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钢铁工业能源消耗和二次能源利用途径及对策

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  【摘要】文章围绕着钢铁工业能源消耗和二次能源利用问题,介绍了我国钢铁工业能耗现状,分析了我国钢铁工业节能降耗潜力,最后就二次能源利用途径谈了一点自己的见解。
  【关键词】钢铁工业;能源消耗;二次能源利用
  中图分类号: F416.31文献标识码: A 文章编号:
  引言
  钢铁工业作为国家的基础产业,对我国经济建设的发展具有巨大的作用,虽然目前我国的年钢产量超过了7亿吨,并且近10年来企业在环境保护和二次资源综合利用以及节能降耗工作等方面取得了较大进步,但是,我国钢铁工业的总体装备水平与国外先进水平相比还有相当的差距,其生产工艺技术还较落后,尤其是环境配套设施建设的总体水平还比较差,某些中小企业甚至连基本的除尘设备和水处理设备都没有很好地配置。因此,我国钢铁企业的环境污染从总体上说是比较严重的。要提高我国钢铁产品的国际竞争力,就必须充分节能降耗,降低能源消耗,显著提高冶金二次资源的再利用率,实现钢铁工业的可持续发展。
  1我国钢铁工业能耗现状
  1.1钢铁工业节能取得的成绩
  近5年来我国钢铁工业节能工作取得较大成绩,吨钢综合能耗、各工序能耗连年下降(2008年因受金融危机的影响,部分工序能耗出现反弹),见表1。多年来,我国钢铁工业能耗增幅远低于钢产量的增幅,说明我国钢铁工业节能工作不断取得新进展。
  表1重点钢铁企业各主要生产工序能耗情况(kgce/t)
  
  
  1.2与国际先进水平的差距
  目前,我国钢铁工业能耗总体水平与国际先进水平相比,差距在10%左右。我国重点钢铁企业之间技术装备水平发展不平衡,处于多层次、不同装备水平、各种技术经济指标共同发展阶段。约有三分之一企业的技术装备和生产指标达到国际水平,约有四分之一的企业处于技术装备和生产指标相对落后,粗放式经营管理的状态。
  我国新建的首钢京唐公司曹妃甸联合钢铁企业、鞍钢营口鲅鱼圈联合钢铁企业的技术装备和生产指标均达到国际领先水平。表2为曹妃甸1号高炉的指标。钢铁企业节能减排意识和自觉性不断提高一批钢铁企业建立了能源管理中心,加强了对企业能源工作的管理。目前我国钢铁企业二次能源回收利用水平不断提高。全国高炉TRT已拥有655多套,干熄焦CDQ在建和投产的有158套,燃气蒸汽循环CCPP在建和投产的有118套,展烧结余热回收利用工作的有8家企业,拟建的有37家企业。高炉煤气的放散率得到下降,转炉煤气回收在增加,见表3。
  表22011年3月曹妃甸高炉的主要技术经济指标
  
  
  表3 重点钢铁企业副产煤气利用情况
  
  
  2我国钢铁工业节能降耗潜力分析
  2.1我国铁钢比高是钢铁工业吨钢综合能耗高的主要原因
  2010年世界铁钢比平均水平为0.7388,我国为0.9440,扣除中国后的世界平均铁钢比为0.5734。据统计,2010年北美铁钢比为0.3592,美国铁钢比为0.3327,欧盟27国为0.5446,德国为0.6461,英国为0.7451。铁钢比升高0.1,会使吨钢综合能耗升高约50kgce/t。因我国铁钢比高,使我国吨钢综合能耗比国际先进水平高约110~250kgce/t。
  目前,我国废钢资源短缺,加上国际废钢价格比国内生铁价格高,以及我国电价比国外高等原因,使我国电炉钢比例逐年下降。我国钢材主要用于基本建设,废钢回吐社会周期长,因此短期内我国废钢资源供给不会得到缓解,电炉钢生产规模也不会有较大的发展。这是我国钢铁能耗高于国外的主要原因。
  2.2炼铁系统要承担钢铁联合企业节能减排,降低成本、实现生产过程环境优好的任务
  炼铁系统(包括烧结、球团、焦化、炼铁)能耗占钢铁联合企业总能耗的73.5%,成本约占60%左右,污染物排放占70%以上。表4为各工序能耗占钢铁联合企业(不包括外购焦炭)能耗的比例情况。从表4可看出,钢铁联合企业能源消耗的主要工序是炼铁和焦化。所以钢铁企业的节能工作要重点抓好炼铁和焦化工序。在钢铁生产中,能源与环保是相互关联的两个部分。污染物的产生主要由燃煤引起。生产能耗高,必然造成污染物排放高。
  2.3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。从表4可看出,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的高低是影响企业节能的最大因素。
  钢铁联合企业节能首先在于实现减量化用能,以体现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,是节能工作的重中之重。影响炼铁燃料比的因素很多,需结合企业具体情况,抓主要因素才能见成效。
  表4 各工序能耗占联合企业总能耗的比例(%)
  
  
  3 二次能源利用途径探讨
  3.1 冶金炉渣的全量和高附加值利用
  钢铁生产中的冶金炉渣包括高炉渣、转炉渣、电炉渣和铁合金渣等,目前大部分均得到了利用。但冶金炉渣远未达到全量和高附加值的利用水平。特别是我国共生复合矿炉渣的利用率还很低,而这些炉渣中还含有多种宝贵资源。因此,应重点研究如何经济地从这些炉渣中分离和利用其共生的金属元素,以及通过共生元素的分离全量经济地对炉渣进行综合利用。
  我国的冶金渣广泛用作制造各种类型的矿渣水泥,应加强冶金炉渣利用方法和利用经济性的研究。从经济的角度来说具有实用价值的资源综合利用和环境保护方法才能得到较好的推行。冶金炉渣依据冷却工艺的不同(急冷、慢冷和半急冷工艺)还可以用作高速公路的路基材料(具有良好的漫反射性能,道路明亮)和铁路道渣、轻质混凝土的膨胀矿渣轻骨料(可用于高层建筑建设,具有重量较轻、良好的隔热保温和隔音性能)、农业肥料(可作为硅钙肥或土地改良剂使用,可供给农作物微量元素并可提高农作物的抗倒伏能力)、矿渣铸石和矿渣微晶玻璃(具有很高的耐磨、耐蚀、高强度和高的绝缘性能)、矿渣棉和连续纤维(可作为保温材料、隔热材料、隔音材料和防火材料使用)等。转炉渣中含有较高数量的铁(其比例可高达20 %),是一种具有较高利用价值的资源。转炉渣用得较广的还是作为制造水泥的原料使用。应针对转炉渣含铁高的特点,研究渣铁分离的工艺和方法、渣铁分离后的利用问题。当采用某种工艺如风淬炉渣时,炉渣中的渣铁不易分离,这给制作水泥带来了困难,目前重钢七厂的情况正是如此。转炉渣也可返回烧结和制作球团,但应研究磷富集和转炉渣加入的最高比例问题。
  3.2 可燃气体回收利用
  目前我国钢铁企业可燃气体回收利用率普遍都不高,燃气锅炉发电规模及数量、CCPP发电规模及数量都较低,钢铁企业的自发电率在企业总用电量中的比例也不高,尽管近几年有不断提升的缺失,但总体来说与世界发达国家还是有较大的差距。其主要原因是因为企业能源管理水平低,煤气储存设备不完善,以及技术装备、操作管理水平低等。提高可燃气体回收利用率的措施主要有:加强能源管理,如设立全厂能源中心,统一调度管理全厂能源平衡;完善煤气设备,如适当设置煤气缓冲设备煤气柜等同时还应严格生产操作管理。
  3.3 余热回收利用
  综合分析我国钢铁工业的余热利用现状以及与国际先进水平的差距,“十二五”期间余热回收的重点主要放在余热资源率较高、余热回收技术成熟的干熄焦、烧结矿显热、热风炉烟气余热、转炉煤气回收和轧钢加热炉烟气余热回收等几个方面。同时企业应结合技术改造,积极采用连铸坯热送热装、电炉烟气预热废钢技术。
  结束语
  钢铁生产是引起环境污染的主要行业,要有效降低冶金企业的环境污染,实现清洁生产,促进钢铁生产的可持续发展,必需进行冶金二次资源的综合利用,节能降耗,大力开展相关新技术新工艺的研究,使之更好地与环境相协调。
  参考文献
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  [2]高建军,郭玉华,徐洪军,王锋,周和敏. 多管回转式煤调湿工艺的工业化试验[J]. 钢铁. 2012(11)
  [3]刘文超,蔡九菊,张琦,董辉. 钢铁企业能耗分析及节能对策研究[J]. 工业炉. 2011(03)

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