我国炼铁工序能耗现状和节能

我国炼铁工序能耗现状和节能

王维兴   (中国金属学会)

13651002795    yejinbu@126.com

1、     钢铁工业能耗现状

据统计，我国钢铁工业能耗占全国能源总耗的16.2%左右，GDP值占全国3.2%。2011年前5个月重点钢铁企业吨钢综合能耗600.18 kgce/t,比去年同期下降1.01‰

表1    2011年前5个月重点钢铁企业各工序能耗情况     单位：kgce/t

说明：〈1〉因国家将电力析标系数从0.404kgce/度调整为0.1229kgce/度，故造成约17%误差，使能耗指标失去连续性。

     〈2〉2010年全国重点钢铁企业产钢5.40亿吨，比上年同期增长11.09％，但重点大中型企业总能耗2009年度比去年同期仅增长6.81％，说明全行业为节能做出了贡献。

     〈3〉我国有一批企业专业工序能耗达到或接近国际水平。2011年前5个月度工序能耗较低单位：

        烧结工序：湘钢（40.04）。新余（42.16）. 宣钢(42.24)  太钢(45.23) 重钢(46.54) 成钢(46.42) 宝钢八一(40.79)  衡管(47.00) 三钢(47.18) 武钢（47.86）。

        焦化工序: 建龙(61.29) 湘钢（62.83）新余（74.33）柳钢(82.49) 太钢(82.78) 鞍钢（82.29）沙钢(84.11) 三明(89.41)  南钢(89.58) 安钢(93.68)武钢(94.69).

        炼铁工序:。涟钢(336.77)，宣钢(362.27)  太钢(353.81)     邯钢(364.25)，天铁（370.71）， 新余(374.98) 国丰(375.69) 冷水江(382.70)

重钢(383.89) 衡管 (384.04)，日照(384.19) 杭钢(384.33)，建龙(384.34) 张店(384.88).

      〈4〉从表1可看出各企业之间的最高值与最低值工序能耗水平差距很大,说明我国炼铁系统节能的潜力是很大的。

      〈5〉我国已经掌握相关专业先进的节能工艺、技术、装备、以及操作技术。本人认为，不必再向国外购买相关节能技术装备。目前，应加大对先进节能技术装备的推广和提高工作力度。

 2、炼铁系统节能技术和能源管理

      〈1〉节能概念

           节能含义：包括减少浪费和增加回收两个部分。

         ·减少浪费：加强对用能质量和数量的管理。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）。

         ·节能工作目标：提高能源利用效率，降低产品单位能耗

      〈2〉钢铁企业节能工作内容：管理节能、结构节能和技术节能。

         ·管理节能：通过对企业实行现代化管理，建立企业的节能管理部门和工作制度，重点耗能设备的仪器仪表配备、完好率、周检率要达90%以上执行国家和行业的能源统计规范，实行能源定额管理。设立企业能源监管机构（能源处或能源管理中心），最终实现企业的节能目标。

          能源管理中心工作内容是：监测、管理和控制、调整、故障分析诊断，能源平衡等。如能实现企业能源现代化管理，就可以实现节约企业总能耗的５％效果。

         ·结构节能：调整钢铁工业生产工艺技术结构，可以实现节能的效果。如增加炼铁炉料的球团配比，增加喷煤比采用连续铸钢工艺和薄板坯连铸艺，轧钢坯料热装工艺均可以实现节能的效果。2010年重点钢铁企业焦化工序能耗为105.89kgce/t，喷吹煤粉工序能耗在20～35kgce/t，高炉多喷吹煤粉，改变高炉用能结构，少用焦炭。这是炼铁系统结构优化的中心环节。烧结工序能耗为52.65kgce/t，球团工序能耗为29.9kgc多用球团矿，少用烧结，就可减少炼铁的能耗。球团矿含铁品位高于烧结矿，还可以实现提高炼铁入炉矿品位的效果。连续铸钢工艺比模铸节能25%～50%。薄板坯连铸连轧工艺比模铸—开坯—热轧节能70%。连铸坯热装热送和直接轧制可节能35%，实现企业现在化管理，就可以实现节约企业总能耗的５％效果。

 · 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。炼铁系统有几百项单项节能技术。本文只介绍几项重大节能项目。

       干法熄焦技术（CDQ）：可回收红焦显热的80%，可降低焦化工序能耗68kgce/t。同时可提高焦炭质量。高炉煤气压差发电技术（TKT）：可回收高炉鼓风能量的士36%，实现吨铁发电机20 ～35度。采用煤气干法除尘技术之后可提高30%的发电量。烧结矿余热回收技术：可降低烧结工序能耗10kg / t.提高热风温度100⁰，可降低炼铁焦比8～15kgce/t,高炉炼铁入炉矿品位提高1%，降低焦比1.5%，产量提高2.5%,吨铁渣量减少30kg，允许多喷吹煤粉15kg/t煤粉。高炉冷风管道进行保温可提高风温9～17℃，高炉煤气co₂含量升高1%，可降低燃料比20kg/t。生铁含si降低0.1%，可降低焦比4～5kg/t。

 3.钢铁企业应重视可燃气体的综合利用

     〈1〉我国重点钢铁企业用能结构：

          煤炭为69.9%（焦煤和煤粉为47.93%）   动力煤为21.97%

          电力为26.4%       石油类为3.20%     天燃气为0.5%

    〈2〉钢铁企业生产过程中煤气发生量和热值

     · 钢铁企业生产过程中（不包括动力用煤）所用的煤炭有34.12%能值直接转换为可燃煤气（包括：高炉、转炉和焦炉煤气，这部分可燃气体的能值对于钢铁企业节能工作有重大影响（因所占比例很大）。科学、合理、高效地回收和使用这些可燃气体是企业节能工作的重点。

   ·煤气性能

表2     煤气性能

〈3〉钢铁企业煤气使用情况

表3        2010年重点钢铁企业煤气情况

·高煤气发生量大、热值底。采用蓄热式燃烧技术之后，可扩大使用范围。现已有270台蓄热式轧钢加热炉，热风炉采用空气和煤气双预热之后可使用纯烧高炉煤气，实现风温大于1200℃以上。

·焦炉煤气热值高，进行提取H₂处理，或生产二甲醚替代汽油。

·目前，我国大多数中小转炉没有回收转炉煤气，不但浪费能源，还污染环境。转炉煤气热值比高炉煤气高一倍以上，应当用于热风炉烧炉，替代焦炉煤气。我国重点钢铁企业转炉煤气平均回收量低（67m³/t），国外工业发达国在职100m³/t以上，我们应提高回收水平和扩大使用范围。

  ·钢铁企业使用煤气的原则：

不同质量的煤气要得到优化，科学、合理、经济地使用。最大限度地在本企业内各工序中广泛应用。应当取消企业内烧油（石油类）炉窑，向多买煤少买电，不买油的用能源结构方向发展。提高煤气使用效率（也就是提高能源转化率）。煤气→蒸汽→发电的能源转化率在此30%左右。煤气→燃气轮机→发电的能源转化率在内45%左右。所以，煤气去发电的能源转化率总体上能源转化率不高，所以，钢铁企业实在内部煤气用不完的条件下，再去建煤气去发电。一些企业仍在烧油，而将煤气去发电，在经济上是不合算的，也是不科学的。高炉煤气产生量大、热值低，用于去发电是有一定的合理性。

4. 降低炼铁燃料比是钢铁联合企业节能工作的重点

钢铁企业用能结构中有80%以上是煤炭。高炉炼铁能耗占钢铁联合企业能源消耗的49.4%.高炉炼铁用能的78%是来自碳素(即焦炭和煤粉)燃烧.所以, 钢铁联合企业高炉燃料比高低是影响企业节能工作成绩的最大因素.

钢铁联合企业节能的思路是首先要实现减量化用能,可充分体现出节能工作从源头抓起. 降低炼铁燃料比是实现企业减量化用能的最大体现.所以说, 降低炼铁燃料比是钢铁联合企业节能工作的重中之重,必须下大力气抓好此项工作.做好此项工作,节能的效果也是最好.对此,钢铁企业节能工作要有清醒的思路.影响炼铁燃料比的因素是很多,可见表4但是,要结合企业具体情况,抓住主要因素.不可胡子眉毛一起抓，才能见成效.

表4       降低炼铁燃料比(煤比+焦比+小块焦比)的因素

4.1.高炉炼铁是以精料为基础.

精料技术水平对炼铁指标的影响率占70%,高炉操作占10%,现代化管理水平占10%,设备作业占5%,外界因素(动力,供应,上下工序等)占5%.所以,降低炼铁燃料比的重点工作是要坚持精料方针.努力提高入炉矿含铁品位是大方向,但是目前是较难.国内外铁矿石的品位在连年下降.目前,影响我国高炉炼铁生产的最大因素是原燃料质量不稳定,致使高炉生产不稳定.这方面应引起炼铁界的重视.

在高冶炼强度、高喷煤比条件下，焦炭质量水平对高炉指标的影响率在35%。在焦炭指标中M10指标对高炉影响最大,波动0.2%，燃料比变化7kg/t..

注意有害杂质含量对高炉生产的影响。

4.2.高风温的作用

高炉炼铁用能，有19%是由热风炉提供的。高风温对降低燃料比是起到积极作用。风温提供100℃，可降低燃料比8~15kg/t..高风温是廉价的能源，是用45%高炉煤气燃烧得来的，是体现企业能源利用效率高的主要内容，是实现低燃料比的主要措施。炼铁企业要为实现高风温，做出不断的努力。目前，我国风温水平与国际先进水平的差距在100℃左右，且热风炉寿命大多数达不到25年。近年来，我国热风温度不断提高，特别是一些2000M³以上容积的高炉，均实现高风温。2011年前5个月风温水平较高的企业有：太钢1219℃，首钢1215℃，宝钢1210℃，天钢1203℃，攀钢1200℃，济源1194℃，三明1188℃，津西1185℃，重钢1181℃，兴澄1178℃。

目前，我国热风炉存在的主要问题是，提供不了高风温，使用不了高风温。这里有设计（结构、选型、用材）、材质、施工、维护、操作等方面的情况。

4.3.追求低燃料比、经济喷煤比、高经济效益

企业存在的最大价值是要实现效益的最大化,而不是单纯追求某个先进指标。企业应当.追求低燃料比。低燃料比关系到企业的成本和能耗。降低燃料比的因素见表4.要结合企业具体情况，用生产条件论的观点，找出主要矛盾。对于大多数企业来说，影响燃料比的因素是：精料技术水平（焦炭、矿品位）、风温、高炉操作、设备等。2011年前5个月重点企业燃料比为520kg/t.燃料比较低的企业有：宝钢468kg/t,冶钢469 kg/t,首钢471 kg/t,邯钢478 kg/t,兴澄480 kg/t,太钢489 kg/t,马钢492 kg/t,沙钢493 kg/t,青钢497 kg/t,韶钢和柳钢均为500 kg/t,鞍钢501 kg/t.。２０１１年前５个月与２０１０年相比，燃料比降低较多的企业有：重钢降29 kg/t,邯钢降20kg/t,锡钢降17 kg/t南昌和达钢均降14kg/t,承钢降9 kg/t,敬业和衡管均降8kg/t,首钢、武钢和太钢均降7kg/t,天铁、凌钢、淮特、济源、和石横均降6kg/t。

要追求经济喷煤比。提高喷煤比后，燃料比不再升高，这个喷煤比，就是经济喷煤比。喷煤有较好的经济效益，但不是最高喷煤比，就会有好的经济效益。我们希望采购的煤粉质量要好。煤粉的灰分含量要小于焦炭含量。还希望煤粉的有害杂质含量要低，含碳量要高。这样，煤粉对焦炭的置换比可在１,０以上。要充分发挥出喷煤的优势。要用系统工程的观点去分析。宝钢高炉可以喷260kg/t以上的煤粉，但这时高炉煤气热值要低于800大卡/立方米。炼铁用的碳素能值会有34%转换为煤气。低热值煤气在企业内不好利用。为保证煤气有一点利用价值，宝钢将喷煤比定在200kg/t,左右。在当前原燃料条件下，宝钢追求燃料比（468kg/t），将喷煤比降低到16１kg/t. 2011年前5个月与２０１０年相比，重点企业中有12个企业是通过降低喷煤比，实现降低燃料比,祥见表5.

表5     部分企业燃料比、煤比、风温、矿品位变化情况

上述企业降低燃料比，还有焦炭和烧结矿质量变化、高炉操作等其他因素。

５．建立现代企业管理制度的重要作用

管理和技术是钢铁企业行走的两个轮子，两个轮子运行不同步会使钢铁企业行动来回扭摆，或划弧运动。钢铁企业的现代化企业管理也是一门科学，属于管理学，也有一整套的科学技术内容，

5.1.要实现标准化、规范化、数字化管理。建立健全各项规章制度，有合理的考核办法。用制度管人，消除人为因素的影响。让每个职工充分发挥出积极性、创造性、主动性和约束性。实现企业内该谁管的事，就应谁去管。不出现干部管理的缺位、越位、不到位、失职行为等。

目前，企业出现的干部每天都在忙于事务性工作，主要精力在维持简单再生产，是企业粗放式经营的表现。

5.2.抓好企业技术创新工作

技术创新是企业生存和发展的灵魂。要把企业的主要科技人员放在技术中心，搞技术研究和产品开发。技术中心的科技人员不能成为生产的救火队。企业在人、财、物等方面要向技术中心倾斜。实现创新技术和新产品是应用一代、使用一代、储存一代。有企业发展的后劲。

5.3.建立企业三总师工作制度

钢铁联合企业应设立总工程师、总会计师、总经济师，分别负责管理企业的技术、生产、财务、经济运行工作。董事长、总经理主要工作是出主意和用好人；抓企业发展规划、产品结构调整、新产品开发等战略性工作。二级管理干部抓战术工作，完成具体年度计划任务，生产运行的调整，各技术经济指标的实现。

充分利用好建立的ERP系统。早7点前，将企业前一天生产指标均能展示出来。在合理范围内的数据为绿色，超过正常值得为红色。大家在企业内部网上均能见到。早调度会，只说出现红字的原因，以及尽快变绿的措施。

5.4.将炼铁系统统一管理

烧结、球团、焦化、炼铁二级单位均由炼铁厂管理。炼铁对原燃料采购应有一定语话权。因为，一切最终考核的目标是炼铁指标和成本。所以，大家均要做好为炼铁服务。可减少二级单位管理干部，也不必在调度会议上当裁判员。

5.5.稳定是生产的灵魂，稳定会出高效益

目前，我国钢铁企业出现的最大问题是，原燃料质量不稳定，高炉生产不稳定。大量工作是在打补丁，采取应急措施，不能按常规组织生产。这样工作，企业的效益也受影响。企业要稳定，先要原燃料质量和供应数量稳定。企业要建立稳定的原燃料供应基地。与上家有紧密的联系（投资，入股，联营等）。建立有一定规模的原料场。在原料场内对原燃料混均。

生产组织不放卫星，不表扬某个英雄工长，要表扬英雄集体。钢铁企业生产要打团队精神，团结协作，统一目标，不能搞分散主义。不能只表扬降低采购成本，而还要考核高炉指标。这是不科学的。要将技术，经济，管理三结合，用系统工程方法进行具体分析研究，提出一个合理、经济、科学的采购方案。