钢企节能潜力与降耗措施分析

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摘要：我国经济社会的发展受到很强的资源环境约束，为此国家提出了节能减排战略，“十三五”更是确立了“双控”目标，加快工业的绿色发展。作为用能大户的钢铁企业，节能降耗责任重大，同时随着先进技术和管理模式的出现，钢铁企业的节能潜力也是巨大的。立足某钢企宽厚板厂，针对企业生产进行节能潜力分析，并相应地从工艺、设备及管理等方面提出了节能降耗措施及建议。

关键词：钢铁企业；“双控”目标；节能潜力；节能措施

某钢厂作为我国钢铁行业代表性和具备较大节能潜力的重点用能企业，现已形成年产钢1000万t的综合生产能力，拥有炼焦、烧结、炼铁、炼钢、轧材、金属制品等全流程的先进工艺装备，形成了以工业加工用材为主导的线材、棒材和宽厚板等三大产品系列等多种产品。2018年全厂综合能源消费量452万吨标准煤（当量），其中用电41.3亿kWh（自发电31亿kWh），用煤420万t。炼钢工段2018年能源消耗总量为-3.01万吨标准煤（当量），折合单位能耗为-11.26千克标准煤/t产品。该指标低于国家限额（≤-10千克标准煤/t产品）[1]，但目前国内的先进指标可达到≤-26千克标准煤/t产品，说明该钢企炼钢工段仍具备较大的节能潜力。

1生产现状与用能情况

1.1生产现状。炼钢用铁水由火车用高炉铁水罐运至炼钢车间加料跨，在加料跨设置从高炉铁水罐向转炉兑铁水罐的倒罐位，用240/65/15t铸造起重机完成铁水倒罐任务，起重机上配置称量装置，在铁水倒罐的同时称出铁水重量，最后用起重机将铁水送往铁水脱硫站（或转炉）及铁水脱磷站。铁水罐到炼钢厂后重罐需长时间等待（见图1），导致铁水温度降低。另外，由于高炉铁水罐与转炉兑铁水罐规格不匹配，需要折罐，折罐过程中出现铁水飞溅（见图2），高温含铁烟尘散发，铁水温度降低，虽采取了保温措施，但仍有一定程度的热量散失。其次，转炉兑铁水罐为敞口的，兑铁水前后高温含铁烟气直接放散空中，既影响环境，也不利铁水罐保温。另外，加入转炉的废钢在入炉前未进行预热，在常温状态装入废钢槽，然后直接吊运装入转炉。连铸后的钢坯，在高温段及二次切割时未设置保温罩；二次切割后的钢坯进行了高压水冲除磷处理，过程中的副产蒸汽自然放散，未回收。1.2用能情况。从宽厚板厂的生产现状及该厂管理情况来看，工艺流程、设备装备和管理水平等在行业中都是比较先进的，表现在2017年的用能效果方面的指标也是比较先进的。（1）全厂自发电占全司总用电量比已达75%以上。（2）转炉工序能耗-23.67千克标准煤/t产品；（3）轧钢工序能耗47.69千克标准煤/t产品；（4）废钢加入量达40t/炉；（5）回收转炉煤气量达到120m3/t产品；（6）转炉钢的连铸率已达到100%；（7）钢水精炼过程中的钢包运输、等待等全程中加盖处理率达100%；（8）铁水罐“一罐到底”比例已达到21%。

2节能潜力分析

根据现场调查及企业现场管理人员反映的情况，结合企业用能指标分析，以下方面存在节能潜力：（1）大量铁水罐与转炉兑铁水罐不匹配，需要折罐处理。（2）铁水罐为敞口，且多个铁水罐长时间重罐等待；存在减少铁包温降、提高铁水入转炉温度的节能潜力。（3）转炉烟气目前采用湿法OG除尘，转炉烟气余热回收可进一步优化。（4）当每炉（120t转炉）中加入40t废钢后，转炉出钢温度合格率只达20%，导致炼钢工段电耗增加约10kWh/t，可考虑回收余热进行废钢预热，提高转炉出钢温度合格率和降低炼钢电耗。（5）现有钢包烘烤设备为直燃式，存在火焰外溢、高温烟气直接散失、燃料消耗大等缺点，若改为蓄热式烘烤器，可提高钢包烘烤质量，高效回收烟气余热，大幅度节省燃料，节约能源；且由于交替燃烧，钢包加热均匀，能延长钢包内衬使用寿命，大大降低耐火材料的单耗。（6）炼钢过程中产生的高温熔渣包括转炉渣、精炼渣未就近回收余能，回收利用钢渣显热有潜力可挖。（7）转炉煤气回收量还有进一步优化增加的余地。（8）开停次数增多，能耗随之增加，提高设备连续运转率可有效降低设备开停车所造成的能耗损失。

3节能措施与建议

3.1工艺方面。（1）优化改造使铁水罐与转炉兑铁水罐相匹配，提高铁水罐“一罐到底”的比例，减少铁水罐折罐过程中的物资损耗和能源损失，可提高入转炉铁水温度约50℃，每万吨铁水，每年大约可节省标煤13.4kg[2]。（2）利用干法除尘装置进行余热回收，根据宝钢一二烧炼钢厂蒸汽回收量统计数据得出，干法的余热回收系统的锅炉回收蒸汽能力大约是湿法的2倍[3]。（3）推行废钢预热技术：可利用炼钢废气加热废钢，在废钢槽中燃气预热（吊篮型预热），还可以利用部分转炉渣保护兑铁水包的余热预热废钢，然后将铁水直接加入有废钢的铁水包中继续给废钢升温，并实行兑铁水包加盖设置，实现节能减排。（4）高温熔渣余热回收：炼钢过程中产生大量高温熔渣，而转炉钢渣的温度高于钢水温度，且钢渣热熔值较大。收集国内对转炉钢渣热能利用的资料显示，已有企业利用钢渣显热回收利用技术开发的成功方法，主要是利用渣处理过程中的空气或者蒸汽带走的钢渣热能，用于发电、取暖等。企业可在下一步生产中研究高温熔渣回收余热的可能性，减少能源散失和排放。（5）优化高压水除磷工艺，取消连铸和加热炉炉前之间不必要的打水，提高装炉坯料实际温度，降低加热炉燃料消耗。3.2设备方面。（1）基于蓄热式钢包烘烤器性能明显优于其他类型烘烤器，建议改造钢包烘烤设备，以提高钢包烘烤质量，延长钢包内衬使用寿命，回收余热，节省燃料，降低工序能耗。（2）全面核查高耗能设备，采用国家和行业规定的节能设备，按工业和信息化部公布的高耗能落后机电设备（产品）第一批至第四批淘汰目录中的电机、变压器等高耗能落后机电设备的要求进行淘汰和更换。（3）对负荷变化波动大的如水泵和风机等的电机采用变频调速改造，实现节能。（4）设备能力按相互匹配配置，实现系统整体节能。（5）在连铸坯运送至加热炉前之间的途中有条件的部位增加保温罩，减少连铸坯温降。（6）采用高辐射覆层技术，对高炉热风炉、加热炉等的蓄热体表面涂覆一层发射率高于基体的覆层，以提高蓄热体热吸收及热辐射效率，提高热利用率，减少燃料消耗。3.3管理方面。（1）提高连铸坯热装热送与直接轧制比率，通过加强连铸坯无缺陷生产技术管理，采用热装、热送与直接轧制技术，使得连铸坯保持在较高温度下进入轧制工段，如连铸坯在600℃及其以上，加热炉内的时间会缩短，同时减少加热炉燃耗。根据统计，铸坯温度值每提高100℃，节能6%左右，加热炉产量提高6%~10%，氧化烧损降低2%，具有显著的增产节能效果。（2）加强厂与厂之间的界面管理：如炼铁厂与炼钢厂之间，界面划分点应更明确、更科学、考核指标应可检测——如按送件制：以铁水罐运送到炼钢车间某规定地点的状态，包括铁水罐与铁水的温度。（3）进一步优化节能考核：考核注重各单位与工序中新增能源消耗的管控和综合能耗的考核无疑是应该的，对加工工件的接受状态、过程监测分析和常规分类管理也有必要，努力实现考核指标与管理条件的口径相一致。（4）加强分厂内部能源供应和消费计量的统计和分析管理，以便统计分析能效水平高（低）的设备负荷率、设备能源利用率，分析设备运行上的节能可行性。（5）建立能源信息系统数据采集，注重能源介质的基础测量和实时消耗跟踪，加强常规用能的分类分析管理，可以把全厂的用能分成生产管理、辅助配套、现场管理（如照明与空调）等部分，在确保产品质量和安全的前提下实施分类考核管理。

4结语

针对目前我国面临的节能减排压力，围绕传统钢铁企业的节能降耗工作开展研究。基于对某钢企宽厚板厂的生产现状、用能情况详细的实地调查和企业现场管理人员反映的情况，分析了其在用能生产过程中的节能潜力，继而得出了在工艺、设备以及管理方面的节能措施，节能降耗效果明显。

参考文献

[1]GB21256—2013，粗钢生产主要工序单位产品能源消耗限额[S].

[2]杨彦君，高卫刚，黄文杰.邯钢三炼钢“一罐到底”工艺生产实践[C]//第八届（2011）中国钢铁年会论文集，2011.

[3]刘长正.宝钢转炉湿法和干法除尘装置的余热回收系统的差异[J].能源技术，2010，31（5）：303-306.

作者:王中民 谢岸辉 王国焘 单位:1.中冶长天国际工程有限责任公司 2.湖南省工业通信业节能监察中心 3.贵州交通职业技术学院