節(jié)能減排潛力

1、我國能源以化石能源為主，化石燃料消耗是引起世界范圍二氧化碳排放增加的主要因素，將化石燃料折算成能源消耗量用來計(jì)算二氧化碳的排放量已形成共識(shí)。鋼鐵生產(chǎn)過程產(chǎn)生的二氧化碳排放95%以上來自能源消耗，即在很大程度上節(jié)能和二氧化碳減排實(shí)質(zhì)是一致的。2008 年我國鋼鐵工業(yè)二氧化碳排放最占全球球鋼鐵工業(yè)二氧化碳總排放的51而歐盟為 12日本為8，俄羅斯為7，美國為5其他國家17。在鋼鐵生產(chǎn)的高溫物料流程中，各種工業(yè)爐窯的熱效率均低于70。如圖 3 所示，五個(gè)中高溫平臺(tái)保溫設(shè)施不完善，大量熱能散失； 五個(gè)降溫期中有三個(gè)降溫過程的絕大部分熱量未回收，兩個(gè)過程的熱量進(jìn)行了回收；其中焦炭的熱量通過CDQ 得到了

2、有效回收；而燒結(jié)礦、球團(tuán)礦熱回收效率低，冶金渣的熱量幾乎未進(jìn)行有效回收。整個(gè)流程中近70的能源處于散失狀態(tài)。從能源轉(zhuǎn)化功能的角度， 系統(tǒng)分析鋼鐵流程中的能量流代謝過程， 可以發(fā)現(xiàn)能源利用的潛力依然很大：冶金生產(chǎn)過程中消耗的有效能量?jī)H占 283，而轉(zhuǎn)化為余熱余能的占 717，達(dá)到 1434GJt ，折合 490kgcet 。過去，國內(nèi)鋼鐵企業(yè)關(guān)注工序能耗的下降， 特別是一、二類載能體單耗的下降， 也關(guān)注了過程余熱余能的回收利用， 但在余熱余能的高效轉(zhuǎn)化、 余熱余能回收的高效利用方面關(guān)注度不夠，潛力依然很大。資料顯示，世界先進(jìn)產(chǎn)鋼國的噸鋼燃料消耗小于 500kg，而我國重點(diǎn)鋼鐵企業(yè) （除寶鋼外）的

3、噸鋼燃料消耗都在 500kg以上，比世界先進(jìn)水平高出約 12%。煉鐵系統(tǒng)能耗在噸鋼綜合能耗中約占 70%，而煉鐵工序在煉鐵系統(tǒng)能耗中又占 70%以上，因此，煉鐵工序節(jié)能是鋼鐵企業(yè)節(jié)能的重點(diǎn)。 我國煉鐵工序的能耗指標(biāo)與國際先進(jìn)水平還有很大差距。高爐入爐焦比的國際先進(jìn)水平已經(jīng)達(dá)到 240-300kg/t ，高爐煉鐵燃料比達(dá)到 439kgce/t( 芬蘭 ) 。據(jù)對(duì)國內(nèi) 20家有代表性的鋼鐵企業(yè)余熱余能資源回收利用情況進(jìn)行調(diào)查， 2005 年這些企業(yè)余熱資源平均回收率為 25 8，其中產(chǎn)品顯熱回收率為 50 04，煙氣顯熱回收率為 1492，冷卻水的顯熱回收率只有 1 90，各種渣的顯熱回收率僅為

4、159”J。而國外先進(jìn)國家對(duì)余熱余能資源 ( 包括副產(chǎn)煤氣 ) 的回收率已達(dá)到 90以上，如日本新日鐵達(dá)到了 92。分析影響節(jié)能的主要因素包括以下幾點(diǎn)：(1) 長期以來，人們一直關(guān)注鋼鐵流程中產(chǎn)品形成技術(shù)的開發(fā)和主流程的資源保證及管理，而較忽視產(chǎn)品形成過程中能質(zhì)轉(zhuǎn)化價(jià)值及技術(shù)的開發(fā)和管理， 忽視能質(zhì)轉(zhuǎn)化及傳遞、使用過程的耦合匹配。恰恰是這些能質(zhì)轉(zhuǎn)化技術(shù)直接涉及資源、能源的高效利用和轉(zhuǎn)化，因而造成過程運(yùn)行成本高、效率低、污染重，其實(shí)質(zhì)是資源、能源的流失。(2) 鋼鐵流程各生產(chǎn)工序基本上都是余熱余能的閾值工序，在工序無熱“阱”，工序回收的余熱余能效率低，且數(shù)量不足。(3) 鋼鐵企業(yè)余熱余能資源載體

5、多樣、 分布分散、衰變快、不可儲(chǔ)存、穩(wěn)定性差、數(shù)量和質(zhì)量差別大，集中回收利用難度大。(4) 鋼鐵企業(yè)傳統(tǒng)的余熱余能回收方式忽視回收能的質(zhì)量， 以低參數(shù)熱風(fēng)、熱水、蒸汽等為工質(zhì)，回收效率低，且受能量品質(zhì)低、衰變快、不穩(wěn)定、用戶不匹配等因素影響，能源利用效率低，甚至造成回收后又放散的無效狀態(tài)。(5) 鋼鐵企業(yè)以鋼鐵產(chǎn)品生產(chǎn)為主的工藝，能量指標(biāo)體系設(shè)置裕度大，指標(biāo)優(yōu)化技術(shù)落后，能量輸送、轉(zhuǎn)化、使用時(shí)耗損大，缺少集成優(yōu)化智能控制手段。(6) 余熱余能回收利用的理論研究滯后，能源高效利用、轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵裝備技術(shù)、工藝技術(shù)和管理技術(shù)依賴進(jìn)口，缺乏集成創(chuàng)新?；厥諢崮苜H值嚴(yán)重、能效低，甚至還有大量高、中、低品位余

6、熱余能尚沒有形成有價(jià)值回收利用的手段。(7) 鋼鐵企業(yè)中焦?fàn)t煤氣、高爐煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣均是優(yōu)質(zhì)化工合成原料，并且作為副產(chǎn)物其成本較低。 鋼鐵企業(yè)化工合成功能有待深度開發(fā)， 并可為社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展提供新價(jià)值和資源。23 我國鋼鐵企業(yè)能源配置、能源管理潛力我國鋼鐵企業(yè)在用能結(jié)構(gòu)、用能管理方面還存在很大潛力，主要表現(xiàn)在：(1) 鋼廠用能以煤炭為主，占 8349蟑 1，大量使用蒸汽作為傳熱介質(zhì)，導(dǎo)致過程能量損失嚴(yán)重。如某鋼鐵企業(yè)使用蒸汽狀況：每年產(chǎn)生及消耗蒸汽500余萬 t ，折合 55萬 tee ；其構(gòu)成為 08一135MPa占 22、 0508MPa占37、 03 0 5MPa占 28、小于 03M

7、Pa的還有 13。從蒸汽管網(wǎng) 14MPa到用戶通過減壓降至 0 5MPa，煙損失達(dá) 128以上?？梢娔茉崔D(zhuǎn)化效率低、使用效率低，優(yōu)化提高能效的潛力巨大。(2) 鋼廠在能源介質(zhì)配置、轉(zhuǎn)化、使用、回收再利用等環(huán)節(jié)，大量存在能量、能質(zhì)、能級(jí)用戶不匹配和高質(zhì)低用、低質(zhì)不用的問題，遠(yuǎn)未實(shí)現(xiàn)。分配得當(dāng)、各得所需、溫度對(duì)口、梯級(jí)利用”。存在的問題包括：高品質(zhì)蒸汽節(jié)流減壓為低品質(zhì)蒸汽使用，用燃?xì)飧稍镂锪希?用高品質(zhì)燃?xì)夂婵荆?焦?fàn)t煤氣與高爐煤氣混合用于工藝加熱，蒸汽噴射抽真空精煉，水淬高溫爐渣，高溫?zé)煔鉂穹ǔ龎m等。(3) 能源流遠(yuǎn)未實(shí)現(xiàn)“動(dòng)態(tài)、有序、高效”運(yùn)行。能量流從“無序”到“有序”，管理潛力很大。并且工

8、藝過程指標(biāo)裕度大，轉(zhuǎn)化效率低、回收能質(zhì)低、用戶不匹配，系統(tǒng)能效潛力很大。余熱余能中，煤氣具有較高的棚值，可作為發(fā)電的理想燃料，可采用CCPP自發(fā)電或與電力部分合作追求規(guī)模發(fā)電效益。除煤氣以外，其他余熱資源溫度超過700。C的占 718，具有較高的煙值，因此這部分余熱資源從質(zhì)量上來講，具有發(fā)電的可行性。改變將余熱余能低效回收轉(zhuǎn)化為低品質(zhì)蒸汽、熱水等低煙值工質(zhì)且不易集中高效和匹配耦合使用的回收方式，通過建設(shè)分布式電站，將不同種類余熱余能轉(zhuǎn)化為統(tǒng)一形式的高能級(jí)的電能，就近回收、就近輸送、就近使用，余熱余能轉(zhuǎn)化效率高、輸送效率高、使用效率高。煉鐵節(jié)能潛力爐渣顯熱回收普通高爐液態(tài)爐渣的溫度在1400左右

9、，熱焓為1670-1880kJ/kg,約為煉鐵工序能耗的4%-10%，當(dāng)采用低品位礦石冶煉時(shí)還會(huì)更高。目前高爐熱態(tài)爐渣的顯熱基本沒有回收利用。我國鋼鐵工業(yè)的能源消耗結(jié)構(gòu)以煤為主。 據(jù)世界鋼鐵組織統(tǒng)計(jì)： 長流程噸鋼碳排放量 1.7 噸短流程噸鋼碳排放量在 0.4 噸左右而據(jù)我國統(tǒng)計(jì) 長流程噸碳排放量在 2.2 噸，短流程噸鋼碳排放量在 0.8 噸左右，以廢鋼為源頭的電爐流程與以鐵礦為源頭的高爐 - 轉(zhuǎn)爐流程相比每噸鋼可節(jié)約鐵礦石 1.3t 降低能耗 35Okgce減排 c02 1.3 t 減拌廢渣 600kg。我國鋼鐵工業(yè)能耗約占全國總能耗的12。而軋鋼能耗約占全國鋼鐵工業(yè)總能耗的 13 20t

10、 ”。隨著現(xiàn)代鋼鐵產(chǎn)品質(zhì)量品種的升級(jí)，深加工層次的不斷增長，軋鋼工序能耗在不斷增加。 1999年國際先進(jìn)水平的熱軋工序?yàn)?4782kgce t ，冷軋工序?yàn)?8028kgce t ，中國鋼鐵的軋鋼工序無論是冷軋還是熱軋與國際先進(jìn)軋鋼工序相比， 工序能耗均有一定差距。 若考慮兩者的差異并取我國軋鋼工序與國外相同的水平，則可比能耗要比先進(jìn)產(chǎn)鋼國高達(dá)17 2，即 112kgce t 鋼 12| 。其中由于裝備、技術(shù)和管理落后，折合每噸鋼高出國外能耗 404kgce。因?yàn)檐堜摷訜釥t是軋鋼系統(tǒng)的主要耗能設(shè)備， 占軋鋼能耗的 60 70，軋鋼節(jié)能的潛力很大。目前，我國以煤炭和電力為主要能源， 而鏈源轉(zhuǎn)佬率

11、較高懿石油和天然氣應(yīng)用較少，僅此頊存在的節(jié)能潛力可達(dá)標(biāo)煤鋼15 20 kg t鋼鐵工業(yè)用能結(jié)構(gòu)是，煤炭占69 9，電力 26 4，燃油 3 2，天然氣 0 5。鋼鐵企業(yè)節(jié)能工作重點(diǎn)是降低煤炭和電力的用量。降低煉鐵能耗的主要技術(shù)措施有：風(fēng)溫升高 100，節(jié)約焦比15kg t ，脫濕鼓風(fēng)：風(fēng)中每減少1 g ms水，可提高風(fēng)溫9，降焦比 0 7kg t 。富氧鼓風(fēng)：富氧1，高爐增產(chǎn) 4 26，高爐煤氣發(fā)熱值升高 3 4，節(jié)焦 1，允許多噴吹12 20kg t 煤粉。焦炭和煤粉灰分降低1，煉鐵焦比可下降1 5。結(jié)構(gòu)節(jié)能：每噴吹1噸煤粉，可降低煉鐵系統(tǒng)能耗約100kgce t ，每增加使用 1噸球團(tuán)礦，

12、可降低煉鐵系統(tǒng)能耗 20kgce t 左右。優(yōu)化高爐操作技術(shù)：生鐵含Si 每降低 0 1，可降低焦比 4 5kg t 。爐頂煤氣壓力提高lkPa ，可降焦比 35，增產(chǎn) 1左右。煤氣co z 含量提高 0 5，可減少燃耗10kg t 。對(duì)熱風(fēng)爐管道進(jìn)行保溫，可使熱風(fēng)溫度升高采用小球燒結(jié)厚料層燒結(jié)工藝，可減少燒結(jié)燃耗15 20kgt 燒。9 17。燒結(jié)對(duì)混合料進(jìn)行預(yù)熱，溫度升高1 0 ，減少固體燃耗 2kg t ?？刂茻Y(jié)點(diǎn)火負(fù)壓，可降低燒結(jié)工序能耗4 5對(duì)煉焦煤進(jìn)行調(diào)濕，水份從10降到 6，節(jié)能 8。(2) 低溫?zé)煔饣厥占夹g(shù)。目前，我國鋼鐵企業(yè)煙氣余熱利用中，高溫?zé)煔庥酂岬幕厥绽们闆r較好，而

13、中低溫?zé)煔庥酂岬幕厥绽寐瘦^低。鋼鐵企業(yè)用高溫?zé)煔忸A(yù)熱助燃空氣，而通過空氣預(yù)熱器后約400 500的中溫?zé)煔鈩t沒有被大部分企業(yè)加以利用，至于溫度更低的3000C以下的低溫?zé)煔饫玫母佟庖蜒芯块_發(fā)利用 200以下的低溫?zé)煔庥酂嵊糜诠┡椭评?。就現(xiàn)有的技術(shù)而言，排人煙囪的最佳溫度可以達(dá)到 150 180，而如何利用中低溫?zé)煔庥酂崾且粋€(gè)亟需研究的問題?，F(xiàn)在國內(nèi)燒結(jié)余熱回收應(yīng)用較多的是熱管式余熱鍋爐，寶鋼每噸燒結(jié)礦可回收 75182kg中壓蒸汽，并入公司蒸汽管網(wǎng)，多數(shù)企業(yè)回收的是低壓蒸汽，未并入管網(wǎng)，只是就近使用。高爐工序能耗占鋼鐵聯(lián)合企業(yè)總能耗的50以上，高爐煉鐵用能有 78足來自碳素燃燒 ( 就是燃料比) 。所以，降低高爐燃料比是鋼鐵企業(yè)節(jié)能減排工作的霞點(diǎn)，也是減少污染物排放的主要手段。 2010年重點(diǎn)企業(yè)高爐燃料比的降低，為我國噸鋼綜合能耗降低做出了重要貢獻(xiàn)。我們應(yīng)當(dāng)大力推廣能夠大幅度降低燃料比企業(yè)的好經(jīng)驗(yàn)。副產(chǎn)煤氣產(chǎn)生量大( 噸鐵產(chǎn)生 1400 1700ms煤氣，噸焦產(chǎn)生 380