节能方向与途径

节能方向与途径4.1节能方向系统节能技术系统节能技术，是相对单体节能技术而言的。单体节能（传统节能）技术，主要着眼于降低单体设备或单一工序的能源消耗。这类技术，是节能的工作基础，可以收到一定的节能效果。系统节能技术，是以生产系统为研究对象，从节约能源与非能源两个方面，主要在生产工序、联合企业和国家（行业）等三个层次上，全面研究能源的有效利用问题。这类技术研究较高层次上节能问题，可以收到更大的节能效果。系统节能的工作思路：运用“系统”和“载能体”的概念，研究钢铁产品“生命周期（lifecycle）”的每个环节以及各环节之间的相互关系，进行详细分析，并提出节能对策，使每个环节尽可能满足系统节能的要求。4.1节能方向方向一：降低第一类载能体的单耗及其载能量，即各种原材料，辅助原材料、中间产品、零部件、其它消耗品，及水、蒸汽、压缩空气、氧、电等（原料+动力）方向二：降低第二类载能体的单耗及其载能量，即各种燃料（固、液、气体）方向三：回收生产过程中散失的载能体和各种能量，即回收余热、余能、废水、废渣。由载能体的概念可知，企业的节能方向有三：4.1.1降低第一类载能体的单耗及其载能量在一定意义上说，这是节约能源的前提。因为钢铁厂的原材料和动力的单耗降不下来，大幅度降低吨钢综合能耗是不可能的！（1）降低原材料消耗，尤其是注意那些能值高的原材料的单耗。在这方面，铁水占有特别突出的地位。①降低铁水的消耗，即铁钢比1.082(80年)0.951（85年）0.990（90年）0.972（95年）0.922（2000年）0.841（2002年）国外平均水平为0.731（球烧）矿钢比：1.727(80年)1.638（85年）1.602（90年）1.619（95年）1.517（2000年）1.338（2002年）国外平均1.0404.1.1降低第一类载能体的单耗及其载能量②提高锭（坯）到材的综合成材率76.5%(80年)83.2%（90年）92.8%（2000年）（2）降低动力消耗动力消耗在吨钢能耗中的比例很大（15%）例如，蒸汽平均在1t/t钢；鼓风（含压力和温度）为2200～2500m3/t铁，最高达4000m3/t铁，宝钢1600～1700m3/t铁。此外，水为28t/t铁，国外3.2t/t铁，宝钢5t/t铁；电为500～600kwh/t钢。4.1.2降低第二类载能体的单耗及其载能量——这是节能的重要方向降低生产环节（工序、设备）的燃料单耗，燃耗高的主要原因是：炉窑热效率低；钢铁工业布局不合理；原燃料条件差（煤的灰分高10～30%）；加热炉：0.3～0.4×106kcal/t产品，蓄热室技术采用后降低1/3。4.1.2降低第二类载能体的单耗及其载能量（1）炉窑热效率低的主要原因作业率低（生产不正常，设备事故多，停停修修，空燃了许多燃料）；“大马拉小车”（料小炉大，或产量小炉大，不满足负荷生产，废气带走的热损失大）；炉体绝热差，冷却件太多，散失了许多宝贵的高温热源；热负荷的调节（控制）不当——不能随炉子产量的变化相应地调节热负荷，在低产时浪费了大量燃料；空气不预热或预热温度不高一般200-300℃，最高不超过1000℃。蓄热室技术可将助燃空气预热到1000℃。4.1.2降低第二类载能体的单耗及其载能量（2）钢铁工业布局不合理（3）原燃料条件差矿石品位30%，焦炭：灰份高10-30%，宝钢为11.5%主要指有的工厂或有铁无钢，或有钢无铁，以至铁水铸铁运输化铁炼钢钢坯（锭）运输再加热轧制4.1.3回收散失的载能体和各种能量（1）回收金属废料（炉渣、废钢、轧钢铁皮、转炉泥、瓦斯灰）（2）余热余能回收按品种分类产品显热废（烟）气显热105.9kgce/t钢43％114.2kgce/t钢47％渣显热25.3kgce/t钢10％按品质分类高品位余热(900℃)；中品位余热(400℃～900℃)；低品位余热(400℃)114.774.556.2020406080100120高品位中品位低品位总量245.4kgce/t钢4.1.3回收散失的载能体和各种能量（3）余热资源回收现状产品显热回收利用情况20.2220.68.2441.637.4329.6051015202530354045红焦显热钢坯显热铁水显热烧结矿显热30%10%40%90%产品显热总量为114.3kgce/t钢，目前回收50％；红焦、钢坯、铁水显热为高品位余热，目前回收58％；结矿显热为中品位余热，仅回收30％。4.1.3回收散失的载能体和各种能量渣显热回收利用情况钢渣、高炉渣温度高达1500～1600℃，均为高品位余热，显热总量为25.2kgce/t钢。5.07020.160.40510152025钢渣显热高炉渣显热目前钢渣显热基本没有回收，高炉渣仅回收少量热水用来取暖。4.1.3回收散失的载能体和各种能量废气显热回收利用情况20.22.875.70.612.33.724.58.60510152025LDG显热COG显热热风炉烟气加热炉烟气高品位余热有LDG显热，目前回收量可达40％；中品位余热有COG显热、热风炉烟气、加热炉烟气显热，目前回收到30％；低品位余热有烧结废烟气显热、焦炉废烟气显热、BFG显热，基本无回收。废气显热共105.9kgce/t钢，目前回收利用15％；4.1.3回收散失的载能体和各种能量余热利用品位不对口，贬值严重高压蒸汽(3.4MPa,410℃)中压蒸汽(1.2MPa,200℃)低压蒸汽(0.6MPa,160℃)损失48%20%损失18%高炉鼓风真空处理冷轧镀锌，连铸，脱硫等轧钢、化产、生活蒸汽发生环节蒸汽使用环节17%35%14%高压蒸汽16%4%13%35%30%18％降级使用降级使用中压蒸汽低压蒸汽蒸汽发生、使用情况4.2节能途径分析表（1）生产因素影响因素①原燃料条件②生产布局③生产流程④产品结构⑤能源转换⑧辅助设备⑨工艺操作⑩物质循环⑪能源管理⑥余能回收⑦工艺设备生产因素分析表4.2节能途径分析表（2）影响因素分析①原燃料条件焦炭质量、成品矿质量、煤质量等。②生产布局高炉-转炉区间的平面布置、优化“铁钢界面”，炼钢厂和热轧厂之间高温热衔接技术的发展等。③生产流程模铸改连铸、多火成材改为一火成材、生产流程中各环节之间的联系紧凑性、生产流程中各环节之间的“比例”协调等4.2节能途径分析表④产品结构产品结构直接关系到企业的核心竞争力，也影响到企业的吨钢综合能耗。⑤能源转换能源高效转换是现代化钢铁联合企业三大功能之一，发挥钢铁联合企业的能源转换功能，是降低吨钢能耗的有效手段。⑥余热资源利用钢铁企业的余热资源属于二次能源。余热资源在不同的工序有着不同的种类和形态，其温度水平和数量也有很大差别。衡量余热资源不仅要看它的数量，还要看它的质量。4.2节能途径分析表⑦工艺设备采用新型、大型化工业设备，提高设备信息化程度。⑧辅助设备制氧机、锅炉设备、电机、汽动鼓风、水泵等⑨工艺操作吨钢（或吨材）能耗，受生产过程中各种工艺操作参数的影响，主要有：高炉入炉料结构（即球团矿、烧结矿的配比）、高炉燃料配比、铁钢比、铁水温度、连铸坯热装热送程度（热装热送率及热装温度）、产品结构等。4.2节能途径分析表影响钢铁生产流程能耗的主要因素热轧产品冷轧产品入炉料结构燃料配比其它燃料铁钢比铁水温度热装热送深加工率产品结构产品流动方向主要影响因素烧结/球团焦炉高炉转炉连铸热轧机冷轧机4.2节能途径分析表⑩物质循环原料21345产品小循环示意图下游工序的废料返回上游工序，作为原料重新处理。不让各工序产生的废物作为污染物排到外界去。企业内部的物质循环（小循环）4.2节能途径分析表051015202530404550556065707580859095100循环率/%资源效率/m3/m3●●●●●宝钢淮阴沙钢●鄂城●徐州●攀钢杭钢重钢●新余无锡●●上三●●上一南京马鞍山●●●●●●●合肥武进武钢梅山湘潭涟源长江流域各钢厂水资源效率与水循环率4.2节能途径分析表工业部门之间的物质循环（中循环）提炼工业材料加工工业使用制品循环废物天然资源中循环示意图下游工业的废物，返回上游工业，作为原料重新使用;企业的废物、余能，送往其它企业（社会），加以利用，即生态工业园。4.2节能途径分析表能源管理11能源管理是钢铁工业现代化管理工作和信息化建设的组成部分，对节能降耗起着举足轻重的作用。能源管理网络系统的组成与结构4.2节能途径分析表（2）节能途径分析表节能方向(1)原燃料条件(2)生产布局(3)生产流程(4)产品结构(5)能源转换降低第一类栽能体单耗及其载能量降低第二类栽能体单耗及其载能量回收散失的载能量及能量(6)余热资源利用(7)工艺设备(8)辅助设备(9)工艺操作(10)物质循环(11)能源管理4.3节能措施4.3.1干法熄焦技术（CDQ)4.3.2烧结矿余热回收技术4.3.3高炉炉顶余压发电（TRT）4.3.4高温蓄热燃烧技术（HTAC)4.3.5燃气－蒸汽联合循环发电（CCPP)4.3.6转炉煤气干法除尘回收技术4.3.1干法熄焦技术（CDQ)干熄焦发电技术是国内外应用较为成熟的节能技术。目前国内宝钢、济钢、首钢、武钢焦炉均配套干熄焦装置，干熄焦技术比湿法熄焦节约工序能耗40kgce。冷却槽发电起吊机余热锅炉风机集尘器汽轮机ＨＰＬＰ废气焦炭热焦炭4.3.1干法熄焦技术（CDQ)特点（1）回收红焦显热出炉红焦显热约占焦炉能耗的35-40％，干熄焦可回收80％的红焦显热，平均每熄1t焦炭可回收3.9-4.0MP、450℃蒸汽0.45-0.55t，干熄焦装置节能占炼铁系统总节能的50％。（2）改善焦炭质量与湿熄焦相比，避免了湿熄焦急剧冷却对焦炭结构的不利影响，干熄焦过程中红焦缓慢冷却，焦炭内部应力小，网状裂纹少，气孔率低，其机械强度、耐磨性、真比重等都有所提高。（3）减少环境污染基本上不污染环境。同时,干熄焦产生的生产用汽,可避免生产相同数量蒸汽的锅炉烟气对大气的污染,减少SO2、CO2排放,具有良好的社会效益。4.3.1干法熄焦技术（CDQ)干熄焦技术在国外的发展状况欧洲采用CDQ的厂家很少。主要原因：1）欧洲的能源很便宜；2）环保上要求严，CDQ的细粉尘排放难以解决，对人体的影响大。2004年底，德国蒂森-克虏伯公司采用改进的湿熄焦（少水熄焦）方式——CSQ（CokeStabilizingQuenching）工艺，不回收热量发电，开发新型低排放的熄焦技术，使得从熄焦塔排出的颗粒物（细粉尘）排放量达到世界最低水平。目前日本46个焦炉中有37组采用了CDQ（按焦炭产量计，普及率约90%）；日本CDQ向大型化发展，目前最大的CDQ处理能力为200t/h（新日铁君津和JFE福山厂）。日本JFE西日本制铁福山厂的炼焦厂有2座大型CDQ站，每小时干熄焦能力分别为185t和200t。4.3.1干法熄焦技术（CDQ)26.145.028.925.645.928.523.448.328.323.148.228.723.647.928.50%20%40%60%80%100%19961997199819992000其它CDQTRT日本钢铁工业干熄焦（CDQ）的节能效果占总节能量的比例4.3.2烧结矿余热回收技术烧结机冷却装置烧结系统的显热回收有两部分：一是烧结矿的显热，二是烧结尾部烟气的显热。烧结烟气的显热回收方式是采用余热锅炉产生蒸汽（发电）；烧结矿的显热一方面用于热风烧结，另一方面产生余热蒸汽（发电）。烧结机主排气循环与冷却装置余热回收4.3.2烧结矿余热回收技术国外烧结余热回收现状目前，烧结余热回收较好的是日本，最有代表性的是日本和歌山的4号烧结机，烧结机的烧结面积为360m2，产量为10000t/d，产生的余热蒸汽有中压和低压两种，分别为2.55MPa、375℃和0.78MPa、175℃，蒸汽产量为50t/h。日本烧结厂各类烧结余热回收系统的主要参数厂名和歌山惠岛小仓和歌山系统类型4号，（1）型2号，（2）型3号，（3）型4号，（4）型产量(t/d)650010000