高炉炼铁能耗与节能分析

高炉炼铁能耗与节能分析

发布时间:2008-8-21 来源: 中国钢铁企业网本网专家顾问：王维兴李忠号：大中

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核心提示：据统计，2005年我国生产原煤21.9亿吨(居世界第一)，消费21.4亿吨原煤；生产原油1.81亿吨(居世界第六)，消费原油3.0亿吨；生产天然气500亿m3(居世界第十四)，消费500亿m3；全年发电24747亿千瓦时(居世界第二)。

1．我国钢铁工业能耗现状

据统计，2005年我国

生产原煤21.9亿吨(居世界第一)，消费21.4亿吨原煤；

生产原油1.81亿吨(居世界第六)，消费原油3.0亿吨；

生产天然气500亿m3(居世界第十四)，消费500亿m3；

全年发电24747亿千瓦时(居世界第二)。

2005年我国能源消费结构是：煤炭为68.7％，油气为24％，水电+核电为7.3％。

2004年我国钢铁工业能源消耗占全国能源总消费量的15.18％，其能源消费结构是：煤炭69.9％，石油类3.2％，天然气0.5％，电力26.4％。

2．钢铁工业节能情况

按不变价格计算，2005年我国万元GDP能耗比1980年下降64％。改革开放以来，累积节约和少用超过10亿吨标准煤，以能源消费翻一番支持了GDP值翻两番。

1980～2005年，我国大中型钢铁企业吨钢可比能耗从1285Kgce／t降到714Kgce／t，节约571Kgce／t，降低了44.43％。这说明，我国钢铁工业的节能步伐是与我国经济发展中的节能力度是同步进行，也说明了钢铁工业节能工作取得巨大成绩。

据统计2006年前三季度，全国产钢3.08亿吨，比上年度同期增长18.49％，但全国重点大中型钢铁企业总能耗为14535万吨标煤，比上年度降低6.8％。这说明，我国钢铁工业节能工作还在深化发展。

2000年，工业发达国家吨钢可比能耗平均值在642Kgce／t。2005年，我国重点大中型钢铁企业吨钢可比能耗值为714Kgce／t。经对比分析可看出，我国钢铁工业的能耗水平与工业发达国家相比，尚高出11.2％。

3．我国钢铁工业各工序能耗情况

中国钢铁工业是处于不同结构，不同层次，先进与落后技术经济指标的钢铁企业共同发

展阶段。这就造成很难用一个数字来科学、准确描述中国钢铁企业总体能耗状况。由于钢铁

企业的能耗先进值与落后值的差距很大，也说明钢铁企业尚有较大的节能潜力。有关各工序

能耗情况见表1。

从表1可看出，炼铁工序能耗占钢铁联合企业总能耗的48.17％，炼铁系统(包括烧结、

球团、焦化、炼铁工序)占钢铁联合企业总能耗的69.41％。这说明，炼铁系统是钢铁联合

企业节能工作的重点，节能工作的好坏会直接影响企业节能的成效。

从表1还可以看出，2006年前三季度的能耗数据比2005年数值下降幅度较大。主要

原因是国家将电力折标系数从0.404Kgce／度调整为0.1229Kgce／度，故造成能耗值出现17％的误差。这就使能耗指标失去了连续性和可比性。

4．高炉炼铁用能构成

4．1高炉炼铁热量收入构成：

碳素(焦炭和煤粉)氧化放热77.7％

表1 ．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

2005年 64．83 42．00 142．21 456．79 36．34 201．02 88．82 2006年平均 54．93 42．50 125．94 430．62 10．51 67．72 64．67

前三季先进新余39.15 通化18.98 通化62.30 宝钢380.87 武钢-13.04 韶关52.99 新兴

铸管35.2

落后 89．38 53．10 275．84 577.05 48．48 153．59 227．7l

1999年国际先进水平58.89 128.1 437.93 -8．88 198．6 热车L47．82

占行业总

冷轧80．28

能耗比例，％ 6．06 0．49 14．69 48．17 2．27- 3．68 9．60 约15.0

鼓入热风带入热量19.49％

氢氧化放热2.32％

成渣热1.06％

炉料带入热量0.43％

4．2高炉炼铁热量支出构成

炉料氧化物分解及脱硫67.38％

铁水显热11.94％

炉渣显热5.55％

冷却水及其它散热6.86％

煤气带走热量4.39％

水份分解热2.10％

煤粉分解热1.21％

炉料游离水蒸发热0.51％

碳酸盐分解热0.06％

4．3高炉炼铁生产过程消耗能量构成

燃料(焦炭、煤粉)消耗约75％

动力(鼓风、蒸汽、压缩空气、氮气和氧气等)10％～11％

电力消耗约7％

5．高炉炼铁节能管理

5．1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)。

5．2节能工作目标：提高能源利用效率，降低产品单位能耗。

6．炼铁企业节能工作内容

6．1管理节能：通过对炼铁系统生产实行现代化管理，建立企业的能源管理部门(能源处或能源管理中心)，能源管理工作制度，最终实现企业的节能目标。

能源管理中心工作内容是；监测、控制、调整，故障分析诊断，能源平衡等。能源管理工作应当是在线管理，随时进行分析、调整，而不是事后分析，再做调整。对企业能源进行现代化管理，就可以实现节约企业总能耗5％的效果。

6．2结构节能

调整钢铁企业生产工艺技术结构，就可以节能。

炼铁炉料结构中多使用球团矿就可以产生节能的效果。烧结工序能耗为54.93Kgce／t，而球团工序能耗为42.0Kgce／t，多用球团，少用烧结，就会使炼铁系统节能。同时，因为球团矿含铁品位比烧结矿高，也会产生增产节焦的效果。

焦化工序能耗为125.94Kgce／t，而喷煤工序能耗在20～35Kgce／t，多喷煤，少用焦炭炼铁；也会有节能的效果。高炉喷吹煤粉是炼铁系统结构优化的中心环节，是国内外炼铁技术进步发展的大趋势。少用焦炭还可以减少炼焦过程中产生的污染。高喷煤比的最佳值是，提高喷煤量之后，炼铁燃料比没有升高。这说明煤粉能够实现完全燃烧。

6．3技术节能

采用先进的生产工艺、技术、装备，淘汰落后设备，可以促进炼铁企业的节能。炼铁系统有数百项单项节能技术，但最重要的工作是努力降低炼铁的燃料比。因为炼铁燃料消耗占炼铁能耗的75％。国际水平的燃料比是小于500Kg／t，国际先进水平的燃料比是在430～470Kg／t。

(1)降低燃料比的技术

·提高入炉矿品位1％，可以降低炼铁焦比1.5％，产量增加2.5％。

·提高热风温度100℃，可以节约焦比20～35Kg／t。风温是廉价的能源，应当得到充分利用，各级领导应高度重视，要努力实现高风温。采用对空气和煤气双预热技术，可以实现热风炉单烧低热值高炉煤气条件下，热风温度大于1100℃。

·提高高炉操作技术水平，可以降低炼铁燃料比：

采用上、下部调剂手段可以提高煤气CO2利用率。煤气中CO2含量升高1％，可降低燃料比20Kg／t。先进高炉的煤气CO2含量可以在22％以上。

对炼铁生产进行科学管理，使高炉生产稳定性提高，可以冶炼低Si铁。生铁含Si量降低0.1％，可降低焦比4～5Kg／t。先进高炉的生铁含Si在0.2％～0.3％。高炉采用高压操作，可以促进低Si铁的生产稳定。

·贯彻精料方针，实现炼铁原料强度高，粒度均匀，含有害杂质少，冶金性能好，热料比高等均可以产生降低燃料比的效果。

·对高炉冷风管道进行保温，可以提高风温9℃～17℃。

·进行脱湿鼓风，可以提高风温。风中每m3减少1gK，可以提高6℃风温。

·提高焦炭质量(提高M40和热强度，降低M10和热反应性等)可以降低炼铁焦比。

(2)加大对二次能源的回收力度

·干法熄焦技术(CDQ)：可以回收红焦显热80％，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(TRT)：可回收高炉鼓风动能36％，实现吨铁发电20℃～35℃电力。采用煤气干法除尘，可提高30％的发电能力。

·烧结矿余热回收技术：可降低烧结工序能耗10Kgce／t。

·对高炉炉渣进行水淬或风冷，可回收炉渣显热，节能25Kg／t铁。

·热炉烟气余热进行回收利用，用于热风炉双预热，节能10Kg／t铁。

7．要充分、科学、合理利用好煤气

钢铁企业生产过程中所用的煤炭(不包括动力用煤)能值有34．12％转换为可燃煤气(包括高炉、转炉和焦炉煤气)。科学、合理、高效地回收和利用好这些煤气对于企业的节能工作会产生重大影响。企业的各级领导应高度重视这项工作。

7．1煤气性能

高炉煤气发热值2800～3500KJ／m3，发生量1700～2000m3／t铁。

焦炉煤气发热值17000～19500KJ／m3，发生量350～430m3／t焦。

转炉煤气发热值7000～8400KJ／m3，发生量80～120m3／t钢。

转炉煤气热值是高炉煤气的一倍，可用于烧热风炉，替代焦炉煤气。这是个优化使用煤气的好办法。

焦炉煤气热值高，含氢在55％～60％，应当进行提氢处理，或生产二甲醚，替代汽油，这会提高经济效益。

7．2钢铁企业煤气回收使用情况

2006年前三季度，全国重点钢铁企业高炉煤气平均放散率为9．32％，有12个企业实现零排放，企业最高放散率为57．51％；焦炉煤气平均放散率为4．19％，有29个实现零排放，企业最高放散率为38．03％。这说明，我国炼铁厂和焦化厂对煤气的管理尚不理想，部分企业煤气的浪费还较严重，全行业高炉煤气的放散率还较高，应当积极采取各种措施，增加回收率和使用效率。

7．3要尽最在限度地科学、合理地用好煤气，提高煤气能源转化率

煤气一蒸气一发电的发电工艺，煤气的能源转化率在25％左右。煤气一透平机一发电的发电工艺，煤气的能源转化率为45％左右。总体上评价是煤气去发电，其能源转化率不高，且设备投资大。钢铁企业应当尽量在本企业内充分利用好各类煤气，最后有富余，才去用于发电。

采取蓄热式燃烧技术，可以扩大低热值高炉煤气的应用范围。现在，全国已有270多座蓄热式轧钢加热炉，一批高炉采用双预热办法去烧热风炉，替换下部分高热值的焦炉煤气。焦化厂应当开发煤气提纯氢气的技术，或建立转化为二甲醚生产线。这不但可以大幅度提高企业经济效益，而且减少我国对石油的进口依赖。