节能减排论文：钢业节能进展讨论

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本文作者：闫振武作者单位：太原钢铁（集团）有限公司

降低能源消耗的措施

1管理节能

1）改革管理模式

开展能源管理工作，首先应该有组织上和制度上的保证。参考国际、国内先进企业的经验，建立适应本企业实际的能源管理模式，真正发挥能源管理的计划、组织、协调和监督职能，达到对能源生产、供应、计量及二次能源分配与有效管理工序能耗的目的。

2）加强能源的基础管理工作

1）深入对标、加强统计分析，研究主要生产工序的构成因素对能耗的影响，确定影响能耗的主次因素，选准对标目标，考察了解对标企业的工艺、装备及能耗结构，根据工序能耗的差距进行系统研究，分析原因，订出赶超措施。2）完善能源管理体系，节能是一项长期的战略任务，涉及到生产的各个工序、所有过程。为此，要明确能源的三级节能管理网（即厂、科段、班组），实行“全员管理”，明确各级管理的职责范围。3）加强能源的监测。节能监测可以快速诊断企业的用能状况，找出明确的节能方向，节能监测能够深入地了解和掌握各工序用能情况，找出耗能设备存在的问题，提高能源的利用率。以内配外委相结合，开展节能监测工作，其主要内容包括：①检测、评价合理用能状况；②对供能质量的监督、检测；③节能产品的能耗指标抽查、验证；④对用能产品的能耗及产品能耗有关的工艺、设备与技术性能检测、评价。

2工艺与技术节能

1）炼铁、烧结、焦化工序分别是钢铁生产的第一、二耗能大户，占太钢总能耗的50％，而炼铁、烧结、焦化工序的主要耗能在固体燃料部分，因此，重点加大了铁前系统的节能改造。炼铁工序采取措施首先是精料，提高入炉矿品位，严格控制Si、S含量，实施合理的炉料结构。通过热风炉低空燃比提高风温以及富氧鼓风增加煤粉喷吹量，尽快达到190kg／t以降低入炉焦比，同时要稳定高炉操作，提高煤气利用水平，增加TRT发电量等途径来降低能耗。烧结工序应通过增加料层厚度，采用小球烧结及二次燃料分加技术，以及减少烧结机滑道磨损，调整机头、机尾密封调整，减少台车漏风，烧结矿显热利用和主抽风废热回收发电或制气等措施来降低能耗。炼焦工序要通过开展经济配煤工作，合理利用煤炭资源，应用焦炉煤调湿技术，稳定提高焦炭成焦率，减少焦炭烧损，抓紧余热回收的实施，增加、完善干法熄焦装置，来降低能耗和成本。2）大力发展连铸，实现“三位一体”的全连铸车间、全连铸钢厂，降低钢铁料消耗，优化炼钢炉料结构（废钢／铁水），采用与产品要求相适用的精炼装置，淘汰小电炉，尽可能多地利用废钢。实施以“低温快注”为主要内容的技术创新，实现炉机匹配，努力加强炼钢和轧钢工艺衔接，充分利用铁水预处理和炉外精练技术，强化煤气、蒸汽回收。进一步发展转炉工序“负能炼钢”技术，提高连铸运行率，扩大适用钢种，加强转炉煤气回收，设备维修，提高转炉煤气回收率，利用钢渣显热预热废钢铁。3）轧钢能耗占公司总能耗17％左右，轧钢厂能耗中占比重大的为煤气消耗。因此，在轧钢厂要重点抓煤气消耗的节能措施，采用脉冲燃烧技术、蓄热式燃烧技术、烟气余热回收技术，对轧钢厂加热炉、退火炉进行节能技术改造，是降低轧钢能耗的主要途径。普遍采用一火成材；采用铸坯热送、热装，改进加热炉，采用近终形连铸（进一步降低压缩比），有条件的车间采用控轧控冷技术，普遍采用连轧，淘汰二火成材轧机、横列式轧机、叠轧薄板，提高成材率。具体讲，优化加热炉加热曲线，低空燃比燃烧，最佳钢坯出炉温度选择，热装、热送和直接轧制，烟气显热回收利用，退火工序连续化，以及蓄热式加热技术的应用等。4）优化资源配置，提高能源利用率。抓好转炉煤气回收工作，从工艺、设备及操作方面逐项、逐条落实并组织实施，使转炉煤气回收达到100m3／t，热值7117．6～7536．2kJ／m3以上，尽快使转炉工序达到负能炼钢。充分利用高炉煤气、焦炉煤气、转炉煤气，抓好煤气的平衡，搞高副产煤气利用率，减少放散。为此，要积极开发高炉煤气用户，新建燃高炉煤气锅炉，合理调整轧钢煤气供应方式，降低高炉煤气放散率，采用低热值高炉煤气为燃料的燃气轮机。充分利用各种显热，特别是焦炭的显热。水系统实施给排水系统改造，将管网改造成分水质系统供水管网，充分发挥现有水系统改造的潜力，利用二级反渗透水取代低温水水源；完善净环水系统及冷水站系统改造，用净环水取代生产设备使用的低温水。降低吨钢新水消耗，进入国内先进水平。变压器经济运行技术。主要是在确保变压器安全运行及满足供电量和供电质量基础上，充分利用现有设备，更新耗能高的旧变压器，通过择优选取变压器，采用最佳运行方式。

3淘汰落后产能

在不锈钢系统改造过程中，太钢将循环经济理念融入新不锈钢工程及配套项目建设中，采用国际最先进的技术，淘汰了4．3m焦炉，建成国际先进的节能环保型7．63m焦炉；淘汰旧烧结，建成450m2烧结机，配套烟气高效除尘、脱硫、脱硝、去除二噁英的“四位一体”环保设施；淘汰小高炉，建成工艺技术先进、环保优良的4350m3高炉；停产拆除服役已久的6座20t电炉，建设一座90t超高功率炼钢电炉，实现了焦炉、烧结机、高炉、电炉设备的大型、高效、节能、环保，使整个生产过程向高效、清洁的方向发展，赢得可持续发展。太钢近年来主要高耗能设备的升级置换情况见表1。

实施循环经济促进“两型”企业建设

实施循环经济应该以物质利用“减量化（re－duce）、废弃物再资源化利用（reuse）和资源循环利用（recycle）”为原则。实现资源、能源的最有效利用，降低环境负荷．其目的是促进经济、社会的可持续发展［11］。按照循环经济的观点，钢铁企业不仅是一个钢铁材料的生产单位，而是一个多种物资的生产多种产品的工业园，实施循环经济存在着巨大潜力，发挥钢厂的三项功能———钢铁产品制造、能源转换和社会大宗废弃物处理，消纳功能是钢铁企业融入循环经济社会的有效途径。钢铁生产中的循环经济就是使其物资（气、液、固）应能达到零排放的理想状态。对于太钢来说循环水回收利用率已达到95％以上，主要任务是抓好废渣、废气的综合利用。具体思路及措施如下。

1高炉渣的综合利用

高炉渣是太钢数量最多的一种渣，总量达到220万t左右。目前主要用水渣法处理，高炉渣作为低价值的建筑材料处理，甚至堆放成渣山。这种传统的处理方法既浪费了高炉炉渣物资资源，同时还要消耗大量的水，并会产生H2S等污染气体。今后考虑：1）高炉热炉渣生产矿渣棉，矿渣棉具有质轻、保温、隔声、隔热、防震等性能，可以加工成各种板、毡、管壳等制品；2）生产膨珠，膨珠质轻、面光、自然级配好，吸音、隔热性能好，以它作骨料配制的轻质混凝土，性能良好，广泛应用于建筑业，高炉渣生产膨珠，水耗仅为水渣的1／20～1／10，电耗为1／6。

2钢渣的综合利用

钢渣数量仅次于高炉渣。钢渣可分为转炉钢渣和电炉钢渣，电炉钢渣分为氧化渣和还原渣；按钢渣性质又可分为碱性渣和酸性渣等。1）钢渣可用作烧结剂。把钢渣加工到小于10mm钢渣粉，便可代替部分石灰石作烧结配料用。不仅回收了Ca、Mg、Mn、Fe等元素，降低了燃耗，而且提高了烧结机利用系数和烧结矿的质量。2）钢渣用作高炉炼铁熔剂。不仅可以回收钢渣中的Fe，而且可以把CaO、MgO等作为助熔剂，节省大量石灰石、白云石资源，因且还可以节省大量热能。3）作农肥和酸性土壤改良剂。钢渣含Ca、Mg、Si、P等元素，当钢渣中的P2O5超过4％时，可以磨细作为低磷肥使用。实践表明，钢渣磷肥可以用于酸性土壤与缺磷碱性土壤，也适于水田与旱地耕作，具有很好的增产效果。4）回收废钢。钢渣一般含7％～10％废钢，加工磁选后，可回收其中90％的废钢。

3废气的处理方案

1）高炉煤气综合利用。高炉煤气用于加热炉、热风炉以及发电锅炉的燃气，直接利用，实现零排放；可对高炉煤气进行处理，除去CO2和部分N2，使煤气中CO体积分数达到40％以上，热值达到6280．2kJ／m3左右，用做城市煤气；高炉煤气提纯CO，再配合焦炉煤气提纯氢气，可以建厂制备甲醇等化工产品。2）电炉和转炉煤气的综合利用。传统的处理转炉煤气的方法是燃烧生产蒸汽。建议回收显热后进行CO提纯，再配合焦炉煤气提纯氢气，可以建厂制备甲醇等化工产品，具有巨大的回收价值。3）焦炉煤气的分离氢气。焦炉煤气氢气的体积分数达到55％～60％。可采用膜分离技术和变压吸附分离技术分离氢。与高炉煤气、转炉煤气提纯的CO一起作为甲醇的原料。4）石灰窑废气回收CO2。可作化工原料合成多种无机和有机化工产品；用液体CO2作为原子反应堆的冷却质。在低温手术，低温环境试验，金属零件冷缩配合等也经常用到CO2；CO2气体已成为保存食品、蔬菜、果品和粮食的最佳气体；超临界状态的CO2具有与液体相近的密度，而黏度只有液体的1％，扩散系数是液体的100倍，是很好的萃取剂，主要应用有：从果品、咖啡中提取出芳烃组分，从中草药中提取有效成分或者从其他食品中除去有害组分等。此外，CO2与石油混溶，可以降低使用黏度，因此可以作为油田注入剂，提高采油率。总之，在推行循环经济的过程中应该紧密结合太钢的实际条件，充分论证其技术一经济可行性，择优先行。

结论

1）太钢节能工作走在国内一些钢铁企业前面，主要能源消耗指标有明显的进步，吨钢综合能耗由2005年的703kg／t降低到544kg／t，吨钢新水消耗由2005年的7．18t／t下降到1．91t／t。但能源利用效率和效益与世界先进水平相比仍存在巨大差距，与国内钢铁企业先进相比，节能提效工作在思想观念、政策引导和宏观管理等方面也有待于进一步提高。因此应将节能纳入太钢“十二五规划”可持续发展战略的重要组成部分。2）节能降耗是实现企业效益、环保效益和社会效益最大化的一个最佳切入点。太钢确定把能源、资源节约型的经济增长方式和能源、资源节约作为企业基本对策。坚定落实“节能优先、结构多元、环境良好”的可持续能源战略。制定并执行企业节能与环境保护的具体政策与措施。只有这样，才可能更快得促使太钢以及钢铁企业融入循环经济社会中去，实现企业的可持续发展。