炼铁工序能耗现状和节能.docx
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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)
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600.18kgce/t,比去年同期下降1.01‰
表12011年前5个月重点钢铁企业各工序能耗情况单位:
kgce/t
烧结
球团
焦化
炼铁
转炉
电炉
轧钢
动力
2011年
前5个月
平均
52.53
30.50
104.24
406.41
-2.01
71.30
57.93
最低
湘钢40.04
首钢
18.36
建龙61.29
涟钢
336.77
唐钢
-16.51
淮钢
28.45
纵横26.69
最高
72.57
53.10
155.。
11
475.85
25.06
130.23
204.11
1999年
国际先进水平
58.89
128.1
437.93
-8.88
198.6
热扎47.82
冷扎80.28
占行业总能耗比例;%
6.06
0.49
14.69
48.17
2.27
3.68
9.60
约15.0
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工艺,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
高炉煤气
转炉煤气
焦炉煤气
热值KJ/m3
2800~3500
7000~8400
17000~19500
发生量m3/t
1700~2000
80~120
350~430
〈3〉钢铁企业煤气使用情况
表32010年重点钢铁企业煤气情况
高炉煤气放散率%2
焦炉煤气放散率%
转炉煤气回收m3/t
平均值
5.28
1.59
81
先进值
0(15个企业)
0(39个企业)
111
落后值
32.91
27.07
0(18个企业)
·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
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%
-1.5%
风温
>1150℃
+100℃
-8Kg/t
烧结矿FeO
±1.0%
±1.5%
1050~1150
+100℃
-10Kg/t
烧结矿碱度
±0.1(倍)
±3.0%~3.5%
950~1050
+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/m3
+1Kg/t
焦炭
M40
±1%
-5.0Kg/t
富氧
1%
-0.5%
M10
-0.2%
-7.0Kg/t
生铁含Si
+0.1%
+4~5Kg/t
灰份
+1.0%
+1.0%~2%
煤气CO2含量
+0.5%
-10Kg/t
S份
+0.1%
+1.5%~2%
渣量
+100Kg/t
+40Kg/t
水份
+1%
+1.1%~1.3%
矿石直接还原度
+0.1
+8%
粒度<5mm
+7%
+1.6Kg/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CRS
CSI
+1%
+1%
-0.5%~1.1%
+2%~+3%
矿石含硫
+1%
+5%
烧结球团转鼓
+1%
-0.5%
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469kg/t,首钢471kg/t,邯钢478kg/t,兴澄480kg/t,太钢489kg/t,马钢492kg/t,沙钢493kg/t,青钢497kg/t,韶钢和柳钢均为500kg/t,鞍钢501kg/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29kg/t,邯钢降20kg/t,锡钢降17kg/t南昌和达钢均降14kg/t,承钢降9kg/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
企业
承钢
宣钢
徐州
淮特
武钢
重钢
涟钢
燃料比变化,kg/t
-9
-4
-4
-6
-7
-29
-11
煤比变化,kg/t
-13
-8
-1
-3
-1
-2
-1
风温变化,℃
+34
+42
+18
+10
0
+104
+4
矿品位变化,%
-0.21
+0.02
-1.06
+0.40
-0.17
+1.66
+0.45
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。