鋼鐵工業(yè)節(jié)能的現(xiàn)狀與發(fā)展前景講義課件

溫燕明

2011年4月萊鋼我國鋼鐵工業(yè)節(jié)能的現(xiàn)狀與發(fā)展前景溫燕明2011年4月萊鋼我國鋼鐵工業(yè)節(jié)能的現(xiàn)提綱一、前言二、我國鋼鐵工業(yè)節(jié)能的現(xiàn)狀

三、我國鋼鐵工業(yè)節(jié)能的潛力四、我國鋼鐵工業(yè)轉型發(fā)展需要創(chuàng)新五、結論提綱一、前言經(jīng)過改革開放30年的艱苦努力，中國鋼鐵工業(yè)實現(xiàn)了跨越式發(fā)展，已成為在國際鋼鐵界具有舉足輕重地位的鋼鐵大國。在歷史新階段，鋼鐵企業(yè)面臨著轉型發(fā)展的沉重壓力和歷史機遇，需要深入研究、利用鋼鐵流程自身工藝特點和優(yōu)勢，從能量流、能流量網(wǎng)絡優(yōu)化的新視角深入挖掘節(jié)能潛力，依靠裝備技術、工藝技術、管理技術創(chuàng)新，提升系統(tǒng)能效，實現(xiàn)節(jié)能減排、環(huán)境友好、社會友好的發(fā)展目標。一、前言經(jīng)過改革開放30年的艱苦努力，中國鋼鐵工業(yè)實現(xiàn)了跨越二、我國鋼鐵工業(yè)節(jié)能的現(xiàn)狀

1、我國鋼鐵工業(yè)創(chuàng)造了舉世矚目的生產(chǎn)力我國粗鋼產(chǎn)量已經(jīng)連續(xù)14年據(jù)世界第一位。新世紀以來，我國鋼鐵工業(yè)進入了連續(xù)10年的高速發(fā)展期，依年均18.5％的增長速度，于2009年達到5.68億噸。人均產(chǎn)鋼量超過420kg，超過了工業(yè)化國家人均300kg的用鋼水平和供鋼水平。今年全國粗鋼產(chǎn)量預計將突破6億噸。1980～2008中國鋼鐵產(chǎn)量二、我國鋼鐵工業(yè)節(jié)能的現(xiàn)狀1、我國鋼鐵工業(yè)創(chuàng)造了舉世矚目的目前中國鋼鐵產(chǎn)量已經(jīng)遠超排名其后的日本、俄羅斯、美國、印度、韓國、德國、烏克蘭、巴西、土耳其等9國產(chǎn)量的總和。至2009年，建國60年來，中國鋼鐵產(chǎn)量從占全世界的0.1%提高到46.56％，取得巨大進步和成就。目前中國鋼鐵產(chǎn)量已經(jīng)遠超排名其后的日本、俄羅斯、美國2、我國鋼鐵工業(yè)取得節(jié)能減排豐碩成果我國鋼鐵企業(yè)通過生產(chǎn)流程的工藝結構調整，淘汰落后工藝，優(yōu)化用能結構及節(jié)能新技術的開發(fā)應用，實現(xiàn)了能源消耗大幅下降。2005年噸鋼綜合能耗比1990年下降了54.1％，至0.741tce/t；2005年以后，電的折標系數(shù)改用“電熱當量值”后，噸鋼可比能耗由0.714tce/t降低到2009年的0.595tce/t。2、我國鋼鐵工業(yè)取得節(jié)能減排豐碩成果我國鋼鐵企業(yè)通過7

我國鋼鐵企業(yè)節(jié)能降耗的歷程注：2000年以后僅為重點大中型鋼鐵企業(yè)的統(tǒng)計數(shù)據(jù)。1980-2005電力折算系數(shù)為0.404

kgce/kWh；2006-2009電力折算系數(shù)為0.1229kgce/kWh。

中國鋼鐵工業(yè)噸鋼綜合能耗的變化7

我國鋼鐵企業(yè)節(jié)能降耗的歷程注：2000年以后僅為重點大中我國大中型鋼鐵企業(yè)的能耗水平已經(jīng)達到歐盟鋼鐵企業(yè)的水平，國內一些先進的大型鋼鐵聯(lián)合企業(yè)的主體指標已達到或接近世界先進水平。我國大中型鋼鐵企業(yè)的能耗水平已經(jīng)達到歐盟鋼鐵與此同時，我國鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)取水量（噸鋼耗新水）、外排廢水量和生產(chǎn)水重復利用率等指標明顯改善。

2002年至2009年，噸鋼耗新水由15.58t降低到4.43t、噸鋼外排廢水由10.97t降低到1.69t、水的重復利用率由90.56％提高到96.9％；我國重點大中型鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)取水量、外排廢水量和生產(chǎn)水復用率的變化與此同時，我國鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)取水量（噸鋼耗新水）、主要污染物排放明顯降低，噸鋼工業(yè)粉塵由2.858kg降低到0.743kg、噸鋼COD排放由0.556kg降低到0.073kg。主要污染物排放明顯降低，噸鋼工業(yè)粉塵由2.858三、我國鋼鐵工業(yè)節(jié)能的潛力1、我國鋼鐵工業(yè)節(jié)能進程回顧中國鋼鐵工業(yè)的節(jié)能降耗發(fā)展歷程，大致經(jīng)歷了三個階段。第一個15年，主要著重第一、二載能體的工序節(jié)能、單體設備節(jié)能；第二個15年，主要著重以流程優(yōu)化為主的系統(tǒng)節(jié)能，包括連鑄、噴煤、一火成材、三干一電等新工藝，以及淘汰落后工藝及裝備，采用能源的“梯級利用、高效轉化”等措施；我們分析，下一個15年應是能源高效轉化，能量流智能調度、集成匹配優(yōu)化，以能源價值最大化為目標的能源結構、用能方式系統(tǒng)優(yōu)化的新階段。三、我國鋼鐵工業(yè)節(jié)能的潛力1、我國鋼鐵工業(yè)節(jié)能進程2、我國鋼鐵企業(yè)流程節(jié)能潛力分析在鋼鐵生產(chǎn)的高溫物料流程中，各種工業(yè)爐窯的熱效率均低于70%。五個中高溫平臺有一半以上保溫設施簡陋，大量熱能散失；五個降溫期中有四個降溫過程中的熱量絕大部分未回收，一個過程的熱量回收率不到30%。整個流程中近70%的能源處于散失狀態(tài)。原燃料處理工序煉鐵、煉鋼工序熱軋工序冷軋工序溫度粉礦石熟料焦炭鑄坯熱軋帶卷酸洗帶卷冷軋帶卷煉焦加熱爐退火爐鐵水鋼水2、我國鋼鐵企業(yè)流程節(jié)能潛力分析在鋼鐵生產(chǎn)的高溫物從能源轉化功能的角度系統(tǒng)分析鋼鐵流程中的能量流代謝過程，能源利用的潛力依然很大：冶金生產(chǎn)過程中消耗的有效能量僅占28.3％，而轉化為余熱余能的占71.7％，達到14.34GJ/t鋼材，折合490kgce/t鋼材。從能源轉化功能的角度系統(tǒng)分析鋼鐵流程中的能量流代謝過過去，國內鋼鐵企業(yè)關注工序能耗的下降，特別是一、二類載能體單耗的下降，也關注了過程余熱余能的回收利用。但在余熱余能的高效轉化、余熱余能回收的高效利用方面關注度不夠，潛力依然很大。

余熱資源種類過去，國內鋼鐵企業(yè)關注工序能耗的下降，特別是

而國外先進國家對余熱余能資源（包括副產(chǎn)煤氣）的回收率已達到90％以上，如日本新日鐵達到了92％。新日鐵的節(jié)能進程如下：而國外先進國家對余熱余能資源（包括副產(chǎn)煤氣）的回（1）長期以來，我們一直關注鋼鐵流程的產(chǎn)品形成技術的開發(fā)和主流程的資源保證及管理，而較忽視產(chǎn)品形成過程中能質轉化價值及技術的開發(fā)和管理，忽視能質轉化及傳遞、使用過程的耦合匹配，恰恰是這些能質轉化技術直接涉及資源、能源的高效利用和轉化，因而造成過程運行成本高、效率低、污染重，其實質是資源、能源的流失。我們分析影響節(jié)能的主要因素包括以下幾點：（3）鋼鐵企業(yè)余熱余能資源載體多樣、分布分散、衰變快、不可儲存、穩(wěn)定性差、數(shù)量和質量差別大，集中回收利用難度大。（2）鋼鐵流程各生產(chǎn)工序基本上都是余熱余能的閾值工序，在工序無熱“阱”，工序回收的余熱余能效率低，且數(shù)量不足。（4）鋼鐵企業(yè)傳統(tǒng)的余熱余能回收方式忽視回收能的質量，以熱風、熱水、蒸汽等為工質形式，回收效率低，且受能量品質低、衰變快、不穩(wěn)定、用戶不匹配等因素影響，能源利用效率很低，甚至造成回收后又放散的無效狀態(tài)。（1）長期以來，我們一直關注鋼鐵流程的產(chǎn)品形成技術的開發(fā)（5）鋼鐵企業(yè)以鋼鐵產(chǎn)品生產(chǎn)為主的工藝，能量指標體系設置裕度大，指標優(yōu)化技術落后，能量輸送、轉化、使用時耗損大，缺少集成優(yōu)化智能控制手段。（7）鋼鐵企業(yè)是化石能源－煤的清潔氣化工藝，其焦爐煤氣、高爐煤氣、轉爐煤氣均是優(yōu)質化工合成原料資源，其合成功能的開發(fā)，可大大降低化學工業(yè)氣體合成的成本，鋼鐵工業(yè)也可為社會的可持續(xù)發(fā)展提供新價值和資源。（6）余熱余能回收利用的理論研究滯后，能源高效利用高效轉化的關鍵裝備技術、工藝技術和管理技術依賴進口，缺乏集成創(chuàng)新?；厥諢崮苜H值嚴重、能效低，甚至還有大量高、中、低品位余熱余能尚沒有形成有價值回收利用的手段。（5）鋼鐵企業(yè)以鋼鐵產(chǎn)品生產(chǎn)為主的工藝，能量指標3、我國鋼鐵企業(yè)能源配置、能源管理潛力（1）鋼廠用能以煤炭為主,占83.49％，大量使用蒸汽作為傳熱介質，導致過程能量損失嚴重。如某鋼鐵企業(yè)使用蒸汽狀況：每年產(chǎn)生及消耗蒸汽500余萬噸，折合55萬噸標準煤；其構成為：0.8～1.35MPa僅占22％、0.5～0.8MPa占37％、0.3～0.5MPa占28％、小于0.3MPa的還有13％。從蒸汽管網(wǎng)1.4MPa到用戶通過減壓降至0.5MPa，火用損失達12.8％以上。可見能源轉化效率低、使用效率低，優(yōu)化提高能效的潛力巨大。我國鋼鐵企業(yè)在用能結構、用能管理方面還存在很大潛力，主要表現(xiàn)在：0.3-0.5MPa0.5-0.8MPa0.8-1.35MPa《0.3MPa《0.3MPa0.8-1.35MPa0.5-0.8MPa0.3-0.5MPa按用戶蒸汽壓力需求（按個數(shù)）按用戶蒸汽壓力需求（按用汽量）3、我國鋼鐵企業(yè)能源配置、能源管理潛力（1）鋼廠用（2）鋼廠在能源介質配置、轉化、使用、回收再利用等環(huán)節(jié)，大量存在能量、能質、能級用戶不匹配和高質低用、低質不用的問題，遠未實現(xiàn)“分配得當、各得所需、溫度對口、梯級利用”。高品質蒸汽節(jié)流減壓為低品質蒸汽使用用燃氣干燥物料用高品質燃氣烘烤焦爐煤氣與高爐煤氣混合用于工藝加熱蒸汽噴射抽真空精煉水淬高溫爐渣高溫煙氣濕法除塵等存在的問題有：（3）能源流遠未實現(xiàn)“動態(tài)、有序、高效”運行。能量流從“無序”到“有序”，管理潛力很大。并且工藝過程指標裕度大，轉化效率低、回收能質低、用戶不匹配，系統(tǒng)能效潛力很大。（2）鋼廠在能源介質配置、轉化、使用、回收再利用等環(huán)節(jié)四、我國鋼鐵工業(yè)轉型發(fā)展需要創(chuàng)新1、創(chuàng)新鋼鐵裝備技術、工藝技術、管理技術鋼鐵企業(yè)的生產(chǎn)過程實質上是物質、能量及相關信息的流動、演變過程，其動態(tài)運行過程的物理本質是：物質流（主要是鐵素流）在能量流（主要是碳素流）的驅動下，按設定的“程序”，沿著特定的“流程網(wǎng)絡”作動態(tài)－有序運行，是鐵素物質流和碳素能量流在全流程范圍內形態(tài)演變的持續(xù)表征。這就需要我們以鐵素物質流同樣的重視程度深層次研究能量流的高效轉換和全價值開發(fā)。四、我國鋼鐵工業(yè)轉型發(fā)展需要創(chuàng)新1、創(chuàng)新鋼鐵裝備技術、工藝鋼鐵制造流程是開放的、非平衡的、不可逆的耗散過程。鋼鐵流程的價值在于鐵素流是增值過程、能量流是耗散過程，其價值在于防止和減少能量的貶值和耗散。優(yōu)化鋼鐵流程就要致力于物質流、能量流耗散最小化和效率最大化。要追求提升系統(tǒng)能效為目標的“動態(tài)有序、連續(xù)緊湊、高效轉化、耦合匹配”的新流程技術集成。因此，要通過對組成流程的“三傳一反”裝置高效化來實現(xiàn)工序功能的解析優(yōu)化；要通過降低流程過程裕度及采用界面技術的協(xié)同優(yōu)化，實現(xiàn)系統(tǒng)能效提升；要通過能源介質及物質流和工序之的間耦合匹配、集成重構、網(wǎng)絡優(yōu)化，來實現(xiàn)集成能效提升。鋼鐵制造流程是開放的、非平衡的、不可逆的耗散過程。鋼鐵鋼界面“一罐到底”模式：200t以上鐵水罐（一罐到底）模式，脫硫模式下鐵水入轉爐溫度可以達到1350℃，可多吃廢鋼約40kg/t鋼，降低噸鋼能耗約23kgce。鐵鋼界面“一罐到底”模式：200t以上鐵水罐（一

余熱余能的回收與利用技術余熱余能的回收與利用技術開發(fā)原燃料預處理技術強化過程節(jié)能開發(fā)原燃料預處理技術強化過程節(jié)能能源管理體系及能源管控中心：實現(xiàn)鋼鐵制造流程能源流網(wǎng)絡化高效集成運行。以能源體系文件化運行和能源中心為載體，提高能源流網(wǎng)絡目標優(yōu)化的符合性、可靠性、及時性、有效性。實現(xiàn)能源介質優(yōu)化節(jié)能、工藝創(chuàng)新節(jié)能、能源結構優(yōu)化節(jié)能、管理優(yōu)化節(jié)能的最佳綜合目標，追求系統(tǒng)能效。在更高層次上建設第三代鋼廠，使鋼廠產(chǎn)品制造功能、能源轉換功能、廢棄物消納和資源化三大功能，得以充分發(fā)揮。實現(xiàn)物質流、能源、信息流的“動態(tài)有序、緊湊連續(xù)、高效集成、耦合匹配”。能源管理體系及能源管控中心：實現(xiàn)鋼鐵制造流程

從靜態(tài)優(yōu)化到動態(tài)優(yōu)化，在線即時優(yōu)化；從過程局部優(yōu)化到系統(tǒng)集成優(yōu)化；從人工操作優(yōu)化到智能軟件在線優(yōu)化；從單項優(yōu)化到跨品種、區(qū)域轉化優(yōu)化；從局部目標優(yōu)化到綜合總體目標優(yōu)化；從開環(huán)優(yōu)化到閉環(huán)智能優(yōu)化。能源管控中心:鋼鐵流程能量流全過程優(yōu)化、集成、智能控制，建立能量流網(wǎng)絡。實現(xiàn)能源流可視化、過程集成優(yōu)化、操控智能化。從靜態(tài)優(yōu)化到動態(tài)優(yōu)化，在線即時優(yōu)化；能源管2、創(chuàng)新鋼鐵企業(yè)分布式發(fā)電運行模式對余熱余能的利用，主要有兩種方式，一是熱利用，二是動力利用。對于熱利用，已經(jīng)得到了較好的開發(fā)，但由于鋼鐵流程中熱量總體過剩，并且熱利用的途徑已非常有限，因此需要考慮動力利用，若將其轉化為電能，則可擴大其利用途徑。改變將余熱余能低效回收轉化為低品質蒸汽、熱水等低火用值工質，不易集中高效和匹配耦合使用的回收方式，通過建設分布式電站，將不同種類余熱余能轉化為統(tǒng)一形式的高能級的電能，就近回收，就近輸送，就近使用，余熱余能轉化效率高、輸送效率高、使用效率高。余熱余能發(fā)電應追求效益規(guī)模。2、創(chuàng)新鋼鐵企業(yè)分布式發(fā)電運行模式對余熱余能的利用，目標：實現(xiàn)鋼廠用電自給。能源使用：溫度對口、梯級利用、能級匹配、高效回收。能源優(yōu)化：高質高用、等效替代、職能集成、系統(tǒng)能效。經(jīng)測算，按照目前已經(jīng)成熟的工藝技術水平，年產(chǎn)1000萬噸規(guī)模鋼鐵企業(yè)余熱余能回收發(fā)電量可達到41.61億kWh。年產(chǎn)1000萬噸規(guī)模的鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)流程

目標：實現(xiàn)鋼廠用電自給。經(jīng)測算，按照目前已經(jīng)成若進一步挖掘鋼鐵企業(yè)余熱余能發(fā)電的潛力，通過新工藝技術的開發(fā)應用，可以回收利用球團、燒結礦、焦爐荒煤氣、冶金渣、低溫煙氣等的余熱進行發(fā)電，則建設鋼電聯(lián)產(chǎn)企業(yè)，實現(xiàn)用電完全自給甚至外供將會成為現(xiàn)實。發(fā)電方式計算標準發(fā)電量/億度干法TRT發(fā)電噸鐵發(fā)電45kWh4.05高溫高壓CDQ發(fā)電噸焦發(fā)電150kWh5.1燒結礦發(fā)電噸礦發(fā)電20kWh2.06轉爐煙道余熱蒸汽回收發(fā)電按噸鋼回收蒸汽90kg，發(fā)電12kWh1.20燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電500MW燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組29.20合計41.61

目前日本鋼鐵企業(yè)已經(jīng)基本上做到了這一點：根據(jù)2007年9月28日《第二屆中日節(jié)能環(huán)保綜合論壇》的資料介紹，新日鐵余熱發(fā)電占總用電量22％，副產(chǎn)氣體發(fā)電占74％，外購電10％，外供電6％，基本實現(xiàn)自給。濟鋼2009年自發(fā)電量達到30億度，自用電率達到65％以上，實現(xiàn)了余熱余能的初步高效轉化。若進一步挖掘鋼鐵企業(yè)余熱余能發(fā)電的潛力，通過新工藝技濟鋼發(fā)電機組分布圖3800m3煉鐵冷軋廠1750m3煉鐵焦化廠150t轉爐120t轉爐熱軋廠寬厚板廠中厚板廠球團廠320燒結濟鋼分布式發(fā)電布置圖爐渣余熱回收發(fā)電3800TRT發(fā)電余熱蒸汽發(fā)電加熱爐余熱蒸汽發(fā)電燃氣蒸汽發(fā)電干熄焦發(fā)電1750TRT發(fā)電上升管余熱發(fā)電球團余熱回收發(fā)電煙道余熱發(fā)電煙道余熱發(fā)電燒結余熱回收發(fā)電正在實施項目已實施項目圖例濟鋼發(fā)電機組分布圖3800m3冷軋廠1750m3焦化廠1503、創(chuàng)新長壽命周期清潔產(chǎn)品結構，使行業(yè)質升量降，提高行業(yè)綠色度目前及今后較長一段時期，與其它材料相比，鋼鐵材料無論是在其性能還是其回收利用率等方面，仍然具有不可替代的優(yōu)勢，鋼鐵產(chǎn)品仍然是社會發(fā)展所必選和優(yōu)選的材料。各種材料的回收利用率（%）鋼鐵材料的性能指標3、創(chuàng)新長壽命周期清潔產(chǎn)品結構，使行業(yè)質升量降，提高行業(yè)綠色要發(fā)展高強、高品質鋼材，做到用材減量化，促進社會節(jié)能減排的重要措施，如：循環(huán)經(jīng)濟型社會需要鋼鐵企業(yè)提供更多的節(jié)約型“綠色鋼材”，要以最少的消耗實現(xiàn)材料的功能，要生產(chǎn)清潔、長壽、低污染、高技術含量的鋼鐵產(chǎn)品，為用戶和社會供應可循環(huán)利用的優(yōu)質鋼鐵材料，達到供需雙贏，減輕社會環(huán)境負荷，促進社會可持續(xù)發(fā)展。

Ⅲ級(400MPa)及以上級別熱軋帶肋鋼筋、各類用途的高強度鋼板、H型鋼等；高強型鋼Q420B代替現(xiàn)有Q235～Q345型鋼，能有效節(jié)約鋼材6～8％；采用Q460B可節(jié)約鋼材10％；抗硫化氫、抗二氧化碳腐蝕的油井管和管線鋼板、耐大氣腐蝕鋼板和型鋼、耐火鋼等長壽命周期產(chǎn)品等。

要發(fā)展高強、高品質鋼材，做到用材減量化，促進社會節(jié)能減發(fā)展高強、高品質鋼，做到用材減量化，推進CO2減排。2008年1月14日，中國“汽車輕量化技術創(chuàng)新聯(lián)盟”成立，共12家汽車廠、寶鋼等組成。力爭在2010年，使我國轎車減重8～10％，商用車減重300kg。發(fā)展高強、高品質鋼，做到用材減量化，推進CO2減排。Ⅲ級螺紋鋼應用，節(jié)材10～15％，CO2減排1900～2850萬噸/年。2007年細晶和超細晶鋼筋1300萬噸/年；微合金鋼筋1800萬噸/年。Ⅲ級螺紋鋼應用，節(jié)材10～15％，CO2減排1900

采用高強度塔桅鋼結構進行特高壓電網(wǎng)建設（1000千伏交流輸電或800千伏直流輸電）。采用高強度塔桅鋼結構進行特高壓電網(wǎng)建設（1000千伏4、創(chuàng)新鋼鐵企業(yè)流程轉換價值，構造產(chǎn)業(yè)集群

鋼鐵流程存在流程功能多樣性、目標多樣性、價值多樣性的特點。不能只關注鐵素流的產(chǎn)品制造功能，而是需要充分發(fā)掘鋼鐵流程優(yōu)勢，在裝備技術、流程技術、管理技術上開發(fā)能源轉換功能、廢棄物處理－消納和再資源化功能，使綜合價值的提升成為企業(yè)的新競爭力，使鋼鐵企業(yè)融入循環(huán)經(jīng)濟社會。要以工業(yè)生態(tài)學的理論，開發(fā)物質生態(tài)工業(yè)鏈、能源生態(tài)工業(yè)鏈、水資源生態(tài)工業(yè)鏈，構建以鋼鐵企業(yè)為核心，其他企業(yè)，如機械、建材、電子、醫(yī)藥、化工等企業(yè)緊密聯(lián)系的鋼鐵生態(tài)工業(yè)園，形成互利共生的產(chǎn)業(yè)集群（如圖8所示），使產(chǎn)業(yè)使園區(qū)內物質和能量得到最優(yōu)利用。4、創(chuàng)新鋼鐵企業(yè)流程轉換價值，構造產(chǎn)業(yè)集群鋼鐵流程存產(chǎn)業(yè)生態(tài)化無共生有共生環(huán)境影響企業(yè)數(shù)量和規(guī)模產(chǎn)業(yè)生態(tài)化無共生有共生環(huán)境影響企業(yè)數(shù)量和規(guī)模如煤氣資源產(chǎn)業(yè)鏈：利用焦爐煤氣、轉爐煤氣可生產(chǎn)商品甲醇63.47萬噸/年、H21萬m3/h、乙二醇20萬噸/年、醋酸產(chǎn)品20萬噸/年，投資42億元，年產(chǎn)值39.6億元；引入清華爐生產(chǎn)清潔燃氣，與尾氣、高爐煤氣實施燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電，并實施余熱余能分布式發(fā)電，可實現(xiàn)用電自給及外送。清華爐如煤氣資源產(chǎn)業(yè)鏈：利用焦爐煤氣、轉爐煤氣可生產(chǎn)商品甲醇63.以鋼鐵企業(yè)為核心的產(chǎn)業(yè)集群模式以鋼鐵企業(yè)為核心的產(chǎn)業(yè)集群模式五、結論1、新世紀鋼廠應發(fā)揮三種功能，即鋼鐵產(chǎn)品制造功能、能源轉化功能、廢棄物處理－消納和再資源化功能。2、新世紀鋼廠應發(fā)揮鋼鐵流程產(chǎn)業(yè)的功能多樣性、目標多樣性、價值多樣性的能質轉換價值優(yōu)勢，創(chuàng)新裝備技術、工藝技術、管理技術，培育我國鋼鐵企業(yè)新優(yōu)勢。五、結論1、新世紀鋼廠應發(fā)揮三種功能，即鋼鐵產(chǎn)品制造3、新世紀鋼廠應努力提高資源、能源轉化率，建設以鋼廠為核心的循環(huán)經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)鏈，構建產(chǎn)業(yè)集群，拓展服務社會功能，提高社會價值，融入循環(huán)經(jīng)濟型、低碳發(fā)展型社會。4、處在轉型中的中國鋼鐵企業(yè)，要重新審視鋼鐵流程的功能和價值定位及巨大潛力，靠差異化產(chǎn)品、技術、裝備及管理創(chuàng)新，就能夠構筑新的競爭力，為社會做出更大貢獻。3、新世紀鋼廠應努力提高資源、能源轉化率，建設以鋼廠謝謝！謝謝！演講完畢，謝謝觀看！演講完畢，謝謝觀看！溫燕明

2011年4月萊鋼我國鋼鐵工業(yè)節(jié)能的現(xiàn)狀與發(fā)展前景溫燕明2011年4月萊鋼我國鋼鐵工業(yè)節(jié)能的現(xiàn)提綱一、前言二、我國鋼鐵工業(yè)節(jié)能的現(xiàn)狀

三、我國鋼鐵工業(yè)節(jié)能的潛力四、我國鋼鐵工業(yè)轉型發(fā)展需要創(chuàng)新五、結論提綱一、前言經(jīng)過改革開放30年的艱苦努力，中國鋼鐵工業(yè)實現(xiàn)了跨越式發(fā)展，已成為在國際鋼鐵界具有舉足輕重地位的鋼鐵大國。在歷史新階段，鋼鐵企業(yè)面臨著轉型發(fā)展的沉重壓力和歷史機遇，需要深入研究、利用鋼鐵流程自身工藝特點和優(yōu)勢，從能量流、能流量網(wǎng)絡優(yōu)化的新視角深入挖掘節(jié)能潛力，依靠裝備技術、工藝技術、管理技術創(chuàng)新，提升系統(tǒng)能效，實現(xiàn)節(jié)能減排、環(huán)境友好、社會友好的發(fā)展目標。一、前言經(jīng)過改革開放30年的艱苦努力，中國鋼鐵工業(yè)實現(xiàn)了跨越二、我國鋼鐵工業(yè)節(jié)能的現(xiàn)狀

1、我國鋼鐵工業(yè)創(chuàng)造了舉世矚目的生產(chǎn)力我國粗鋼產(chǎn)量已經(jīng)連續(xù)14年據(jù)世界第一位。新世紀以來，我國鋼鐵工業(yè)進入了連續(xù)10年的高速發(fā)展期，依年均18.5％的增長速度，于2009年達到5.68億噸。人均產(chǎn)鋼量超過420kg，超過了工業(yè)化國家人均300kg的用鋼水平和供鋼水平。今年全國粗鋼產(chǎn)量預計將突破6億噸。1980～2008中國鋼鐵產(chǎn)量二、我國鋼鐵工業(yè)節(jié)能的現(xiàn)狀1、我國鋼鐵工業(yè)創(chuàng)造了舉世矚目的目前中國鋼鐵產(chǎn)量已經(jīng)遠超排名其后的日本、俄羅斯、美國、印度、韓國、德國、烏克蘭、巴西、土耳其等9國產(chǎn)量的總和。至2009年，建國60年來，中國鋼鐵產(chǎn)量從占全世界的0.1%提高到46.56％，取得巨大進步和成就。目前中國鋼鐵產(chǎn)量已經(jīng)遠超排名其后的日本、俄羅斯、美國2、我國鋼鐵工業(yè)取得節(jié)能減排豐碩成果我國鋼鐵企業(yè)通過生產(chǎn)流程的工藝結構調整，淘汰落后工藝，優(yōu)化用能結構及節(jié)能新技術的開發(fā)應用，實現(xiàn)了能源消耗大幅下降。2005年噸鋼綜合能耗比1990年下降了54.1％，至0.741tce/t；2005年以后，電的折標系數(shù)改用“電熱當量值”后，噸鋼可比能耗由0.714tce/t降低到2009年的0.595tce/t。2、我國鋼鐵工業(yè)取得節(jié)能減排豐碩成果我國鋼鐵企業(yè)通過50

我國鋼鐵企業(yè)節(jié)能降耗的歷程注：2000年以后僅為重點大中型鋼鐵企業(yè)的統(tǒng)計數(shù)據(jù)。1980-2005電力折算系數(shù)為0.404

kgce/kWh；2006-2009電力折算系數(shù)為0.1229kgce/kWh。

中國鋼鐵工業(yè)噸鋼綜合能耗的變化7

我國鋼鐵企業(yè)節(jié)能降耗的歷程注：2000年以后僅為重點大中我國大中型鋼鐵企業(yè)的能耗水平已經(jīng)達到歐盟鋼鐵企業(yè)的水平，國內一些先進的大型鋼鐵聯(lián)合企業(yè)的主體指標已達到或接近世界先進水平。我國大中型鋼鐵企業(yè)的能耗水平已經(jīng)達到歐盟鋼鐵與此同時，我國鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)取水量（噸鋼耗新水）、外排廢水量和生產(chǎn)水重復利用率等指標明顯改善。

2002年至2009年，噸鋼耗新水由15.58t降低到4.43t、噸鋼外排廢水由10.97t降低到1.69t、水的重復利用率由90.56％提高到96.9％；我國重點大中型鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)取水量、外排廢水量和生產(chǎn)水復用率的變化與此同時，我國鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)取水量（噸鋼耗新水）、主要污染物排放明顯降低，噸鋼工業(yè)粉塵由2.858kg降低到0.743kg、噸鋼COD排放由0.556kg降低到0.073kg。主要污染物排放明顯降低，噸鋼工業(yè)粉塵由2.858三、我國鋼鐵工業(yè)節(jié)能的潛力1、我國鋼鐵工業(yè)節(jié)能進程回顧中國鋼鐵工業(yè)的節(jié)能降耗發(fā)展歷程，大致經(jīng)歷了三個階段。第一個15年，主要著重第一、二載能體的工序節(jié)能、單體設備節(jié)能；第二個15年，主要著重以流程優(yōu)化為主的系統(tǒng)節(jié)能，包括連鑄、噴煤、一火成材、三干一電等新工藝，以及淘汰落后工藝及裝備，采用能源的“梯級利用、高效轉化”等措施；我們分析，下一個15年應是能源高效轉化，能量流智能調度、集成匹配優(yōu)化，以能源價值最大化為目標的能源結構、用能方式系統(tǒng)優(yōu)化的新階段。三、我國鋼鐵工業(yè)節(jié)能的潛力1、我國鋼鐵工業(yè)節(jié)能進程2、我國鋼鐵企業(yè)流程節(jié)能潛力分析在鋼鐵生產(chǎn)的高溫物料流程中，各種工業(yè)爐窯的熱效率均低于70%。五個中高溫平臺有一半以上保溫設施簡陋，大量熱能散失；五個降溫期中有四個降溫過程中的熱量絕大部分未回收，一個過程的熱量回收率不到30%。整個流程中近70%的能源處于散失狀態(tài)。原燃料處理工序煉鐵、煉鋼工序熱軋工序冷軋工序溫度粉礦石熟料焦炭鑄坯熱軋帶卷酸洗帶卷冷軋帶卷煉焦加熱爐退火爐鐵水鋼水2、我國鋼鐵企業(yè)流程節(jié)能潛力分析在鋼鐵生產(chǎn)的高溫物從能源轉化功能的角度系統(tǒng)分析鋼鐵流程中的能量流代謝過程，能源利用的潛力依然很大：冶金生產(chǎn)過程中消耗的有效能量僅占28.3％，而轉化為余熱余能的占71.7％，達到14.34GJ/t鋼材，折合490kgce/t鋼材。從能源轉化功能的角度系統(tǒng)分析鋼鐵流程中的能量流代謝過過去，國內鋼鐵企業(yè)關注工序能耗的下降，特別是一、二類載能體單耗的下降，也關注了過程余熱余能的回收利用。但在余熱余能的高效轉化、余熱余能回收的高效利用方面關注度不夠，潛力依然很大。

余熱資源種類過去，國內鋼鐵企業(yè)關注工序能耗的下降，特別是

而國外先進國家對余熱余能資源（包括副產(chǎn)煤氣）的回收率已達到90％以上，如日本新日鐵達到了92％。新日鐵的節(jié)能進程如下：而國外先進國家對余熱余能資源（包括副產(chǎn)煤氣）的回（1）長期以來，我們一直關注鋼鐵流程的產(chǎn)品形成技術的開發(fā)和主流程的資源保證及管理，而較忽視產(chǎn)品形成過程中能質轉化價值及技術的開發(fā)和管理，忽視能質轉化及傳遞、使用過程的耦合匹配，恰恰是這些能質轉化技術直接涉及資源、能源的高效利用和轉化，因而造成過程運行成本高、效率低、污染重，其實質是資源、能源的流失。我們分析影響節(jié)能的主要因素包括以下幾點：（3）鋼鐵企業(yè)余熱余能資源載體多樣、分布分散、衰變快、不可儲存、穩(wěn)定性差、數(shù)量和質量差別大，集中回收利用難度大。（2）鋼鐵流程各生產(chǎn)工序基本上都是余熱余能的閾值工序，在工序無熱“阱”，工序回收的余熱余能效率低，且數(shù)量不足。（4）鋼鐵企業(yè)傳統(tǒng)的余熱余能回收方式忽視回收能的質量，以熱風、熱水、蒸汽等為工質形式，回收效率低，且受能量品質低、衰變快、不穩(wěn)定、用戶不匹配等因素影響，能源利用效率很低，甚至造成回收后又放散的無效狀態(tài)。（1）長期以來，我們一直關注鋼鐵流程的產(chǎn)品形成技術的開發(fā)（5）鋼鐵企業(yè)以鋼鐵產(chǎn)品生產(chǎn)為主的工藝，能量指標體系設置裕度大，指標優(yōu)化技術落后，能量輸送、轉化、使用時耗損大，缺少集成優(yōu)化智能控制手段。（7）鋼鐵企業(yè)是化石能源－煤的清潔氣化工藝，其焦爐煤氣、高爐煤氣、轉爐煤氣均是優(yōu)質化工合成原料資源，其合成功能的開發(fā)，可大大降低化學工業(yè)氣體合成的成本，鋼鐵工業(yè)也可為社會的可持續(xù)發(fā)展提供新價值和資源。（6）余熱余能回收利用的理論研究滯后，能源高效利用高效轉化的關鍵裝備技術、工藝技術和管理技術依賴進口，缺乏集成創(chuàng)新?；厥諢崮苜H值嚴重、能效低，甚至還有大量高、中、低品位余熱余能尚沒有形成有價值回收利用的手段。（5）鋼鐵企業(yè)以鋼鐵產(chǎn)品生產(chǎn)為主的工藝，能量指標3、我國鋼鐵企業(yè)能源配置、能源管理潛力（1）鋼廠用能以煤炭為主,占83.49％，大量使用蒸汽作為傳熱介質，導致過程能量損失嚴重。如某鋼鐵企業(yè)使用蒸汽狀況：每年產(chǎn)生及消耗蒸汽500余萬噸，折合55萬噸標準煤；其構成為：0.8～1.35MPa僅占22％、0.5～0.8MPa占37％、0.3～0.5MPa占28％、小于0.3MPa的還有13％。從蒸汽管網(wǎng)1.4MPa到用戶通過減壓降至0.5MPa，火用損失達12.8％以上?？梢娔茉崔D化效率低、使用效率低，優(yōu)化提高能效的潛力巨大。我國鋼鐵企業(yè)在用能結構、用能管理方面還存在很大潛力，主要表現(xiàn)在：0.3-0.5MPa0.5-0.8MPa0.8-1.35MPa《0.3MPa《0.3MPa0.8-1.35MPa0.5-0.8MPa0.3-0.5MPa按用戶蒸汽壓力需求（按個數(shù)）按用戶蒸汽壓力需求（按用汽量）3、我國鋼鐵企業(yè)能源配置、能源管理潛力（1）鋼廠用（2）鋼廠在能源介質配置、轉化、使用、回收再利用等環(huán)節(jié)，大量存在能量、能質、能級用戶不匹配和高質低用、低質不用的問題，遠未實現(xiàn)“分配得當、各得所需、溫度對口、梯級利用”。高品質蒸汽節(jié)流減壓為低品質蒸汽使用用燃氣干燥物料用高品質燃氣烘烤焦爐煤氣與高爐煤氣混合用于工藝加熱蒸汽噴射抽真空精煉水淬高溫爐渣高溫煙氣濕法除塵等存在的問題有：（3）能源流遠未實現(xiàn)“動態(tài)、有序、高效”運行。能量流從“無序”到“有序”，管理潛力很大。并且工藝過程指標裕度大，轉化效率低、回收能質低、用戶不匹配，系統(tǒng)能效潛力很大。（2）鋼廠在能源介質配置、轉化、使用、回收再利用等環(huán)節(jié)四、我國鋼鐵工業(yè)轉型發(fā)展需要創(chuàng)新1、創(chuàng)新鋼鐵裝備技術、工藝技術、管理技術鋼鐵企業(yè)的生產(chǎn)過程實質上是物質、能量及相關信息的流動、演變過程，其動態(tài)運行過程的物理本質是：物質流（主要是鐵素流）在能量流（主要是碳素流）的驅動下，按設定的“程序”，沿著特定的“流程網(wǎng)絡”作動態(tài)－有序運行，是鐵素物質流和碳素能量流在全流程范圍內形態(tài)演變的持續(xù)表征。這就需要我們以鐵素物質流同樣的重視程度深層次研究能量流的高效轉換和全價值開發(fā)。四、我國鋼鐵工業(yè)轉型發(fā)展需要創(chuàng)新1、創(chuàng)新鋼鐵裝備技術、工藝鋼鐵制造流程是開放的、非平衡的、不可逆的耗散過程。鋼鐵流程的價值在于鐵素流是增值過程、能量流是耗散過程，其價值在于防止和減少能量的貶值和耗散。優(yōu)化鋼鐵流程就要致力于物質流、能量流耗散最小化和效率最大化。要追求提升系統(tǒng)能效為目標的“動態(tài)有序、連續(xù)緊湊、高效轉化、耦合匹配”的新流程技術集成。因此，要通過對組成流程的“三傳一反”裝置高效化來實現(xiàn)工序功能的解析優(yōu)化；要通過降低流程過程裕度及采用界面技術的協(xié)同優(yōu)化，實現(xiàn)系統(tǒng)能效提升；要通過能源介質及物質流和工序之的間耦合匹配、集成重構、網(wǎng)絡優(yōu)化，來實現(xiàn)集成能效提升。鋼鐵制造流程是開放的、非平衡的、不可逆的耗散過程。鋼鐵鋼界面“一罐到底”模式：200t以上鐵水罐（一罐到底）模式，脫硫模式下鐵水入轉爐溫度可以達到1350℃，可多吃廢鋼約40kg/t鋼，降低噸鋼能耗約23kgce。鐵鋼界面“一罐到底”模式：200t以上鐵水罐（一

余熱余能的回收與利用技術余熱余能的回收與利用技術開發(fā)原燃料預處理技術強化過程節(jié)能開發(fā)原燃料預處理技術強化過程節(jié)能能源管理體系及能源管控中心：實現(xiàn)鋼鐵制造流程能源流網(wǎng)絡化高效集成運行。以能源體系文件化運行和能源中心為載體，提高能源流網(wǎng)絡目標優(yōu)化的符合性、可靠性、及時性、有效性。實現(xiàn)能源介質優(yōu)化節(jié)能、工藝創(chuàng)新節(jié)能、能源結構優(yōu)化節(jié)能、管理優(yōu)化節(jié)能的最佳綜合目標，追求系統(tǒng)能效。在更高層次上建設第三代鋼廠，使鋼廠產(chǎn)品制造功能、能源轉換功能、廢棄物消納和資源化三大功能，得以充分發(fā)揮。實現(xiàn)物質流、能源、信息流的“動態(tài)有序、緊湊連續(xù)、高效集成、耦合匹配”。能源管理體系及能源管控中心：實現(xiàn)鋼鐵制造流程

從靜態(tài)優(yōu)化到動態(tài)優(yōu)化，在線即時優(yōu)化；從過程局部優(yōu)化到系統(tǒng)集成優(yōu)化；從人工操作優(yōu)化到智能軟件在線優(yōu)化；從單項優(yōu)化到跨品種、區(qū)域轉化優(yōu)化；從局部目標優(yōu)化到綜合總體目標優(yōu)化；從開環(huán)優(yōu)化到閉環(huán)智能優(yōu)化。能源管控中心:鋼鐵流程能量流全過程優(yōu)化、集成、智能控制，建立能量流網(wǎng)絡。實現(xiàn)能源流可視化、過程集成優(yōu)化、操控智能化。從靜態(tài)優(yōu)化到動態(tài)優(yōu)化，在線即時優(yōu)化；能源管2、創(chuàng)新鋼鐵企業(yè)分布式發(fā)電運行模式對余熱余能的利用，主要有兩種方式，一是熱利用，二是動力利用。對于熱利用，已經(jīng)得到了較好的開發(fā)，但由于鋼鐵流程中熱量總體過剩，并且熱利用的途徑已非常有限，因此需要考慮動力利用，若將其轉化為電能，則可擴大其利用途徑。改變將余熱余能低效回收轉化為低品質蒸汽、熱水等低火用值工質，不易集中高效和匹配耦合使用的回收方式，通過建設分布式電站，將不同種類余熱余能轉化為統(tǒng)一形式的高能級的電能，就近回收，就近輸送，就近使用，余熱余能轉化效率高、輸送效率高、使用效率高。余熱余能發(fā)電應追求效益規(guī)模。2、創(chuàng)新鋼鐵企業(yè)分布式發(fā)電運行模式對余熱余能的利用，目標：實現(xiàn)鋼廠用電自給。能源使用：溫度對口、梯級利用、能級匹配、高效回收。能源優(yōu)化：高質高用、等效替代、職能集成、系統(tǒng)能效。經(jīng)測算，按照目前已經(jīng)成熟的工藝技術水平，年產(chǎn)1000萬噸規(guī)模鋼鐵企業(yè)余熱余能回收發(fā)電量可達到41.61億kWh。年產(chǎn)1000萬噸規(guī)模的鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)流程

目標：實現(xiàn)鋼廠用電自給。經(jīng)測算，按照目前已經(jīng)成若進一步挖掘鋼鐵企業(yè)余熱余能發(fā)電的潛力，通過新工藝技術的開發(fā)應用，可以回收利用球團、燒結礦、焦爐荒煤氣、冶金渣、低溫煙氣等的余熱進行發(fā)電，則建設鋼電聯(lián)產(chǎn)企業(yè)，實現(xiàn)用電完全自給甚至外供將會成為現(xiàn)實。發(fā)電方式計算標準發(fā)電量/億度干法TRT發(fā)電噸鐵發(fā)電45kWh4.05高溫高壓CDQ發(fā)電噸焦發(fā)電150kWh5.1燒結礦發(fā)電噸礦發(fā)電20kWh2.06轉爐煙道余熱蒸汽回收發(fā)電按噸鋼回收蒸汽90kg，發(fā)電12kWh1.20燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電500MW燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組29.20合計41.61

目前日本鋼鐵企業(yè)已經(jīng)基本上做到了這一點：根據(jù)2007年9月28日《第二屆中日節(jié)能環(huán)保綜合論壇》的資料介紹，新日鐵余熱發(fā)電占總用電量22％，副產(chǎn)氣體發(fā)電占74％，外購電10％，外供電6％，基本實現(xiàn)自給。濟鋼2009年自發(fā)電量達到30億度，自用電率達到65％以上，實現(xiàn)了余熱余能的初步高效轉化。若進一步挖掘鋼鐵企業(yè)余熱余能發(fā)電的潛力，通過新工藝技濟鋼發(fā)電機組分布圖3800m3煉鐵冷軋廠1750m3煉鐵焦化廠150t轉爐120t轉爐熱軋廠寬厚板廠中厚板廠球團廠320燒結濟鋼分布式發(fā)電布置圖爐渣余熱回收發(fā)電3800TRT發(fā)電余熱蒸汽發(fā)電加熱爐余熱蒸汽發(fā)電燃氣蒸汽發(fā)電干熄焦發(fā)電1750TRT發(fā)電上升管余熱發(fā)電球團余熱回收發(fā)電煙道余熱發(fā)電煙道余熱發(fā)電燒結余熱回收發(fā)電正在實施項目已實施項目圖例濟鋼發(fā)電機組分布圖3800m3冷軋廠1750m3焦化廠1503、創(chuàng)新長壽命周期清潔產(chǎn)品結構，使行業(yè)質升量降，提高行業(yè)綠色度目前及今后較長一段時期，與其它材料相比，鋼鐵材料無論是在其性能還是其回收利用率等方面，仍然具有不可替代的優(yōu)勢，鋼鐵產(chǎn)品仍然是社會發(fā)展所必選和優(yōu)選的材料。各種材料的回收利用率（%）鋼鐵材料的性能指標3、創(chuàng)新長壽命周期清潔產(chǎn)品結構，使行業(yè)質升量降，提高行業(yè)綠色要發(fā)展高強、高品質鋼材，做到用材減量化，促進社會節(jié)能減排的重要措施，如：循環(huán)經(jīng)濟型社