鋼企節(jié)能潛力與降耗措施分析

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摘要：我國經(jīng)濟社會的發(fā)展受到很強的資源環(huán)境約束，為此國家提出了節(jié)能減排戰(zhàn)略，“十三五”更是確立了“雙控”目標，加快工業(yè)的綠色發(fā)展。作為用能大戶的鋼鐵企業(yè)，節(jié)能降耗責(zé)任重大，同時隨著先進技術(shù)和管理模式的出現(xiàn)，鋼鐵企業(yè)的節(jié)能潛力也是巨大的。立足某鋼企寬厚板廠，針對企業(yè)生產(chǎn)進行節(jié)能潛力分析，并相應(yīng)地從工藝、設(shè)備及管理等方面提出了節(jié)能降耗措施及建議。

關(guān)鍵詞：鋼鐵企業(yè)；“雙控”目標；節(jié)能潛力；節(jié)能措施

某鋼廠作為我國鋼鐵行業(yè)代表性和具備較大節(jié)能潛力的重點用能企業(yè)，現(xiàn)已形成年產(chǎn)鋼1000萬t的綜合生產(chǎn)能力，擁有煉焦、燒結(jié)、煉鐵、煉鋼、軋材、金屬制品等全流程的先進工藝裝備，形成了以工業(yè)加工用材為主導(dǎo)的線材、棒材和寬厚板等三大產(chǎn)品系列等多種產(chǎn)品。2018年全廠綜合能源消費量452萬噸標準煤（當量），其中用電41.3億kWh（自發(fā)電31億kWh），用煤420萬t。煉鋼工段2018年能源消耗總量為-3.01萬噸標準煤（當量），折合單位能耗為-11.26千克標準煤/t產(chǎn)品。該指標低于國家限額（≤-10千克標準煤/t產(chǎn)品）[1]，但目前國內(nèi)的先進指標可達到≤-26千克標準煤/t產(chǎn)品，說明該鋼企煉鋼工段仍具備較大的節(jié)能潛力。

1生產(chǎn)現(xiàn)狀與用能情況

1.1生產(chǎn)現(xiàn)狀。煉鋼用鐵水由火車用高爐鐵水罐運至煉鋼車間加料跨，在加料跨設(shè)置從高爐鐵水罐向轉(zhuǎn)爐兌鐵水罐的倒罐位，用240/65/15t鑄造起重機完成鐵水倒罐任務(wù)，起重機上配置稱量裝置，在鐵水倒罐的同時稱出鐵水重量，最后用起重機將鐵水送往鐵水脫硫站（或轉(zhuǎn)爐）及鐵水脫磷站。鐵水罐到煉鋼廠后重罐需長時間等待（見圖1），導(dǎo)致鐵水溫度降低。另外，由于高爐鐵水罐與轉(zhuǎn)爐兌鐵水罐規(guī)格不匹配，需要折罐，折罐過程中出現(xiàn)鐵水飛濺（見圖2），高溫含鐵煙塵散發(fā)，鐵水溫度降低，雖采取了保溫措施，但仍有一定程度的熱量散失。其次，轉(zhuǎn)爐兌鐵水罐為敞口的，兌鐵水前后高溫含鐵煙氣直接放散空中，既影響環(huán)境，也不利鐵水罐保溫。另外，加入轉(zhuǎn)爐的廢鋼在入爐前未進行預(yù)熱，在常溫狀態(tài)裝入廢鋼槽，然后直接吊運裝入轉(zhuǎn)爐。連鑄后的鋼坯，在高溫段及二次切割時未設(shè)置保溫罩；二次切割后的鋼坯進行了高壓水沖除磷處理，過程中的副產(chǎn)蒸汽自然放散，未回收。1.2用能情況。從寬厚板廠的生產(chǎn)現(xiàn)狀及該廠管理情況來看，工藝流程、設(shè)備裝備和管理水平等在行業(yè)中都是比較先進的，表現(xiàn)在2017年的用能效果方面的指標也是比較先進的。（1）全廠自發(fā)電占全司總用電量比已達75%以上。（2）轉(zhuǎn)爐工序能耗-23.67千克標準煤/t產(chǎn)品；（3）軋鋼工序能耗47.69千克標準煤/t產(chǎn)品；（4）廢鋼加入量達40t/爐；（5）回收轉(zhuǎn)爐煤氣量達到120m3/t產(chǎn)品；（6）轉(zhuǎn)爐鋼的連鑄率已達到100%；（7）鋼水精煉過程中的鋼包運輸、等待等全程中加蓋處理率達100%；（8）鐵水罐“一罐到底”比例已達到21%。

2節(jié)能潛力分析

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查及企業(yè)現(xiàn)場管理人員反映的情況，結(jié)合企業(yè)用能指標分析，以下方面存在節(jié)能潛力：（1）大量鐵水罐與轉(zhuǎn)爐兌鐵水罐不匹配，需要折罐處理。（2）鐵水罐為敞口，且多個鐵水罐長時間重罐等待；存在減少鐵包溫降、提高鐵水入轉(zhuǎn)爐溫度的節(jié)能潛力。（3）轉(zhuǎn)爐煙氣目前采用濕法OG除塵，轉(zhuǎn)爐煙氣余熱回收可進一步優(yōu)化。（4）當每爐（120t轉(zhuǎn)爐）中加入40t廢鋼后，轉(zhuǎn)爐出鋼溫度合格率只達20%，導(dǎo)致煉鋼工段電耗增加約10kWh/t，可考慮回收余熱進行廢鋼預(yù)熱，提高轉(zhuǎn)爐出鋼溫度合格率和降低煉鋼電耗。（5）現(xiàn)有鋼包烘烤設(shè)備為直燃式，存在火焰外溢、高溫?zé)煔庵苯由⑹А⑷剂舷拇蟮热秉c，若改為蓄熱式烘烤器，可提高鋼包烘烤質(zhì)量，高效回收煙氣余熱，大幅度節(jié)省燃料，節(jié)約能源；且由于交替燃燒，鋼包加熱均勻，能延長鋼包內(nèi)襯使用壽命，大大降低耐火材料的單耗。（6）煉鋼過程中產(chǎn)生的高溫熔渣包括轉(zhuǎn)爐渣、精煉渣未就近回收余能，回收利用鋼渣顯熱有潛力可挖。（7）轉(zhuǎn)爐煤氣回收量還有進一步優(yōu)化增加的余地。（8）開停次數(shù)增多，能耗隨之增加，提高設(shè)備連續(xù)運轉(zhuǎn)率可有效降低設(shè)備開停車所造成的能耗損失。

3節(jié)能措施與建議

3.1工藝方面。（1）優(yōu)化改造使鐵水罐與轉(zhuǎn)爐兌鐵水罐相匹配，提高鐵水罐“一罐到底”的比例，減少鐵水罐折罐過程中的物資損耗和能源損失，可提高入轉(zhuǎn)爐鐵水溫度約50℃，每萬噸鐵水，每年大約可節(jié)省標煤13.4kg[2]。（2）利用干法除塵裝置進行余熱回收，根據(jù)寶鋼一二燒煉鋼廠蒸汽回收量統(tǒng)計數(shù)據(jù)得出，干法的余熱回收系統(tǒng)的鍋爐回收蒸汽能力大約是濕法的2倍[3]。（3）推行廢鋼預(yù)熱技術(shù)：可利用煉鋼廢氣加熱廢鋼，在廢鋼槽中燃氣預(yù)熱（吊籃型預(yù)熱），還可以利用部分轉(zhuǎn)爐渣保護兌鐵水包的余熱預(yù)熱廢鋼，然后將鐵水直接加入有廢鋼的鐵水包中繼續(xù)給廢鋼升溫，并實行兌鐵水包加蓋設(shè)置，實現(xiàn)節(jié)能減排。（4）高溫熔渣余熱回收：煉鋼過程中產(chǎn)生大量高溫熔渣，而轉(zhuǎn)爐鋼渣的溫度高于鋼水溫度，且鋼渣熱熔值較大。收集國內(nèi)對轉(zhuǎn)爐鋼渣熱能利用的資料顯示，已有企業(yè)利用鋼渣顯熱回收利用技術(shù)開發(fā)的成功方法，主要是利用渣處理過程中的空氣或者蒸汽帶走的鋼渣熱能，用于發(fā)電、取暖等。企業(yè)可在下一步生產(chǎn)中研究高溫熔渣回收余熱的可能性，減少能源散失和排放。（5）優(yōu)化高壓水除磷工藝，取消連鑄和加熱爐爐前之間不必要的打水，提高裝爐坯料實際溫度，降低加熱爐燃料消耗。3.2設(shè)備方面。（1）基于蓄熱式鋼包烘烤器性能明顯優(yōu)于其他類型烘烤器，建議改造鋼包烘烤設(shè)備，以提高鋼包烘烤質(zhì)量，延長鋼包內(nèi)襯使用壽命，回收余熱，節(jié)省燃料，降低工序能耗。（2）全面核查高耗能設(shè)備，采用國家和行業(yè)規(guī)定的節(jié)能設(shè)備，按工業(yè)和信息化部公布的高耗能落后機電設(shè)備（產(chǎn)品）第一批至第四批淘汰目錄中的電機、變壓器等高耗能落后機電設(shè)備的要求進行淘汰和更換。（3）對負荷變化波動大的如水泵和風(fēng)機等的電機采用變頻調(diào)速改造，實現(xiàn)節(jié)能。（4）設(shè)備能力按相互匹配配置，實現(xiàn)系統(tǒng)整體節(jié)能。（5）在連鑄坯運送至加熱爐前之間的途中有條件的部位增加保溫罩，減少連鑄坯溫降。（6）采用高輻射覆層技術(shù)，對高爐熱風(fēng)爐、加熱爐等的蓄熱體表面涂覆一層發(fā)射率高于基體的覆層，以提高蓄熱體熱吸收及熱輻射效率，提高熱利用率，減少燃料消耗。3.3管理方面。（1）提高連鑄坯熱裝熱送與直接軋制比率，通過加強連鑄坯無缺陷生產(chǎn)技術(shù)管理，采用熱裝、熱送與直接軋制技術(shù)，使得連鑄坯保持在較高溫度下進入軋制工段，如連鑄坯在600℃及其以上，加熱爐內(nèi)的時間會縮短，同時減少加熱爐燃耗。根據(jù)統(tǒng)計，鑄坯溫度值每提高100℃，節(jié)能6%左右，加熱爐產(chǎn)量提高6%~10%，氧化燒損降低2%，具有顯著的增產(chǎn)節(jié)能效果。（2）加強廠與廠之間的界面管理：如煉鐵廠與煉鋼廠之間，界面劃分點應(yīng)更明確、更科學(xué)、考核指標應(yīng)可檢測——如按送件制：以鐵水罐運送到煉鋼車間某規(guī)定地點的狀態(tài)，包括鐵水罐與鐵水的溫度。（3）進一步優(yōu)化節(jié)能考核：考核注重各單位與工序中新增能源消耗的管控和綜合能耗的考核無疑是應(yīng)該的，對加工工件的接受狀態(tài)、過程監(jiān)測分析和常規(guī)分類管理也有必要，努力實現(xiàn)考核指標與管理條件的口徑相一致。（4）加強分廠內(nèi)部能源供應(yīng)和消費計量的統(tǒng)計和分析管理，以便統(tǒng)計分析能效水平高（低）的設(shè)備負荷率、設(shè)備能源利用率，分析設(shè)備運行上的節(jié)能可行性。（5）建立能源信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集，注重能源介質(zhì)的基礎(chǔ)測量和實時消耗跟蹤，加強常規(guī)用能的分類分析管理，可以把全廠的用能分成生產(chǎn)管理、輔助配套、現(xiàn)場管理（如照明與空調(diào)）等部分，在確保產(chǎn)品質(zhì)量和安全的前提下實施分類考核管理。

4結(jié)語

針對目前我國面臨的節(jié)能減排壓力，圍繞傳統(tǒng)鋼鐵企業(yè)的節(jié)能降耗工作開展研究。基于對某鋼企寬厚板廠的生產(chǎn)現(xiàn)狀、用能情況詳細的實地調(diào)查和企業(yè)現(xiàn)場管理人員反映的情況，分析了其在用能生產(chǎn)過程中的節(jié)能潛力，繼而得出了在工藝、設(shè)備以及管理方面的節(jié)能措施，節(jié)能降耗效果明顯。

參考文獻

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作者:王中民 謝岸輝 王國燾 單位:1.中冶長天國際工程有限責(zé)任公司 2.湖南省工業(yè)通信業(yè)節(jié)能監(jiān)察中心 3.貴州交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院