如能源管理中心），最终实现所制订的节能目标。钢铁企业能源管理中心的工作内容是；监测、控制、调整、故障分析诊断、能源平衡等。如能够实现现代企业管理，就可以产生节约公司总能耗的5％的效果。公司能源管理中心的工作目标为：（1）提高各类能源的使用效率，实现各类能源介质的优化调控，促进节能降耗；（2）以减少能源中心定员，节约成本，提高工作效率；（3）调度管理人员可以更全面地了解能源系统，提高能源管理水平；（4）及时发现能源系统故障，加快故障处理速度，使能源系统更安全；（5）使能源系统的运行监视、操作控制、数据查询、信息管理实现图形化、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工作业绩。能源管理中心的工作是与生产一线同步进行。而不应是离开生产，事后再统计分析。这就要求调控要科学、及时、有效。要树立系统节能的观点，打破工序之间的专业界限，站在高层次上来深入研究企业整体节能的科学性、合理性、实用性。要在三个层次上（单体设备、各生产工序、钢铁联合企业）进行综合研究，目标是提高能源利用率。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，造成充分利用低热值高炉煤气产生负面影响。但是，高喷煤比是炼铁技术发展方向。要研究各企业在不同条件下煤气发热值和高炉煤气利用率的最佳方案，以最终全公司有最佳节能效果为基准。宝钢就订出高炉喷煤比在200㎏／t左右。《十一五科技发展规划》中指出钢铁工业有三大功能，完成各类钢铁产品的制造、能源转换、消纳社会上部份废物。做为能源转换功能是要进行科学分析、优化操作、精细管理。国内外钢铁工业的用能结构均向多买煤、少买电、提高能源转化率和使用效率方向发展。大力回收钢铁企业的二次能源，并要得到科学、合理的应用已成为钢铁企业节能降耗的工作重点。为此，各企业要根据实际情况制订出科学、可行的企业节能规划。结构节能调整钢铁工业生产工艺结构，用能结构可以实现节能。如提高炼铁喷煤比、增加球团配比、采用连续铸钢工艺，采用薄板坯连铸连轧工艺，轧钢坯料热装工艺等技术均可实现节能效果。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，改变了高炉炼铁用能源结构，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。同时球团含铁品位高于烧结，又可以实现提高入炉矿品位的效果。连铸比模铸减少能耗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％。采用短流程电炉生产工艺，就会节省了烧结、球团、焦化、高炉工序能耗。钢铁比每升高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，可以促进节能工作。这里只介绍几项关键节能技术，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生产消耗总热量35％～40％。采用干法熄焦可回收红焦显热的80％，吨焦可产生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。干熄焦的焦炭质量得到提高，热反应性降低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1