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1、我国钢铁工业能耗现状和节能潜力分析王维兴（中国金属学会 北京 100711）近年来我国钢铁工业节能减排工作取得了显著的成绩。2009年全国重点钢铁企业钢产量为4.659亿吨，2005年为2.9939亿吨，2009年钢产量比2005年增长68.96%；2009年全国重点钢铁企业能源消耗总量为23832万吨标准煤，2005年为19427万吨，2009年能源消耗比2005年增长22.67%。这表明，全国重点钢铁企业能源消耗总量增幅要比钢产量增幅低46.29%。这说明，钢铁工业节能工作取得了显著的成绩。2009年全国重点钢铁企业吨钢综合能耗由2005年的694kgce/t,降到2009年的619.43
2、 kgce/t,，下降10.74%，相应各工序能耗均有不同程度的下降。全国重点钢铁企业各主要生产工序能耗情况见表1。表1 重点钢铁企业各主要生产工序能耗情况 单位：kgce/t年吨钢综合能耗吨钢可比能耗烧结球团焦化炼铁转炉电炉轧钢2005694714.1264.8339.96142.21456.7936.3496.9376.222006645623.0455.6133.08123.11433.089.0981.2664.982007628614.6155.2130.12121.72426.846.0381.3463.082008629.93609.6155.4930.49119.97427.7
3、25.7480.8159.582009619.43595.3854.9529.96112.28410.653.2472.5257.665年增减-74.57-118.74-9.88-10.00-29.93-46.14-33.10-133.76-32.722010年前5个月608.44588.3954.3029.89110.57409.551.2471.0861.65我国于2005年将电力折标准煤系数由0.404kgce/kwh,调整为0.1229 kgce/kwh，使我国钢铁工业能耗指标与国外企业出现不可比，也使企业内部历史数据存在不可比性。为便于比较，2005年的数据已按0.1229 kgce
4、/kwh折标准煤系数进行调整。从2006年起转炉工序能耗中不再计算炉外精炼部分的能耗。所以，2007年与2006年转炉工序能耗数值下来较多。从表1可看出，近五年我国重点钢铁企业各主要生产工序能耗均得到不同程度的下降。降幅最大的工序是电炉工序，主要是因我国电炉生产中使用热铁水的比例不断增加，由2005年的311kg/t增加到2009年的484kg/t，使电炉工序能耗下降133.76kgce/t。从表1还可看出，进入2010年我国重点钢铁企业能耗得到进一步普遍下降，说明钢铁企业加大了节能工作力度，不断取得新进展，为我国节能减排做出新贡献。1 我国重点钢铁企业能耗情况1.1我国钢铁企业的能源利用水平
5、发展不平衡,一批企业能耗指标达国际先进水平,但也有落后产能存在, 能耗指标落后.目前，我国钢铁工业是处于不同层次、多种结构、各种生产技术经济指标共同发展阶中国有800多家钢铁企业, 重点钢铁企业有105家,钢产量占全国的82.06%.近年来,非重点铁企业的发展速度高于重点钢铁企业.使我国钢铁产业集中度不断下降. 重点钢铁企业的能耗水平基本上可以代表我国钢铁企业的能源利用基本情况.重点钢铁企业之中有三分之一的钢铁企业的技术装备水平达到国际水平,宝钢,首钢,鞍钢,武钢,天管等企业的部分技术装备已达到国际先进水平,他们的相关工序能耗也已达到或接近国际先进水平.但是,我国仍有一批应淘汰的落后技术装备在
6、生产. 钢铁企业之间能耗水平有较大的差距,详见表2.表2 2010年前4个月 重点钢铁企业各主要生产工序能耗情况 单位：kgce/t吨钢综合能耗吨钢可比能耗烧结球团焦化炼铁转炉电炉轧钢先进值东北特钢297.28天管384.90太钢41.78首钢16,08鞍钢65.70新余359.60青钢-12.80韶钢28.11新兴铸管36.19最高值721.14710.6578.9351.88255.51528.7430.28221.22459.711. 2.我国重点钢铁企业能耗水平与国际先进水平相比,差距在10%15%我国钢铁企业之间技术装备水平,产品结构,生产条件,生产规模,企业现代管理水平,以及装备容
7、量等方面均存在较大的差距.所以,钢铁企业之间能耗水平差距也较大.这也说明我国钢铁企业节能工作尚有一定的潜力.总体评价,我国重点钢铁企业能耗水平与国际先进水平相比,差距在10%15%.存在差距的主要原因有:中国铁钢比高(2009年中国铁钢比为0.94,比国外高约0.51,是我国吨钢综合能耗高的主要原因),冶金装备平均容量偏小(使吨钢综合能耗高出约5080kgce/t),生产工艺流程不尽科学,炼铁原燃料质量较差(特别是焦炭质量),造成高炉燃料比高(包括热风温度比国外低100150),产品结构不合理,企业现代化管理水平低等.1.3. 近年重点钢铁企业节能工作取得显著成绩近年重点钢铁企业节能工作取得显
8、著成绩,主要表现是:重点钢铁企业吨钢综合能耗,各工序能耗历年均在不断下降,创出历史最好水平,详见表1;一批企业的相关工序能耗达到或接近国际先进水平, 2010年前5个月重点钢铁企业之中，炼铁工序能耗有20个企业能耗低于400kgce/t,先进值的企业有：新余358.64 kgce/t,太钢368.64 kgce/t,宣钢363.32 kgce/t,国丰375.94 kgce/t,湘钢383.99 kgce/t,冷水江385.37 kgce/t,石钢385.65 kgce/t,唐钢387.14 kgce/t等。转炉工序由22个企业实现了负能炼钢，先进值的企业有：太钢-12.96kgce/t,天钢
9、-12.41 kgce/t,沙钢-11.55 kgce/t,青钢-12.75 kgce/t,重钢-10.05 kgce/t等。烧结工序由13个企业能耗低于50.00 kgce/t,先进值的企业有：新余43.51 kgce/t,太钢42.06 kgce/t,宣钢42.33 kgce/t,三明46.08 kgce/t,青钢46.08 kgce/t,等。2009年重点钢铁企业高炉技术经济指标创出历史最好水平.如入炉焦比为371kg/t,喷煤比为147 kg/t,热风温度为1158等.为炼铁工序能耗的降低创造出有利条件.2010年前5个月重点钢铁企业转炉煤气回收量为79m3/t,比上年提高4 m3/t
10、,太钢达128 m3/t，促进了重点钢铁企业转炉工序能耗创出历史最好水平.。重点钢铁企业二次能源回收利用取得新进展：高炉煤气压差发电装置（TRT）已得到普及, 全国有600多台。京唐公司曹妃甸5500m3高炉煤气采用干法除尘，TRT吨铁发电量达48。8kwh,是技术创新取得的新成就,达到国际领先水平。投产和在建的干法熄焦装置（CDQ）有近100套,处理焦炭能力约1亿吨/年。已开发出高压高温的CDQ。马钢，济钢，宝钢等企业已建成几十套烧结余热回收装置,提高了二次能源回收利用水平。首钢，宝钢，鞍钢，包钢等十几个企业建设了CCPP煤气发电设备,有效地提高企业能源利用效率。2010年前5个月重点钢铁企
11、业高炉煤气放散率为5.02%,焦炉煤气放散率为1.43%,创出历史最好水平,促进了企业二次能源回收利用水平的提高.我国开发成功高炉和转炉煤气干法除尘技术,并得到大力推广,已在首钢京唐钢铁公司曹妃甸5500m3高炉采用，有较好的节能和节水的效益.2. 钢铁企业节能潜力分析2.1.钢铁工业节能工作重点在炼铁系统据统计, 炼铁系统(包括烧结,球团,焦化,高炉四个工序)能耗占钢铁联合企业总能耗70%,生产成本占55%60%,污染物排放占约70%.所以说, 炼铁系统要承担钢铁联合企业的节能减排,降低生产成本,实现生产过程的环境友好的任务.钢铁联合企业各生产工序能耗占企业总能耗的比例见表3.表3 各工序能
12、耗占联合企业总能耗比例工序烧结球团焦化炼铁转炉电炉轧钢动力比例 %7.41.215.549.45.93.69.67.5首钢京唐钢铁公司曹妃甸5500m3高炉采用一系列先进的节能技术设备(实现上百项技术创新和专利)大大促进了全公司节能减排进步.该高炉2010年3月多项技术经济指标达到国际领先水平,详见表4.表4 曹妃甸5500 m3高炉指标系数t/ m3d焦比kg/t煤比kg/t燃料比kg/t入炉矿品位，%富氧率%风温炉顶压力Mpa炉顶温度渣铁比kg/t净煤气含尘，mg/ m3工序能耗kgce/tTRT发电量，kwh/t设计指标2.3290200490613.513001502002502505
13、404452010年3月份2.37269.5175481603.8613001572802802337348.82009年全国重点钢铁企业炼铁工序能耗为410.65kgce/t,比上年下降5%,创出历史最好水平.主要原因是与上年度相比，高炉燃料比下降12kg/t,焦比下降22kg/,风温提高25.有14个企业高炉燃料比下降大于30kg/t,详见表5.表5 2009年部分企业高炉燃料比与上年度相比下降情况 单位:kg/t企业略阳沙钢柳钢广钢徐州酒钢龙门冶钢锡钢石钢昆钢萍钢新余青钢燃料比降6257554447383735353334333830焦比降557310954131263231452752
14、493366煤比升-716541082-12-5-410-61816-536风温升,85664-26948820391775345近几年,武钢按技术措施和管理措施并重的原则,在产量和产值快速增长的同时,通过采用各种先进的生产和节能工艺技术装备,使单位产品综合能耗连年下降,2010年前5个月达632.03kgce/t,企业经济效益不断提高.太钢近年来积极采用各项先进的节能技术设备,建设4700m3高炉,7.63米焦炉,660m2烧结机等.二次能源回收设备,如CDQ,TRT,烧结余热回收,CCPP煤气发电,煤脱湿技术,蓄热式燃烧技术,高炉富氧大喷煤技术,热风炉高风温等.近年来,太钢炼铁,炼钢等工序
15、能耗均居国内先进水平, 2010年前5个月炼铁工序能耗为368.64 kgce/t,转炉工序能耗为-12.96 kgce/.2.2.钢铁工业节能思路第一,实现减量化用能,体现出节能工作要从源头抓起.钢铁企业减量化用能工作重点是,降低能源亏损(由7%降到5%以下),降低炼铁燃料比(由550kg/t降到500kg/t以下).表5数据说明,2009年全国重点钢铁企业炼铁工序为实现钢铁工业减量化用能作出了贡献. 表6为降低炼铁燃料比的技术措施.表6 降低炼铁燃料比(煤比+焦比+小块焦比)的技术措施项目变动量燃料比变化项目变动量燃料比变化入炉品位+1.0%-1.0%-1.5%风温1150+100-8Kg
16、/t烧结矿FeO1.0%1.5%10501150+100-10Kg/t烧结矿碱度0.1(倍)3.0%3.5%9501050+100-15Kg/t熟料率+10%-4%5%950+100-20Kg/t烧结矿5mm粉末10%0.5%顶压提高10KPa-0.3%-0.5%矿石金属化率+10%-5%-6%鼓风湿度+1g/m+1Kg/t焦炭M401%-5.0Kg/t富氧1%-0.5%M10-0.2%-7.0Kg/t生铁含Si+0.1%+45Kg/t灰份+1.0%+1.0%2%煤气CO2含量+0.5%-10Kg/tS份+0.1%+1.5%2%渣量+100Kg/t+40Kg/t水份+1%+1.1%1.3%矿石
17、直接还原度+0.1+8%粒度5mm+7%+1.6 Kg/t炉渣碱度0.1(倍)3%入炉石灰石+100Kg+6%7%炉顶温度+100+30Kg/t碎铁+100Kg-20-40Kg/t焦炭CRSCSI+1%+1%-5%-11%+2%-3%矿石含硫+1%+5%烧结球团转鼓+1%-0.5%第二,实现提高能源利用效率.主要是体现在要充分合理科学利用好企业产生的副产煤气.钢铁企业生产用煤的能量有34%会转换为副产煤气(高炉,转炉,焦炉煤气).这体现出钢铁工业有能源转换功能.用好煤气就是提高能源利用效率.首先要不放散或少放散副产煤气(2010年前5个月重点钢铁企业高炉煤气放散率降为5.02%,焦炉煤气放散率
18、为 1.43%,为历史最好成绩水平),然后是把煤气充分地在本企业内得到利用,企业内部取消一切燃油和烧煤的炉窑,把富余的焦炉煤气喷入高炉,降低炼铁燃料比,而不是用于发电. 企业内的副产煤气,内部实再用不完,才去用于发电.煤气用于发电的能源利用效率在30%45%,能源利用效率低,对企业经济性是不合适的.煤气发电投资高,运行费高,电上网对企业对经济是不利的.第三.提高二次能源回收利用水平. 二次能源是指企业生产过程中产生的余压,余热,余能.扣除副产煤气, 二次能源回量占企业总用能的15%.对二次能源进行回收利用主要是依靠添加节能设备,如TRT,CDQ,烧结余热回收,焦炉煤气上升管热量回收,炉渣显热回
19、收等.2.3.钢铁企业节能技术第一. 管理节能钢铁企业实现现代化管理后,可以实现降低企业总能够的5%.具体内容有:企业能源有专人和部门管理.专职人员有较高的业务素质和管理水平;. 企业能源仪器仪表配备率.完好率,周检率要达标; 企业能源统计规范,及时,科学,执行国家和行业各能源介质折标煤系数规定; 企业实行能源定额制管理制度.; 编制钢铁企业能源发展规划(要与企业发展规划相衔接); 建立企业能源管理中心等.宝钢建立企业能源管理中心,实现降低企业总能耗5%;马钢建立企业能源管理中心,能耗降低7%.第二. 结构节能钢铁企业通过调整产品结构,优化用能结构,优化炼铁炉料结构,提高钢锭热送热装比,优化钢
20、铁生产流程,实现生产过程的连续化,紧凑化,高效化等措施均会有结构节能的效果. 高炉炼铁多喷煤,代替焦炭,可以实现炼铁系统节能(焦化工序能耗为112 kgce/t,喷煤工序能耗为2035kgce/t,.一顿煤粉代替一顿焦炭, 炼铁系统降低能耗约90 kgce/t).体现出用能结构的节能效果. 高炉炼铁炉料结构优化的方向是提高球团矿配比(烧结工序能耗为56 kgce/t, 球团工序能耗为30 kgce/t, 一顿球团代替一顿烧结, 炼铁系统降低能耗约26kgce/t) 钢锭热送热装比冷装节能65%,钢锭直接轧制可节能70%80%. 高技术含量,高附加值的钢材使用寿命高,使用量少,有显著的节能效果.
21、宝钢立足于生产高技术含量,高附加值钢铁精品,形成普碳钢,不锈钢,特钢三大产品系列.产品实物质量与国际同类产品相当. 钢铁生产实现连续化,紧凑化,高效化生产,生产过程中所有中间产品不落地,铁水给炼钢实现一罐到底,不设混铁炉,提高铁水温度,减少铁损,即节能,又提高生产效率.首钢京唐钢铁公司曹妃甸实现了连续化,紧凑化,高效化生产,生产过程中所有中间产品不落地.鞍钢鲅鱼圈也实现了连续化,紧凑化,高效化生产.他们的能耗均达到国际先进水平. .我国短期内废钢资源的短缺不会得到缓解,铁钢比也不会大幅度下降.我国电费也比国外高.所以,近期短流程工艺在我国不会有大的发展.我们承认短流程生产工艺有较高的节能减排效
22、果.但是要审时度事.第三. 技术节能钢铁工业各工序均有数百项的节能技术.钢铁企业要根据本企业的具体情况进行选择.要找出主要矛盾,要评价出节能工作的经济性,实用性,技术的成熟性和可靠性等.目前,我国炼铁指标中与国际先进水平相比差距最大的地方是热风温度偏低.约差100150.炼铁工作者和领导要在提高我国热风温度上下工夫,要重视高风温对降低炼铁燃料比有大的作用.目前,我国钢铁企业各工序中能耗水平与国际先进水平相比差距最大的工序是转炉工序.主要是我国转炉煤气和蒸汽回收量偏少. 国际先进水平转炉煤气回收量100m3/t以上, 蒸汽回收量在50kg/t以上,实现转炉冶炼能耗为负值.我国有一批小转炉, 转炉
23、煤气和蒸汽回收量偏少,甚至没有回收装置.目前,我国钢铁企业对焦炉上升管荒煤气显热(有1000左右显热) 尚没有进行回收利用.这部分的二次能源量几乎与干熄焦相当.我们应当加紧开发其技术,尽快组织回收利用这部分显热,对降低钢铁企业能耗有重大意义.我国电炉炼钢使用热铁水比例较高,对节能是不利的. 电炉炼钢使用热铁水比例在25%35%还合理.高达80%就不合理了. 转炉炼钢可以使用15%的废钢,可以实现负能炼钢,再用电炉炼钢是不符合钢铁工业节能政策.国内外炼铁届公认,融熔还原的能耗在理论和生产实践证明,均要比高炉炼铁的能耗高.这说明,融熔还原技术还需要进一步的完善和提高.国外直接还原大多数是在特殊条件下实现的. 我国尚不具备这些特殊条件(高质量铁矿石和天然气富裕等),所以我国非高炉炼铁发展缓慢,进一步发展也要慎重.目前, 非高炉炼铁的能耗,一般是要高于高炉炼铁.所以,我们要及时跟踪国内外非高炉炼铁技术进展,进行必要的研究和开发.但不要再上新的,融熔还原设施. 避免出现非高炉炼铁能耗高,生产成本高的被动局面.