對(duì)首鋼節(jié)能的思考

1、 對(duì)首鋼節(jié)能的思考陳冠軍1吳剛2劉念華1(1.首鋼技術(shù)研究院，北京，100043；2.首鋼總公司,北京，100041)摘要：首鋼2013年噸鋼綜合能耗降至609kgce/t，節(jié)能工作取得一定進(jìn)步，但與鋼鐵工業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃提出的待完成的能耗目標(biāo)尚有很大差距。結(jié)合近三年首秦、遷鋼和京唐的能耗數(shù)據(jù)分析了首鋼的節(jié)能發(fā)展概況，提出了產(chǎn)能結(jié)構(gòu)調(diào)整和降低分工序能耗是降低首鋼三地噸鋼綜合能耗的主要手段，研究結(jié)果表明粗鋼產(chǎn)量調(diào)整影響噸鋼綜合能耗，京唐節(jié)能成效顯著。結(jié)合副產(chǎn)煤氣資源、余熱利用和先進(jìn)節(jié)能技術(shù)實(shí)施，分析了首鋼節(jié)能問題，提出了首鋼三地轉(zhuǎn)爐煤氣回收量、高爐煤氣放散率和余熱利用等方面與國(guó)內(nèi)先進(jìn)企業(yè)的差

2、距，指出了首鋼在未來(lái)節(jié)能方面還具有很大的節(jié)能潛力，為下一步節(jié)能指明方向。關(guān)鍵詞:鋼鐵；節(jié)能；能耗；問題ThinkingAboutEnergy-savinginSHOUGANGCHENGuan-jun1WUGang2LIUNian-hua1(1.SHOUGANGResearchInstituteofTechnology,Beijing,100043;2.SHOUGANGGroup,beijing,100041)Abstract:AlthoughEnergy-savinginSHOUGANGmakesprogresswhileSHOUGANGsunitsteelcomprehensiveenerg

3、yconsumptionin2013lowersto609kgce/t,thereisabiggaptothefuturegoalofenergyconsumptiontofinishthetwelfthFive-YearPlaninsteelindustry.WithSHOUQIN,QIANGANGandJINGTANGsenergyconsumptioninrecentthreeyears,presentofenergy-savinginSHOUGANGisanlyzed,industrystructureadjustmentandprocessenergyconsumptiontolow

4、erSHOUGANGsunitsteelcomprehensiveenergyconsumptioninthreeplantsaremainmeasures,itshowsthatcrudesteelproductisrelatedwithunitsteelcomprehensiveenergyconsumptionareputforward,greatprogressofenergy-savingismadeinJINGTANG.Withtheby-productgasresource,wasteheatrecoveryandutilizationandadvancedtechnologya

5、pplicationofenergy-saving,problemsofenergy-savinginSHOUAGNGareanlyzed,thegapwithadvancedenterpriseisputforwordinthedirectionsuchasLDGrecovery,BFGemissionratioandwasteheatrecovery,greatenergy-savingpotentialispointoutinthefutureenergy-savingandgivesthedirectionofnextstepofenergy-saving.Keywords:Steel

6、;Energy-saving;Energyconsumption,Problemvn、亠1前言受全球經(jīng)濟(jì)形勢(shì)的影響，近年中國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展增速開始放緩，盡管中國(guó)鋼鐵工業(yè)多年來(lái)的高速增長(zhǎng)，實(shí)現(xiàn)了技術(shù)裝備升級(jí)換代，受國(guó)家轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式、節(jié)能減排、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整等政策影響鋼鐵工業(yè)出現(xiàn)了產(chǎn)能過剩、市場(chǎng)低迷等問題123。鋼鐵工業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃提出，2015年鋼鐵工業(yè)噸鋼綜合能耗降至580kgce/1,與2010年比較，工業(yè)增加值能耗降低18%4。首鋼隨著近年搬遷調(diào)整、一業(yè)多地建設(shè)和兼并重組的完成巧粗鋼產(chǎn)量從1996年的792萬(wàn)t增加到2013年的3152萬(wàn)t,噸鋼綜合能耗從1996年的992kgce/t下

7、降到2013年的609kgce/t，節(jié)能工作取得了很大進(jìn)步，但與鋼鐵工業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃提出的待完成的能耗目標(biāo)尚有很大差距，節(jié)能工作任重道遠(yuǎn)。2首鋼節(jié)能現(xiàn)狀首鋼三地的噸鋼綜合能耗概況首鋼三地包括首秦、遷鋼和京唐，2011年至2013年噸鋼綜合能耗變化如圖1所示，總體趨勢(shì)表現(xiàn)為首秦和遷鋼呈上升，京唐大幅下降，其中首秦噸鋼綜合能耗從2011年574.8kgce/t升至2013年603.8kgce/t；遷鋼噸鋼綜合能耗從2011年533.4kgce/t升至2013年562.4kgce/t；京唐噸鋼綜合能耗從2011年798.8kgce/t降至2013年645.2kgce/1。與2011年比較，20

8、13年首秦、遷鋼兩地噸鋼綜合能耗上升29kgce/1,京唐噸鋼綜合能耗下降了153.6kgce/1。在三地噸鋼綜合能耗對(duì)比中，遷鋼由于不包括焦化和燒結(jié)工序，故其噸鋼綜合能耗最低。首秦由于比遷鋼多燒結(jié)工序故噸鋼綜合能耗超遷鋼。京唐比遷鋼多球團(tuán)、燒結(jié)和焦化等工序，噸鋼綜合能耗最高。產(chǎn)能結(jié)構(gòu)調(diào)整自2010年首鋼北京地區(qū)停產(chǎn)以來(lái)，熱軋鋼鐵產(chǎn)品逐步向首秦、遷鋼和京唐轉(zhuǎn)移，三地產(chǎn)能結(jié)構(gòu)決定了首鋼總公司的噸鋼綜合能耗。2011年至2013年首秦、遷鋼和京唐的粗鋼產(chǎn)量變化如圖2所示，其中首秦粗鋼產(chǎn)量從2011年的255.2萬(wàn)t降至2013年的236.8萬(wàn)t，遷鋼從2011年的776.5萬(wàn)t降至2013年的75

9、9.6萬(wàn)t,京唐從2011年的688.3萬(wàn)t升至2013年的868.9萬(wàn)t。近三年三地粗鋼產(chǎn)量變化與三地噸鋼綜合能耗變化規(guī)律呈相反關(guān)系，由此可以得出，一定范圍內(nèi)調(diào)整粗鋼產(chǎn)量可以有效調(diào)整噸鋼綜合能耗。T-首秦遷鋼T-京唐圖2粗鋼產(chǎn)量變化Fig.1ChangeofunitsteelcomprehensiveenergyconsumptionFig.2Changeofcrudesteelproduct圖1噸鋼綜合能耗變化降低分工序能耗2011年至2013年煉鐵工序能耗變化、煉鋼工序能耗變化和熱軋工序能耗變化分別如圖3、圖4和圖5所示。其中，首秦2013年煉鐵工序能耗為403.4kgce/1,與201

10、1年比較，略上升1kgce/1；遷鋼2013年煉鐵工序能耗為403.8kgce/1,與2011年比較，上升了6.5kgce/1；京唐2013年煉鐵工序能耗為381.3kgce/1，與2011年比較，下降了44.3kgce/1。從2011年到2013年，首秦?zé)掍摴ば蚰芎膹?2.8kgce/t升至0.5kgce/1,遷鋼煉鋼工序能耗從-3.3kgce/t升至-2.5kgce/1，京唐煉鋼工序能耗從49.1kgce/t降至3.1kgce/1,其中京唐煉鋼工序能耗下降幅度大的主要受京唐粗鋼產(chǎn)量增加，接近設(shè)計(jì)能力，轉(zhuǎn)爐煤氣回收增加等因素影響。與2011年比較，2013年首秦、遷鋼和京唐熱軋工序能耗均呈下

11、降趨勢(shì)，其中首秦下降7.2kgce/1,降至46.7kgce/1,遷鋼下降2.9kgce/1,降至52.1kgce/1,京唐下降6.1kgce/1,降至43.7kgce/1,熱軋節(jié)能成效顯著。+首秦-遷鋼T-京唐201120122013年oO24O1O40oooO98763333T-首秦遷鋼T-京唐ooO642OO-2201120122013年圖3煉鐵工序能耗變化圖4煉鋼工序能耗變化Fig.3Changeofiron-makingprocessenergyconsumptionconsumption60T首秦遷鋼京唐201120122013年40O2E、I呈回rKfe離鼎讀T-京唐T-首秦-遷

12、鋼201120122013年Fig.4Changeofsteel-makingprocessenergy圖5熱軋工序能耗變化圖6噸鋼轉(zhuǎn)爐煤氣回收量變化Fig.3Changeofhot-rollingprocessenergyconsumptionFig.4ChangeofunitsteelLDGrecovery3節(jié)能問題分析3.1轉(zhuǎn)爐煤氣回收量有待提高首鋼三地近三年噸鋼轉(zhuǎn)爐煤氣回收量變化如圖6所示，其除京唐噸鋼轉(zhuǎn)爐煤氣回收量有上升外，首秦和遷鋼噸鋼轉(zhuǎn)爐煤氣回收量均呈下降趨勢(shì)。其中京唐噸鋼轉(zhuǎn)爐煤氣回收量從2011年的89m3/t提高到2013年的96.5m3/1,首秦噸鋼轉(zhuǎn)爐煤氣回收量從2011

13、年的119.3np/t降至2013年的107.5np/t,遷鋼噸鋼轉(zhuǎn)爐煤氣回收量從2011年的99.8m3/t降至2013年的90m?/1。與2011年比較，2013年首秦和遷鋼噸鋼轉(zhuǎn)爐煤氣回收量分別下降11.8m3/t和9.8m3/1,京唐噸鋼轉(zhuǎn)爐煤氣回收量提高7.5m3/1,三地噸鋼轉(zhuǎn)爐煤氣回收量平均為98m3/1,與國(guó)內(nèi)先進(jìn)企業(yè)噸鋼轉(zhuǎn)爐煤氣回收量130-140m3/t尚有很大差距,造成首鋼噸鋼轉(zhuǎn)爐煤氣回收量下降與目前轉(zhuǎn)爐煤氣回收缺乏使用用戶及近年采用少渣冶煉技術(shù)等因素直接相關(guān)67。3.2高爐煤氣放散與零排放尚有差距2013年首鋼三地高爐煤氣放散率如圖7所示,其中首秦最高超10%,遷鋼最低

14、超6%,京唐超8%,三地平均接近9%,目前國(guó)內(nèi)先進(jìn)鋼鐵企業(yè)（例如寶鋼）高爐煤氣排放率接近0,與其相比尚有很大差距8。三地鋼廠均為近年新設(shè)計(jì)投產(chǎn)鋼廠,高爐煤氣放散率設(shè)計(jì)均為0,但由于高爐煤氣產(chǎn)量與高爐工況關(guān)聯(lián)密切,高爐煤氣生產(chǎn)與使用不平衡,導(dǎo)致目前高爐煤氣均有一定的放散率,由于高爐煤氣富余，首秦近年實(shí)施了高爐煤氣鍋爐發(fā)電技術(shù)、遷鋼采用高爐煤氣CCPP發(fā)電技術(shù)，京唐鍋爐采用高爐煤氣與煤混燒技術(shù),在一定程度上減少了高爐煤氣放散,但為實(shí)現(xiàn)零排放,尚需采取新節(jié)能措施實(shí)施。圖72013年高爐煤氣放散率Fig.7BFGemissionratioin2013余熱利用尚有很大潛力從首鋼三地?zé)掕F、煉鋼和軋鋼系統(tǒng)看

15、，均存在很多余熱資源，由于余熱利用技術(shù)的成熟，中高溫余熱及副產(chǎn)煤氣資源利用最高，如熱風(fēng)爐煙氣余熱、轉(zhuǎn)爐煙氣余熱和焦炭余熱，而難回收的高溫熔渣如高爐渣顯熱（占1618kgce/t鋼）和鋼渣顯熱（占1012kgce/t鋼）利用不佳，焦?fàn)t上升管余熱還沒有回收，特別是冷卻水、低溫排放廢氣等低品位余熱目前還沒有利用9。盡管近年技術(shù)改造對(duì)余熱利用水平有所提高，但首鋼的余熱利用率依然低于50%，與寶鋼余熱余能利用率68%和日本新日鐵的余熱余能利用率92%以上相比尚有很大差距10。首鋼三地以京唐余熱利用水平最高，采取了TRT、CDQ和CCPP等多項(xiàng)先進(jìn)集成技術(shù)，余熱利用設(shè)計(jì)水平達(dá)到52%，但余熱實(shí)際利用率低于

16、50%，通過對(duì)煉鐵和熱軋系統(tǒng)余熱計(jì)算表明，京唐煉鐵工序余熱絕對(duì)潛力為63.9kgce/1,熱軋工序余熱絕對(duì)潛力為23.2kgce/1,可見盡管余熱潛力很大，考慮余熱回收成本、經(jīng)濟(jì)和技術(shù)成熟度等問題，多數(shù)低品位余熱尚沒有合適技術(shù)手段回收利用。先進(jìn)節(jié)能技術(shù)有待進(jìn)一步開發(fā)實(shí)施目前，首鋼已在部分鋼廠實(shí)施的先進(jìn)節(jié)能技術(shù)有TRT發(fā)電、鍋爐發(fā)電、熱裝熱送、蓄熱式燃燒、熱風(fēng)循環(huán)和變頻調(diào)節(jié)等。有部分先進(jìn)節(jié)能技術(shù)如煤調(diào)濕、天然氣噴吹和余熱發(fā)電處于實(shí)施規(guī)劃中，同時(shí)還有很多先進(jìn)節(jié)能技術(shù)有待開發(fā)實(shí)施，如富氧燃燒在首鋼三地高爐上均已實(shí)施，但在首鋼加熱爐或熱風(fēng)爐等方面尚沒有實(shí)施案例，如脈沖燃燒技術(shù)在國(guó)內(nèi)其他企業(yè)加熱爐上已實(shí)

17、施11，但尚沒有在首鋼開發(fā)實(shí)施。此外，一些先進(jìn)節(jié)能技術(shù)如熱電材料實(shí)現(xiàn)熱電轉(zhuǎn)化，爐渣干法?；燃夹g(shù)在鋼鐵企業(yè)應(yīng)用實(shí)施方面尚有很多技術(shù)瓶頸12。部分先進(jìn)節(jié)能技術(shù)的實(shí)施情況如表1所示。表1部分先進(jìn)節(jié)能技術(shù)的實(shí)施情況Table1Someadvancedtechnologyofenergy-savinginapplication先進(jìn)節(jié)能技術(shù)首秦遷鋼京唐近年已實(shí)施高爐脫濕鼓風(fēng)、高爐沖渣水米暖、燒結(jié)熱風(fēng)點(diǎn)火、雙蓄熱式加熱爐、能源管控中心、水泵變頻、風(fēng)機(jī)變頻、照明變頻、鍋爐高溫紅外噴涂全燒高爐煤氣發(fā)電、低壓飽和蒸汽發(fā)電、煉鋼、煉鐵干法除塵轉(zhuǎn)爐煙氣螺桿發(fā)電、CCPP聯(lián)合循環(huán)發(fā)電、蓄熱-換熱加熱爐技術(shù)高爐、轉(zhuǎn)爐煤

18、氣全干法除塵、海水淡化、高爐脫濕鼓風(fēng)、能源管控中心、熱風(fēng)爐咼輻射涂層術(shù)、畜熱式烤包、蓄熱-換熱加熱爐技術(shù)待實(shí)施焦炭脫濕、燒結(jié)余熱發(fā)電、蒸汽過熱保供RH爐、轉(zhuǎn)爐煙氣余熱回收、連鑄火焰切割加熱爐煙氣余熱回收、集中空壓站余熱再生干燥、高爐干法除塵、高爐鼓風(fēng)脫濕、高爐沖渣水余熱回收利用、ccpp聯(lián)合循環(huán)發(fā)電煤調(diào)濕、高爐沖渣水余熱回收、轉(zhuǎn)爐煙氣余熱回收、天然氣噴吹、燒結(jié)余熱發(fā)電、CCPP聯(lián)合循環(huán)發(fā)電4結(jié)論（1）鋼鐵工序流程長(zhǎng)短、產(chǎn)能結(jié)構(gòu)和工序能耗是影響噸鋼綜合能耗的主要因素，近三年能耗數(shù)據(jù)變化表明，首鋼噸鋼綜合能耗降低與京唐節(jié)能成效顯著緊密關(guān)聯(lián)，其中京唐煉鐵工序能耗和煉鋼工序能耗降低是京唐噸鋼綜合能耗降低的主要因素。（2）副產(chǎn)煤氣資源利用分析表明，首鋼三地噸鋼轉(zhuǎn)爐煤氣回收量有待提高和高爐煤氣放散率與零排放有一定差距。（3）余熱利用現(xiàn)狀表明，首鋼煉鐵、煉鋼和軋鋼等領(lǐng)域余熱資源豐富，尚存巨大潛力。（4）先進(jìn)節(jié)能技術(shù)實(shí)施情況表明，首鋼已完成一部分先進(jìn)節(jié)能技術(shù)實(shí)施，尚有很多先進(jìn)節(jié)能技術(shù)如富氧、脈沖燃燒、熱電轉(zhuǎn)化，爐渣