钢铁企业能源管理系统及节能技术汇总#.docx

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钢铁企业能源管理系统及节能技术汇总#

《一》钢铁企业能源管理系统（EMS）简介

1．概述

能源管理系统是钢铁企业信息化系统的一个重要组成部分，在能源数据进行采集、加工、分析，处理以实现对能源设备、能源实绩、能源计划、能源平衡、能源预测等方面发挥着重要的作用。

能源介质种类主要包括：

高炉煤气（BFG）、焦炉煤气（COG）、转炉煤气（LDG）、氧气（O2）、氮气（N2）、氩气（Ar）、压缩空气（Air）、蒸汽、氢气（H2）、生活水、工业净环水、工业浊环水、浓盐水、除盐水、软化水、电力等。

能源介质信息包括：

压力、流量、温度、煤气热值、供水品质（水质）、阀门开闭、调节阀开度、开关信号、动力设备运行状态、主生产线设备的运行状态等。

环保信息包括：

环保设备的运行情况、外排水中主要污染物的浓度、流量、主要废气排放点的外排放废气中烟（粉）尘、SO2、NOx、CO2等污染因子的浓度和流量、污染物排放总量、大气质量指标、厂界噪音等。

2．系统架构

典型能源系统架构包括能源调度管理中心、通讯网络、远程数据采集单元等三级物理结构，如下图示：

系统结构示意图

数据流

3．系统功能

EMS监控部分分为4个子系统，即电力系统、动力系统、水系统和环保系统。

其中动力系统包括燃气系统、蒸汽系统、氧氮氩系统，水系统包括化学水、工业水和生活水。

1）数据的实时采集与监控

通过建立可靠的数据采集系统（SCADA系统）对能源潮流数据（如电流、电压、压力、温度、流量、环境数据等）、设备状态（如开、停、阀门开度、报警信号等）等进行采集；提供过程监视、操作控制、实时调整等画面,过程曲线及信息显示等辅助界面、大屏幕等完成能源设备状态及潮流的监视功能；提供过程控制和实时调整,参数设定窗口等实现控制功能；并对信息进行归档。

2）基础数据管理

包括介质参数管理、维护单位管理、计量设备管理、测点耗量关系、用户权限设置、以及其他需人工录入的参数管理界面。

3）能源管理功能

将采集的数据进行归纳、分析和整理，结合生产计划和检修计划的数据，实现基础能源管理功能，包括能源实绩分析管理、能源计划管理、运行支持管理、能源质量管理、能源平衡管理等。

4）环境监测功能

对环保设备运行状态的监测，对水、烟气等污染源排放进行监测、分析和管理。

《二》钢铁企业主要工艺涉及的节能技术

→焦化工序（干熄焦技术、焦炉煤气脱硫净化技术）

→烧结球团工序（烧结余热回收利用技术、球团废热循环再利用技术、烧结烟气湿法/干法脱硫技术）

→炼铁工序（高炉煤气余热余压发电技术TRT、高炉热风炉双预热技术、高炉煤气汽动鼓风技术、高炉煤气干法布袋除尘技术、高炉炉渣利用技术）

→炼钢工序（转炉“负能”炼钢技术、转炉烟气高效利用技术、转炉烟气干法除尘技术、电炉烟气余热回收除尘技术）

→轧钢工序（加热炉蓄热式燃烧技术）

综合性节能技术（能源管理及优化调控技术、燃气-蒸汽联合发电技术、全燃高炉煤气锅炉发电技术）

《三》钢铁节能减排相关的技术

结合公司的目前在节能环保方向（余热回收及发电）的主要业务，归纳了如下11种节能技术：

1、干熄焦技术（焦炭显热、焦炉煤气余热）

2、烧结余热

余热利用有两种方式：

第一种是热利用，即利用余热来助燃、预热、干燥、供热、供暖等。

（1）用作点火炉助燃空气：

将冷却机废气除尘后，输送至点火炉空气管道内，以节省点火燃料；

（2）预热烧结混合料：

在点火炉前设置预热炉，冷却机废气由鼓风机送入预热炉内，对混合料进行预热，以提高混合料温度，降低固体燃料消耗；

（3）热风烧结：

此方法是在烧结机点火后，继续以300~1000℃热风或热废气向料层提供热量，进行烧结；

（4）产生蒸汽供暖、供热：

该方法通过余热锅炉产生蒸汽，送至管网供全厂使用。

第二种是动力利用，即将热能用作余热锅炉或其它余热回收装置的热源，生产蒸汽将其转化为电或机械能，如余热发电。

3、高炉炉顶煤气余压发电技术TRT

高炉炉顶煤气余压发电装置（TopGasPressureRecoveryTurbine,简称TRT）是在减压阀前将煤气引入一台透平膨胀机作功，将压力能和热能转化为机械能并驱动发电机发电的一种能量回收装置。

TRT在运转中不需要燃料，不改变原高炉煤气的品质和正常使用，却回收了相当可观的能量（约占高炉鼓风机所需能量的30%），同时又净化了煤气，减少了噪音，改善了炉顶压力控制品质，且不产生新的污染，发电成本极低，是典型的高效节能环保装置。

4、高炉热风炉双预热技术

高炉热风炉双预热技术是指同时预热高炉煤气和助燃空气的技术，这不仅会明显提高热风炉的理论燃烧温度，而且有利于提高热风炉的寿命，降低能源消耗。

5、高炉煤气汽动鼓风技术

高炉煤气汽动鼓风技术主要是利用高炉本身产生的富余煤气，通过锅炉燃烧产生蒸汽，蒸汽驱动工业汽轮机带动风机运转对高炉鼓风。

常规汽动鼓风技术通常是采用中温中压参数凝汽式汽轮机，由工业汽轮机直接带动鼓风机运行，实现高炉煤气→蒸汽→冷风的能源转换。

6、转炉“负能炼钢”技术

负能炼钢指炼钢过程中回收的煤气和蒸汽能量大于实际炼钢过程中消耗的水、电、风和气等能量总和。

要实现转炉工序“负能炼钢”，一方面要努力降低炼钢耗能；另一方面要加强能量回收，提高回收效率。

提高转炉煤气和转炉烟气余热回收率和利用率是实现转炉“负能炼钢”的重要保障。

7、高炉炉渣显热回收技术

炉渣的显热回收方法大致分为两类：

一类是利用循环空气回收炉渣显热，然后通过余热锅炉以蒸汽的形式回收显热，如风淬法；另一类是将高温炉渣注入容器内，在容器周围用水循环冷却，以蒸汽形式回收炉渣显热，如环形床法。

8、转炉烟气高效利用技术

烟气能量的高效转换与回收利用是转炉工序能耗实现“负值炼钢”的主要途径。

烟气能量回收主要以烟气显热和化学能转换为中、低热值的转炉煤气，中、低压蒸汽两种方式并加以回收利用。

转炉余热锅炉生产蒸汽既可以供饱和蒸汽发电设施，也可用于精炼。

9、电炉烟气余热回收利用除尘技术

电炉烟气余热回收形式基本都是蒸汽，回收装置主要有两种：

热管余热回收装置和余热锅炉回收装置。

热管余热回收装置有较大优势。

10、轧钢加热炉蓄热式燃烧技术

蓄热式燃烧技术是一种烟气余热回收技术，其核心是高温空气燃烧技术，即利用高温烟气对助燃空气或/和煤气进行预热。

蓄热式燃烧技术的工作原理是，一组蓄热式烧嘴在正常工作时，两只燃烧器不会处于同一种工作状态。

当一只烧嘴处于燃烧工作状态时，此燃料通路开通、常温空气（常温煤气）通过炽热的蓄热体，被加热为热空气（热煤气）去助燃（燃烧）；另一只烧嘴一定处于蓄热状态作为烟道，此燃料通路关闭，燃烧产物在引风机的作用下经燃烧通道到蓄热体，使蓄热体蓄下热量后，经烟道由烟囱低温排出。

经过一段时间后，换向阀换向，两只烧嘴的工作状态互换，两种工作状态交替进行，周而复始。

通过蓄热体，出炉烟气的余热得到回收利用。

具有足够传热能力和含热能力的蓄热体，能使烟气余热得到充分的回收，将空气预热到很高的温度。

11、燃气-蒸汽联合循环发电技术

燃气-蒸汽联合循环发电技术充分利用钢铁企业低热值高炉煤气，由燃气轮机循环以及汽轮机循环所组成，煤气的热能既利用了烟气的做功能力发电，又利用了蒸汽的做功能力发电，从而更大限度的提高了能源利用效率。

该技术将钢铁企业高炉等副产煤气经除尘器净化加压后与经空气过滤器净化加压后的空气混合进入燃气轮机燃烧室内混合燃烧，高温高压烟气直接在燃气透平内膨胀做功并带动发电机完成燃机的单循环发电。

燃气轮机做功后的高温排气送入余热锅炉，产生高、中压蒸汽后进入蒸汽轮机作功，带动发电机组发电，形成煤气-蒸汽联合循环发电系统，系统中锅炉和汽机均可外供蒸汽，灵活组成热电联产系统。

该技术主要工艺流程图如下：

《四》能源管理系统的效益

a）完善能源信息的采集、存储、管理和提高能源的有效利用率

b）实现对能源介质的分散控制和集中管理

c）提高企业能源管理水平，减少管理环节，优化管理流程，建立客观能源消耗评价体系

d）降本增效，提高劳动生产率

e）加快系统的故障处理，提高对全厂性能源事故的反应能力

f）通过优化能源调度和平衡指挥系统，节约能源和改善环境

g）深化能源数据的挖掘、加工、处理、分析，为“节能改造”提供能源决策依据

附录：

钢铁企业节能减排技术/能源回收利用技术/污染治理技术