第3章鋼鐵冶金行業(yè)的節(jié)能減排課件

112233.1中國鋼鐵生產(chǎn)發(fā)展與節(jié)能減排現(xiàn)狀3.1.1概況鋼鐵工業(yè)是高物流、高能耗、高污染的傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)。目前，鋼鐵工業(yè)總能耗已占全國工業(yè)總能耗的15%左右，而鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)過程中的能源有效率僅為30%左右；全行業(yè)固體廢棄物回收利用率在53%，水資源利用率在40%左右。33.1中國鋼鐵生產(chǎn)發(fā)展與節(jié)能減排現(xiàn)狀4從1990年到2006年，中國鋼產(chǎn)量增長了5.39倍，同時也帶來了能耗的急劇增加和環(huán)境負(fù)荷的加重，節(jié)能減排工作就顯得尤其重要。4從1990年到2006年，中國鋼產(chǎn)量增長了5.39倍，同時53.1.2國家領(lǐng)導(dǎo)人關(guān)注中國鋼鐵工業(yè)的節(jié)能減排國務(wù)院總理溫家寶在十屆全國人大五次會議上作政府工作報告時指出：抓好節(jié)能降耗、保護(hù)環(huán)境是“十一五”期間政府工作的一大重點。提出“十一五”期間淘汰落后煉鐵產(chǎn)能1億噸、落后煉鋼產(chǎn)能5500萬噸的指標(biāo)，2007年力爭分別淘汰3000萬噸和3500萬噸的指標(biāo)。這充分反映了鋼鐵行業(yè)在節(jié)能減排工作中的重要地位。在2007年4月鋼鐵工業(yè)關(guān)停和淘汰產(chǎn)能工作會議上，有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)人也提出：鋼鐵工業(yè)是節(jié)能減排潛力最大的行業(yè)、鋼鐵行業(yè)在污染減排中占有舉足輕重的地位。53.1.2國家領(lǐng)導(dǎo)人關(guān)注中國鋼鐵工業(yè)的節(jié)能減排6我國鋼鐵工業(yè)一次能源消耗以煤為主，占總能耗的比例接近70%。我國鋼鐵工業(yè)所消耗的煤炭品質(zhì)：灰分高、硫分高。3.1.3我國鋼鐵工業(yè)生產(chǎn)及污染環(huán)境現(xiàn)狀6我國鋼鐵工業(yè)一次能源消耗以煤為主，占總能耗的比例接近70%71990~2006年我國鋼產(chǎn)量及能耗變化趨勢71990~2006年我國鋼產(chǎn)量及能耗變化趨勢8我國重點大中型鋼鐵企業(yè)的噸鋼綜合能耗從2000年的0.92tce/t下降到2006年的0.645tce/t，下降了29%。8我國重點大中型鋼鐵企業(yè)的噸鋼綜合能耗從2000年的0.929鋼鐵行業(yè)是工業(yè)行業(yè)中的重點排污行業(yè)。目前，鋼鐵行業(yè)對GDP增加值的貢獻(xiàn)為3.14%，而該行業(yè)排放的工業(yè)廢水、工業(yè)粉塵和二氧化硫總量分別占全國工業(yè)污染物排放總量的10%，15%和10%。因此，做好鋼鐵行業(yè)的污染物減排工作對于整個工業(yè)行業(yè)的污染物減排具有重要意義。9鋼鐵行業(yè)是工業(yè)行業(yè)中的重點排污行業(yè)。目前，鋼鐵行業(yè)對GDP10鋼鐵行業(yè)的能耗、水耗及污染物排放量10鋼鐵行業(yè)的能耗、水耗及污染物排放量11重點大中型企業(yè)噸鋼污染物排放量11重點大中型企業(yè)噸鋼污染物排放量122006年我國鋼鐵行業(yè)固體廢棄物利用狀況固體廢棄物名稱產(chǎn)生量萬t利用量萬t利用率%用途高爐渣132161185189.67水泥；混凝土摻合料鋼渣4872421086.41燒結(jié)、轉(zhuǎn)爐返回料；筑路填料；鋼渣水泥；混凝土摻合料塵泥3743368398.40燒結(jié)、球團(tuán)返回料氧化鐵皮61761599.68主要作燒結(jié)返回料；部分作轉(zhuǎn)爐冷卻劑122006年我國鋼鐵行業(yè)固體廢棄物利用狀況固體廢棄物名稱產(chǎn)133.1.4我國鋼鐵工業(yè)節(jié)能減排與國際先進(jìn)水平的差距133.1.4我國鋼鐵工業(yè)節(jié)能減排與國際先進(jìn)水平的差距14從鋼鐵生產(chǎn)工序能耗來看，國內(nèi)企業(yè)之間存在較大差距，國內(nèi)先進(jìn)水平與國際先進(jìn)水平相比，也有一定的差距。工序焦化燒結(jié)煉鐵轉(zhuǎn)爐國內(nèi)重點企業(yè)平均，kgce/t142.2164.83456.7936.34國內(nèi)落后水平，kgce/t278.0689.87605.1091.75國內(nèi)先進(jìn)水平，kgce/t12254.68396.70-2.7國外先進(jìn)水平，kgce/t12851438-8.814從鋼鐵生產(chǎn)工序能耗來看，國內(nèi)企業(yè)之間存在較大差距，國內(nèi)先15國內(nèi)外重點鋼鐵企業(yè)環(huán)保指標(biāo)比較指標(biāo)ArcelorPOSCO我國重點鋼鐵企業(yè)統(tǒng)計平均寶鋼集團(tuán)太鋼2006年2005年2006年2005年2006年2006年噸鋼耗新水(m3)3.743.816.568.036.006.49噸鋼排SO2(kg)1.180.522.362.462.372.42噸鋼排NOx(kg)1.081.21----噸鋼排塵(kg)0.250.241.471.501.140.705噸鋼排COD(kg)--0.380.410.25-15國內(nèi)外重點鋼鐵企業(yè)環(huán)保指標(biāo)比較指標(biāo)ArcelorPOSC163.2.2調(diào)整工藝結(jié)構(gòu)(1)降低鐵鋼比：生鐵是高能耗產(chǎn)品，鐵鋼比高必然導(dǎo)致鋼鐵工業(yè)能耗上升。中國鋼鐵企業(yè)“十五”期間鐵鋼比從2000年的1.02下降到2006年的0.965，重點鋼鐵企業(yè)鐵鋼比從0.916下降到0.88。由于鐵鋼比的降低，使得鋼鐵工業(yè)的能源消耗也降低，此項可節(jié)約1000多萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤。163.2.2調(diào)整工藝結(jié)構(gòu)17(2)提高綜合成材率：1995~2006年中國鋼鐵行業(yè)連鑄比從46.5%提高到98.57%，軋鋼綜合成材率由86.76%提高到95.65%。17(2)提高綜合成材率：1995~2006年中國鋼鐵行業(yè)18(3)開發(fā)、應(yīng)用先進(jìn)節(jié)能技術(shù)干熄焦技術(shù)(CDQ)：鋼鐵企業(yè)焦化廠焦炭產(chǎn)量約7000萬噸，干熄焦年發(fā)電量26億kwh。高爐余壓發(fā)電技術(shù)(TRT)：2006年1000m3以上高爐121座，全部配備TRT，年發(fā)電量約36億kwh。煤氣聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)(CCPP)：2006年底，中國鋼鐵企業(yè)已建了近10套利用低熱值煤氣的聯(lián)合循環(huán)發(fā)電裝置CCPP，年回收煤氣量3000億m3，年發(fā)電量100億kwh。18(3)開發(fā)、應(yīng)用先進(jìn)節(jié)能技術(shù)19(4)加強(qiáng)能源管理能源管理中心以能源管理和能源轉(zhuǎn)換為目標(biāo)，確保生產(chǎn)用能的穩(wěn)定供應(yīng)；充分利用低價能源代替高價能源；集中管理與自動化操作，提高能源利用效率。1991年寶鋼建立了能源管理中心，顯示出巨大的優(yōu)越性，鞍鋼、武鋼、首鋼、攀鋼、本鋼、太鋼等鋼廠都已準(zhǔn)備或正在建設(shè)能源中心。19(4)加強(qiáng)能源管理202021鋼鐵行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的技術(shù)支撐21鋼鐵行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的技術(shù)支撐22采用五項重大節(jié)能環(huán)保技術(shù)22采用五項重大節(jié)能環(huán)保技術(shù)23產(chǎn)品高品質(zhì)化23產(chǎn)品高品質(zhì)化24能源轉(zhuǎn)換技術(shù)：冶金—電力聯(lián)合生產(chǎn)技術(shù)技術(shù)優(yōu)點：省去焦化和燒結(jié)工序；實現(xiàn)冶金電力聯(lián)合生產(chǎn)；裝備簡單、技術(shù)成熟度較高；實現(xiàn)密閉生產(chǎn)，對環(huán)境污染小。工藝特點：流程短：直接采用粉礦和煤炭冶煉；采用高溫空氣進(jìn)行爐內(nèi)二次燃燒；采用一步法還原工藝，設(shè)備簡單；采用預(yù)熱鍋爐和干法除塵技術(shù)，充分回收爐氣廢熱發(fā)電。24能源轉(zhuǎn)換技術(shù)：冶金—電力聯(lián)合生產(chǎn)技術(shù)技術(shù)優(yōu)點：工藝特點：25基于氫冶金的熔融還原煉鐵工藝—煤基制氫技術(shù)技術(shù)優(yōu)點：采用氫氣還原鐵，還原產(chǎn)物為水，易于脫除，實現(xiàn)能源的循環(huán)利用；徹底解決了污染問題，避免了對環(huán)境和對鋼材本身的污染，適宜生產(chǎn)超潔凈鋼。工藝特點：在熔融爐渣中噴吹純氧和塊煤造高純還原煤氣；CO2+H2>95%,SO2<1%.煤氣經(jīng)除塵和換熱后進(jìn)行水煤氣變換，脫除CO2，生產(chǎn)純氫。氫氣經(jīng)加熱后，提供給豎爐進(jìn)行鐵還原，還原后的煤氣經(jīng)脫水后循環(huán)使用。25基于氫冶金的熔融還原煉鐵工藝—煤基制氫技術(shù)技術(shù)優(yōu)點：工藝26基于氫冶金的熔融還原煉鐵工藝—氫冶金工藝H2的還原產(chǎn)物為H2O，易于脫除。實現(xiàn)能源的循環(huán)利用，降低水耗和對環(huán)境的污染程度。26基于氫冶金的熔融還原煉鐵工藝—氫冶金工藝H2的還原產(chǎn)物為273.3.3燒結(jié)節(jié)能減排措施3.3.3.1節(jié)能減排的措施(1)降低固體燃料的消耗固體燃料消耗在燒結(jié)工序能耗中占的比重最大，達(dá)75%~80%，降低工序能耗首先要考慮的是降低固體燃料的消耗。降低固體燃料消耗的措施包括控制燃料的粒度及粒度組成；燃料分次加入，改善固體燃料的燃燒條件；厚料層燒結(jié)；采用球團(tuán)燒結(jié)或小球燒結(jié)工藝。273.3.3燒結(jié)節(jié)能減排措施28(2)低溫?zé)Y(jié)技術(shù)低溫?zé)Y(jié)是一種在較低溫度(1300℃)條件下，以強(qiáng)度好，還原度高的針狀鐵酸鈣作為主要黏結(jié)相去黏結(jié)其他礦物，形成交織殘余結(jié)構(gòu)的燒結(jié)方法。整個燒結(jié)過程在較低溫度和較高氧位條件下進(jìn)行，因而能充分生成鐵酸鈣系列的黏結(jié)相，減少硅酸鹽黏結(jié)相，從而保證燒結(jié)礦具有良好的強(qiáng)度和還原性。另一方面低溫高氧位燒結(jié)抑制了FeO生成，使燒結(jié)礦中FeO含量降低，軟化和熔化溫度升高，軟熔性改善；低FeO和高軟化溫度使燒結(jié)礦的高溫還原性一并得到改善，同時降低燒結(jié)工序燃耗。28(2)低溫?zé)Y(jié)技術(shù)29(3)燒結(jié)余熱回收利用燒結(jié)過程有兩部分余熱可回收利用，一為燒結(jié)機(jī)后部風(fēng)箱內(nèi)的煙氣余熱，溫度為300~350℃，并含有較多的氧氣；二是燒結(jié)終了時，熱成品礦具有顯熱，燒結(jié)礦溫度約750~800℃，占燒結(jié)能耗的30%~40%左右。余熱利用有兩種主要的方式，一是動力利用，即將熱能轉(zhuǎn)化為電能或機(jī)械能；二是熱利用，即利用余熱來預(yù)熱、干燥、供熱、供暖等。具體的操作方式包括預(yù)熱混合料及熱風(fēng)燒結(jié)、生產(chǎn)蒸汽、通入熱風(fēng)罩進(jìn)行熱風(fēng)燒結(jié)、余熱發(fā)電等。29(3)燒結(jié)余熱回收利用30(4)熱風(fēng)燒結(jié)熱風(fēng)燒結(jié)就是在燒結(jié)機(jī)點火器后面，裝上保溫著火熱風(fēng)罩，往料層表面供給熱廢氣或熱空氣來進(jìn)行燒結(jié)的一種新工藝。熱廢氣溫度可高達(dá)600~800℃，也可使用200~250℃的低溫?zé)犸L(fēng)燒結(jié)。熱廢氣來源有煤氣燃燒的熱廢氣、燒結(jié)機(jī)尾部風(fēng)箱或冷卻機(jī)的熱廢氣，也有用熱風(fēng)爐的預(yù)熱空氣。30(4)熱風(fēng)燒結(jié)31(5)降低電耗電耗在燒結(jié)工序能耗中是僅次于固體燃料的第二大能耗，約占13%~20%。降低電耗也是降低燒結(jié)工序能耗的重要措施。具體措施包括減少設(shè)備漏風(fēng)率；采用變頻調(diào)速、電容補償；減少大功率設(shè)備空轉(zhuǎn)時間等。31(5)降低電耗32(6)降低點火熱耗燒結(jié)點火應(yīng)滿足如下要求：有足夠高的點火溫度；有一定的點火時間，適宜的點火負(fù)壓，點火煙氣中氧含量充足；沿臺車寬度方向點火要均勻。點火熱耗占燒結(jié)工序能耗的5%~10%，降低點火能耗對降低燒結(jié)工序能耗也具有重要意義。具體措施包括采用新型節(jié)能點火器；嚴(yán)格控制點火溫度和點火時間等。32(6)降低點火熱耗33(7)提高自動化控制裝備水平自動化控制系統(tǒng)的功能是實現(xiàn)對燒結(jié)生產(chǎn)設(shè)備的連鎖控制、過程控制、過程實時數(shù)據(jù)的采集與監(jiān)視、過程與設(shè)備狀態(tài)的監(jiān)視與報警、過程趨勢數(shù)據(jù)的采集與處理、報表打印、分析處理等。33(7)提高自動化控制裝備水平34(8)合理使用冶金廢料綜合利用冶金廢料不但可以減少資源浪費、降低成本，而且還可以降低能源消耗。具體措施包括燒結(jié)礦粉的使用；高爐灰、鋼渣的使用；煉鋼污泥的使用等。34(8)合理使用冶金廢料35煉鐵原輔料及煉鐵過程主要成分變化煉鐵原輔料煉鐵過程主要成分變化含鐵原料：鐵礦石、燒結(jié)礦、球團(tuán)礦含鐵原料含有大量的赤鐵礦(Fe2O3)。有時含有少量的磁鐵礦(Fe3O4)。在高爐中，鐵氧化物逐漸還原，形成石棉鐵，最后生成熔融生鐵助熔劑：石灰石脈石與助熔劑結(jié)合形成渣，渣是復(fù)雜的硅酸鹽混合物，其密度比鐵水低還原劑：焦炭還原劑碳反應(yīng)后形成CO與CO2在爐頂收集輔助還原劑：煤粉、石油、天然氣、塑料還原劑中碳反應(yīng)后形成CO與CO2在爐頂收集，氫與氧反應(yīng)形成蒸汽35煉鐵原輔料及煉鐵過程主要成分變化煉鐵原輔料煉鐵過程主要成36鋼鐵廠對大氣環(huán)境影響最大最直接的是粉塵(煙塵)排放，是造成鋼廠周邊地區(qū)總懸浮顆粒物(TSP)和粒徑在10μm以下的顆粒物(PM10)等指標(biāo)高的主要原因。煉鐵系統(tǒng)粉塵(煙塵)的排放總量占鋼廠總粉塵(煙塵)排放量的50%以上。燒結(jié)過程的粉塵(煙塵)主要來源于臺車下面的抽風(fēng)系統(tǒng)(占90%)以上。高爐煉鐵工序的粉塵(煙塵)主要來源于高爐上料、煤氣放散和出鐵場等。36鋼鐵廠對大氣環(huán)境影響最大最直接的是粉塵(煙塵)排放，是造373.4.2.2廢氣的產(chǎn)生和排放高爐煉鐵生產(chǎn)工藝中，有以下廢氣污染物產(chǎn)生：(1)運輸及裝料廢氣：原料經(jīng)礦槽、皮帶、振動篩、上料小車儲運、裝料系統(tǒng)進(jìn)入高爐，這一過程排放的主要污染物是粉塵。(2)熱風(fēng)爐的廢氣：熱風(fēng)爐通常是以高爐煤氣混合焦?fàn)t煤氣或天然氣、重油、煤炭為燃料的，這一過程排放的主要污染物是粉塵、SO2、NOx。(3)出鐵場排放廢氣：出鐵場出鐵時，在出鐵口、撇渣器、鐵水溝、渣溝、鐵水裝入鐵水罐時會排放出顆粒物(爐塵)。這些顆粒物主要是鐵水、爐渣與周圍氧的相互作用而產(chǎn)生的。373.4.2.2廢氣的產(chǎn)生和排放383.4.2.3廢水的產(chǎn)生和排放高爐廢水主要有煤氣凈化廢水和水沖渣廢水。高爐煤氣凈化廢水的物理和化學(xué)污染較為嚴(yán)重，水在煤氣凈化系統(tǒng)中每循環(huán)一次，約含粉塵0.4~0.5g/L。由于水的硬度過高，含有細(xì)小的懸浮雜質(zhì)，使管道和設(shè)備產(chǎn)生結(jié)垢和積聚沉淀物。這種水含有大量的污泥和大量的溶解無機(jī)鹽。383.4.2.3廢水的產(chǎn)生和排放393.4.3煉鐵節(jié)能減排措施3.4.3.1干熄焦技術(shù)(CDQ)干熄焦技術(shù)是符合我國相關(guān)產(chǎn)業(yè)政策的一項提高焦炭質(zhì)量、節(jié)約能源、改善環(huán)境的先進(jìn)技術(shù)。干熄焦技術(shù)起源于20世紀(jì)初的瑞士，此后前蘇聯(lián)、日本、德國在干熄焦裝置大型化、自動化及環(huán)境保護(hù)方面陸續(xù)做了改進(jìn)。393.4.3煉鐵節(jié)能減排措施40從焦?fàn)t出來的紅焦炭(950~1050℃)所含顯熱相當(dāng)于煉焦生產(chǎn)消耗的總熱量的35%~40%。采用干法熄焦可回收紅焦顯熱的80%，噸焦可產(chǎn)生3.9MPa的蒸汽0.45t(先進(jìn)的可達(dá)0.6t)。寶鋼干熄焦可降低焦化工序能耗68kgce/t。這是鋼鐵工業(yè)可回收余熱最大的項目，約占可回收余能的一半。干熄焦的焦炭質(zhì)量得到提高，熱反應(yīng)性能降低10%~13%，抗碎強(qiáng)度M40提高了3%~4%，耐磨強(qiáng)度M10改善0.3%~0.8%；在焦炭質(zhì)量不變的條件下，可多配10%~20%弱黏結(jié)性煤，可節(jié)水0.38t/t(焦)；高爐使用干熄焦的焦炭可降低焦比2%，產(chǎn)量提高1%。40從焦?fàn)t出來的紅焦炭(950~1050℃)所含顯熱相當(dāng)于煉413.4.3.2精料（提高原燃料質(zhì)量）提高入爐礦石的品味：入爐礦石品位每提高1%，煉鐵焦比下降1.5%，生鐵產(chǎn)量升高2.5%，噸鐵渣量減少30kg，允許高爐增噴15kg/t煤粉。提高煉鐵原燃料轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度：酸性燒結(jié)礦(CaO/SiO2<1)堿度提高0.1，可降低煉鐵焦比3%-3.5%。焦炭耐磨強(qiáng)度M40提高1%，高爐利用系數(shù)提高4%，燃料比下降5.0kgce/t；M10減少0.2%，高爐利用系數(shù)提高5%，燃料比下降7.0kgce/t。高堿度燒結(jié)礦具有強(qiáng)度高、還原性能好的優(yōu)點。413.4.3.2精料（提高原燃料質(zhì)量）42提高熟料比：熟料比(指燒結(jié)礦和球團(tuán)礦占入爐原料的比例)提高1%，可降低煉鐵焦比2~3kg/t。主要是因為熟料比天然礦的還原性能好，可以增加鐵礦石的間接還原度。在高爐冶煉中，鐵礦石的直接還原是吸熱反應(yīng)，而間接還原是放熱反應(yīng)。間接還原度每增加1%，可降焦比6~7kg/t。入爐原燃料的粒度、化學(xué)成分、冶金性能要穩(wěn)定：近年因我國煉鐵工業(yè)處于高速發(fā)展階段，造成了全國煉鐵原料供應(yīng)緊張，價位攀升，成分處于波動之中，造成全國煉鐵生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)滑坡（入爐焦化比升高、噴煤比下降）。42提高熟料比：熟料比(指燒結(jié)礦和球團(tuán)礦占入爐原料的比例)提43優(yōu)化原燃料粒度組成：要篩除小于5mm的粉末，要求其含量低于3%~5%，入爐粉末(<5mm)每降低1%，高爐利用系數(shù)可提高0.4%~1.0%，焦比下降0.5%。入爐粒料也不能過大，要篩除大于50mm的爐料(進(jìn)行再破碎)，燒結(jié)礦粒度應(yīng)小于50mm，塊礦要小于30mm，并控制5~10mm粒度組成占總爐料的比例小于30%。不同粒度組成的爐料要分級入爐。若混裝爐料將產(chǎn)生填充作用，造成高爐透氣性差，壓差升高。43優(yōu)化原燃料粒度組成：要篩除小于5mm的粉末，要求其含量低44鐵礦石的冶金性能要好：鐵礦石的冶金性能包括還原性、低溫還原粉化率、軟化性和熔滴性等。還原度大于60%的鐵礦石屬于還原性能好的礦石。礦石還原度提高10%，高爐焦比可降低8%~9%。44鐵礦石的冶金性能要好：鐵礦石的冶金性能包括還原性、低溫還453.4.3.3提高煤比，降低高爐的入爐焦比和燃料比提高煤比：提高煤比可降低生鐵成本，但提高噴煤量時應(yīng)考慮自身的冶金條件，要做到提高噴煤量同時不降低置換比，使燃料比隨噴煤量的增加有所降低。調(diào)整燃料結(jié)構(gòu)：焦炭在爐內(nèi)的料柱骨架作用無法取代，低的優(yōu)質(zhì)冶金焦比例是煉鐵生產(chǎn)不斷追求的目標(biāo)之一。提高煤氣利用率。453.4.3.3提高煤比，降低高爐的入爐焦比和燃料比463.4.3.4提高風(fēng)溫?zé)犸L(fēng)是高爐煉鐵的廉價能源，熱量主要是用低熱值的高爐煤氣換來的，占高爐總熱量輸入的17%~19%。一般送風(fēng)溫度在1000~1200℃之間時，風(fēng)溫每增加100℃可降低焦比2.8%。高風(fēng)溫是高爐降低燃料消耗的最有力措施，也是大噴煤的基礎(chǔ)，同時也是降低生鐵成本和減少環(huán)境污染的有效手段。可采取下列措施提高風(fēng)溫：改進(jìn)熱風(fēng)爐結(jié)構(gòu)；采用熱風(fēng)爐余熱預(yù)熱助燃空氣；提高煤氣熱值；熱風(fēng)爐采用自動換爐、自動燃燒控制技術(shù)。463.4.3.4提高風(fēng)溫473.4.3.5提高爐頂壓力高壓操作可顯著提高產(chǎn)量、降低焦比、提高生鐵質(zhì)量。3.4.3.6提高TRT(高爐爐頂煤氣余壓回收透平發(fā)電裝置)回收效率煉鐵余能發(fā)電主要利用煉鐵產(chǎn)生的高爐煤氣的余能，既回收高爐煤氣、減少煤氣排放，又創(chuàng)造效益，是二次能源利用的最重要的技術(shù)之一。473.4.3.5提高爐頂壓力483.4.3.7煤氣回收利用可燃?xì)怏w使用的原則是：優(yōu)先供給各類工業(yè)爐窯使用(包括熱風(fēng)爐、加熱爐、回轉(zhuǎn)窯、烘烤設(shè)施、燒結(jié)點火等)，最后有剩余采用與發(fā)電。鋼鐵企業(yè)產(chǎn)生的可燃?xì)怏w能值高(占總購入煤炭能量值的34.12%)、氣量大、利用不充分的現(xiàn)狀，推薦鋼鐵企業(yè)積極采用煤氣發(fā)電技術(shù)設(shè)備，并可以實現(xiàn)多買煤少買電、節(jié)能降耗的目標(biāo)。483.4.3.7煤氣回收利用493.4.3.8降低煤氣消耗高風(fēng)溫可以改善高爐下部熱制度，提高能源利用效率，但同時熱風(fēng)爐本身也消耗燃料，其消耗約占高爐工序能耗的11%。3.4.3.9高爐處理廢塑料技術(shù)塑料的成分為高分子化合物，是高爐煉鐵的良好還原劑和發(fā)熱劑。開發(fā)和利用高爐噴吹廢塑料技術(shù)，不僅可以提供廉價的能源，使高爐焦比降低、能量消耗減少，同時也實現(xiàn)了對塑料的資源化利用和無害化處理。493.4.3.8降低煤氣消耗503.4.3.10高爐結(jié)構(gòu)合理化與世界主要產(chǎn)鋼國相比，我國高爐結(jié)構(gòu)不合理。我國高爐具有數(shù)量多而容量相對較小的特點。事實證明：大高爐能耗比小高爐低、鐵水溫度比小高爐高，有利于低硅煉鋼鐵冶煉。3.4.3.11延長高爐壽命延長高爐壽命可以節(jié)約高爐大修費用，提高了作業(yè)率，增產(chǎn)了生鐵，減少了人力物力消耗，降低了噸鐵的固定資產(chǎn)投資，是煉鐵系統(tǒng)節(jié)能的重要方面。503.4.3.10高爐結(jié)構(gòu)合理化513.4.3.12通過非焦煉鐵改革能源結(jié)構(gòu)高爐煉鐵在過去發(fā)揮了重要作用，在今后二十年仍將是煉鐵的主要工藝。但由于資源、環(huán)保等方面的問題和技術(shù)的發(fā)展，改進(jìn)原燃料的品種結(jié)構(gòu)，向非焦煉鐵發(fā)展勢在必行。3.4.3.13熱能回收技術(shù)目前，世界上已經(jīng)有幾十個國家把高爐渣作為一種資源加以回收利用，但顯熱的回收問題一直沒有得到解決。當(dāng)前，絕大部分高爐都采用水沖渣，爐渣顯熱用于取暖和發(fā)電。大多數(shù)情況下，在夏季和無取暖設(shè)備的地方，這部分能量只能白白浪費掉。513.4.3.12通過非焦煉鐵改革能源結(jié)構(gòu)523.5煉鋼過程與節(jié)能減排3.5.1煉鋼工藝過程現(xiàn)代煉鋼方法主要有氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼和電爐煉鋼。氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼以頂吹煙氣轉(zhuǎn)爐煉鋼為主，同時還有底吹氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼和頂?shù)讖?fù)合吹氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼。用高爐鐵水進(jìn)行轉(zhuǎn)爐吹氧煉鋼是目前鋼鐵企業(yè)的主要煉鋼工藝。523.5煉鋼過程與節(jié)能減排53轉(zhuǎn)爐煉鋼不需要外加熱源，依靠鐵水本身的物理熱和鐵水中元素氧化還原反應(yīng)放熱提供熱源，來達(dá)到煉鋼所要求的溫度，富余的熱量通過添加廢鋼以及少量的其他冷卻機(jī)來進(jìn)行調(diào)整。電爐煉鋼大多為小型鋼廠或合金鋼、特種鋼廠所采用，在我國產(chǎn)量約占總鋼產(chǎn)量的12%~20%。電爐煉鋼以交流電弧爐煉鋼為主，同時還有直流電弧爐煉鋼、感應(yīng)爐煉鋼及電渣重熔等。53轉(zhuǎn)爐煉鋼不需要外加熱源，依靠鐵水本身的物理熱和鐵水中元素543.5.2轉(zhuǎn)爐煉鋼節(jié)能減排3.5.2.1負(fù)能煉鋼實現(xiàn)負(fù)能煉鋼，應(yīng)采取以下措施：提高轉(zhuǎn)爐作業(yè)率，縮短冶煉周期可降低冶煉電耗；優(yōu)化冶煉工藝，提高煤氣回收水平；提高蒸汽的回收利用水平；縮短鋼包周轉(zhuǎn)時間，使出鋼溫度降低，降低工序能耗；采用蓄熱燃燒技術(shù)烘烤鋼包，實現(xiàn)鋼包烘烤節(jié)能；采用計算機(jī)終點控制技術(shù)和轉(zhuǎn)爐冶煉計算機(jī)動態(tài)模型技術(shù)。543.5.2轉(zhuǎn)爐煉鋼節(jié)能減排553.5.2.4降低煤氣消耗蓄熱式燃燒技術(shù)是一種余熱回收技術(shù)，它通過蓄熱體交替切換成吸熱和放熱的工作狀態(tài)來回收廢氣中的余熱。此熱能交換方式可達(dá)到降低廢氣熱損失，提高烘烤器熱能利用效率的效果。553.5.2.4降低煤氣消耗56高效蓄熱式燃燒技術(shù)的加熱裝置具有以下特點：使助燃空氣的預(yù)熱溫度幾乎達(dá)到鋼包內(nèi)氣體溫度，煙氣排放溫度接近于大氣溫度，可顯著節(jié)約煤氣；交替燃燒使鋼包內(nèi)氣體流動狀態(tài)紊亂，鋼包內(nèi)壁溫度均勻；采用分段燃燒，顯著降低NOx含量。56高效蓄熱式燃燒技術(shù)的加熱裝置具有以下特點：573.5.2.5轉(zhuǎn)爐煤氣回收利用冶煉過程中轉(zhuǎn)爐內(nèi)處于高溫，碳氧反應(yīng)形成的CO氣體稱為轉(zhuǎn)爐煤氣，溫度約在1600℃.此時高溫轉(zhuǎn)爐煤氣的能量約為109J/t，其中煤氣顯熱能約占1/5，其余4/5為潛能。轉(zhuǎn)爐煤氣是優(yōu)質(zhì)的氣體燃料，是轉(zhuǎn)爐煉鋼環(huán)節(jié)最重要的二次能源，轉(zhuǎn)爐煤氣回收是轉(zhuǎn)爐負(fù)能煉鋼的關(guān)鍵，是煉鋼節(jié)能降耗的重要途徑。要做到負(fù)能煉鋼必須回收煤氣，而且應(yīng)盡可能提高回收煤氣的數(shù)量和質(zhì)量。573.5.2.5轉(zhuǎn)爐煤氣回收利用583.5.3電弧爐煉鋼節(jié)能減排電弧爐是以冷廢鋼為主要原料，以電能為主要能源冶煉優(yōu)質(zhì)鋼的一種工藝。由于該工藝實現(xiàn)了對廢鋼的再利用，減少了對環(huán)境的污染；所使用的電能也是一種清潔的能源。但我國目前自產(chǎn)廢鋼少，電力供應(yīng)緊張，因此，電弧爐煉鋼的節(jié)能降耗是制約此工藝發(fā)展的關(guān)鍵問題。電弧爐煉鋼的節(jié)能降耗可從提高生產(chǎn)效率和降低電耗兩個方面來實現(xiàn)。583.5.3電弧爐煉鋼節(jié)能減排59從當(dāng)前技術(shù)來看，電爐煉鋼節(jié)能主要采用以下手段：以價格低廉的一次能源油、天然氣、煤等代替電能；提高電能利用效率，減少無功功率，主要措施是提高功率因數(shù)；強(qiáng)化用氧，配置氧燃燒嘴使溢出的CO燃燒，回收利用煙氣中的化學(xué)熱；利用電爐煉鋼煙氣中的物理熱和化學(xué)熱，進(jìn)行廢鋼預(yù)熱；采用偏心底出鋼技術(shù)，進(jìn)行留鋼留渣操作；加強(qiáng)生產(chǎn)管理，降低能耗。59從當(dāng)前技術(shù)來看，電爐煉鋼節(jié)能主要采用以下手段：603.5.3.1合理供電技術(shù)電弧爐煉鋼過程中合理的電氣運行制度是最基本的工藝制度，合理的電氣運行制度在于充分發(fā)揮變壓器的能力，不僅對操作運行很重要，而且也有助于降低電耗、電極損耗和耐火材料侵蝕，縮短冶煉周期。供電制度優(yōu)化的原則在于冶煉過程中盡可能發(fā)揮變壓器的供電能力，最直接的目標(biāo)是電弧功率最大。因此，在額定功率允許范圍內(nèi)，保證電弧穩(wěn)定燃燒的前提下，應(yīng)盡量提高功率因數(shù)，從而提高生產(chǎn)率，降低電耗和總能耗。603.5.3.1合理供電技術(shù)613.5.3.2強(qiáng)化供氧技術(shù)在電弧爐冶煉過程中進(jìn)行強(qiáng)化用氧除了使脫碳速度加快以外，還可以充分利用氧氣與原料中易氧化元素發(fā)生化學(xué)反應(yīng)放出的熱量，達(dá)到節(jié)能降耗的效果。近代電弧爐煉鋼大量使用氧氣，其中吹氧使熔池中各元素氧化，供能已占總能量供應(yīng)的25%~30%。同時通過氧氣的攪拌作用使?fàn)t底廢鋼提前熔化，使鋼水溫度均勻，抑制了精煉期的沸騰現(xiàn)象。613.5.3.2強(qiáng)化供氧技術(shù)623.5.3.3泡沫渣技術(shù)為縮短電爐冶煉時間，提高電爐生產(chǎn)率，電爐煉鋼采用較高的二次電壓和功率進(jìn)行長電弧冶煉操作，增加有效功率的輸入，提高爐料熔化速度。但長電弧輻射能力強(qiáng)，爐襯壽命低，所以采用泡沫渣冶煉技術(shù)對電弧進(jìn)行屏蔽。泡沫渣技術(shù)是在電爐冶煉過程中，在吹氧的同時向熔池內(nèi)噴碳粉或碳化硅粉，形成強(qiáng)烈的碳氧反應(yīng)，在渣層內(nèi)形成大量的CO氣體泡沫。通常泡沫使渣的厚度達(dá)到電弧長度的2.5~3.0倍，能將電弧完全屏蔽在內(nèi)，減少電弧向爐頂和爐壁的輻射，延長電爐爐體壽命，并能提高電爐的熱效率。623.5.3.3泡沫渣技術(shù)人有了知識，就會具備各種分析能力，明辨是非的能力。所以我們要勤懇讀書，廣泛閱讀，古人說“書中自有黃金屋?！蓖ㄟ^閱讀科技書籍，我們能豐富知識，培養(yǎng)邏輯思維能力；通過閱讀文學(xué)作品，我們能提高文學(xué)鑒賞水平，培養(yǎng)文學(xué)情趣；通過閱讀報刊，我們能增長見識，擴(kuò)大自己的知識面。有許多書籍還能培養(yǎng)我們的道德情操，給我們巨大的精神力量，鼓舞我們前進(jìn)。人有了知識，就會具備各種分析能力，第3章鋼鐵冶金行業(yè)的節(jié)能減排課件651662673.1中國鋼鐵生產(chǎn)發(fā)展與節(jié)能減排現(xiàn)狀3.1.1概況鋼鐵工業(yè)是高物流、高能耗、高污染的傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)。目前，鋼鐵工業(yè)總能耗已占全國工業(yè)總能耗的15%左右，而鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)過程中的能源有效率僅為30%左右；全行業(yè)固體廢棄物回收利用率在53%，水資源利用率在40%左右。33.1中國鋼鐵生產(chǎn)發(fā)展與節(jié)能減排現(xiàn)狀68從1990年到2006年，中國鋼產(chǎn)量增長了5.39倍，同時也帶來了能耗的急劇增加和環(huán)境負(fù)荷的加重，節(jié)能減排工作就顯得尤其重要。4從1990年到2006年，中國鋼產(chǎn)量增長了5.39倍，同時693.1.2國家領(lǐng)導(dǎo)人關(guān)注中國鋼鐵工業(yè)的節(jié)能減排國務(wù)院總理溫家寶在十屆全國人大五次會議上作政府工作報告時指出：抓好節(jié)能降耗、保護(hù)環(huán)境是“十一五”期間政府工作的一大重點。提出“十一五”期間淘汰落后煉鐵產(chǎn)能1億噸、落后煉鋼產(chǎn)能5500萬噸的指標(biāo)，2007年力爭分別淘汰3000萬噸和3500萬噸的指標(biāo)。這充分反映了鋼鐵行業(yè)在節(jié)能減排工作中的重要地位。在2007年4月鋼鐵工業(yè)關(guān)停和淘汰產(chǎn)能工作會議上，有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)人也提出：鋼鐵工業(yè)是節(jié)能減排潛力最大的行業(yè)、鋼鐵行業(yè)在污染減排中占有舉足輕重的地位。53.1.2國家領(lǐng)導(dǎo)人關(guān)注中國鋼鐵工業(yè)的節(jié)能減排70我國鋼鐵工業(yè)一次能源消耗以煤為主，占總能耗的比例接近70%。我國鋼鐵工業(yè)所消耗的煤炭品質(zhì)：灰分高、硫分高。3.1.3我國鋼鐵工業(yè)生產(chǎn)及污染環(huán)境現(xiàn)狀6我國鋼鐵工業(yè)一次能源消耗以煤為主，占總能耗的比例接近70%711990~2006年我國鋼產(chǎn)量及能耗變化趨勢71990~2006年我國鋼產(chǎn)量及能耗變化趨勢72我國重點大中型鋼鐵企業(yè)的噸鋼綜合能耗從2000年的0.92tce/t下降到2006年的0.645tce/t，下降了29%。8我國重點大中型鋼鐵企業(yè)的噸鋼綜合能耗從2000年的0.9273鋼鐵行業(yè)是工業(yè)行業(yè)中的重點排污行業(yè)。目前，鋼鐵行業(yè)對GDP增加值的貢獻(xiàn)為3.14%，而該行業(yè)排放的工業(yè)廢水、工業(yè)粉塵和二氧化硫總量分別占全國工業(yè)污染物排放總量的10%，15%和10%。因此，做好鋼鐵行業(yè)的污染物減排工作對于整個工業(yè)行業(yè)的污染物減排具有重要意義。9鋼鐵行業(yè)是工業(yè)行業(yè)中的重點排污行業(yè)。目前，鋼鐵行業(yè)對GDP74鋼鐵行業(yè)的能耗、水耗及污染物排放量10鋼鐵行業(yè)的能耗、水耗及污染物排放量75重點大中型企業(yè)噸鋼污染物排放量11重點大中型企業(yè)噸鋼污染物排放量762006年我國鋼鐵行業(yè)固體廢棄物利用狀況固體廢棄物名稱產(chǎn)生量萬t利用量萬t利用率%用途高爐渣132161185189.67水泥；混凝土摻合料鋼渣4872421086.41燒結(jié)、轉(zhuǎn)爐返回料；筑路填料；鋼渣水泥；混凝土摻合料塵泥3743368398.40燒結(jié)、球團(tuán)返回料氧化鐵皮61761599.68主要作燒結(jié)返回料；部分作轉(zhuǎn)爐冷卻劑122006年我國鋼鐵行業(yè)固體廢棄物利用狀況固體廢棄物名稱產(chǎn)773.1.4我國鋼鐵工業(yè)節(jié)能減排與國際先進(jìn)水平的差距133.1.4我國鋼鐵工業(yè)節(jié)能減排與國際先進(jìn)水平的差距78從鋼鐵生產(chǎn)工序能耗來看，國內(nèi)企業(yè)之間存在較大差距，國內(nèi)先進(jìn)水平與國際先進(jìn)水平相比，也有一定的差距。工序焦化燒結(jié)煉鐵轉(zhuǎn)爐國內(nèi)重點企業(yè)平均，kgce/t142.2164.83456.7936.34國內(nèi)落后水平，kgce/t278.0689.87605.1091.75國內(nèi)先進(jìn)水平，kgce/t12254.68396.70-2.7國外先進(jìn)水平，kgce/t12851438-8.814從鋼鐵生產(chǎn)工序能耗來看，國內(nèi)企業(yè)之間存在較大差距，國內(nèi)先79國內(nèi)外重點鋼鐵企業(yè)環(huán)保指標(biāo)比較指標(biāo)ArcelorPOSCO我國重點鋼鐵企業(yè)統(tǒng)計平均寶鋼集團(tuán)太鋼2006年2005年2006年2005年2006年2006年噸鋼耗新水(m3)3.743.816.568.036.006.49噸鋼排SO2(kg)1.180.522.362.462.372.42噸鋼排NOx(kg)1.081.21----噸鋼排塵(kg)0.250.241.471.501.140.705噸鋼排COD(kg)--0.380.410.25-15國內(nèi)外重點鋼鐵企業(yè)環(huán)保指標(biāo)比較指標(biāo)ArcelorPOSC803.2.2調(diào)整工藝結(jié)構(gòu)(1)降低鐵鋼比：生鐵是高能耗產(chǎn)品，鐵鋼比高必然導(dǎo)致鋼鐵工業(yè)能耗上升。中國鋼鐵企業(yè)“十五”期間鐵鋼比從2000年的1.02下降到2006年的0.965，重點鋼鐵企業(yè)鐵鋼比從0.916下降到0.88。由于鐵鋼比的降低，使得鋼鐵工業(yè)的能源消耗也降低，此項可節(jié)約1000多萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤。163.2.2調(diào)整工藝結(jié)構(gòu)81(2)提高綜合成材率：1995~2006年中國鋼鐵行業(yè)連鑄比從46.5%提高到98.57%，軋鋼綜合成材率由86.76%提高到95.65%。17(2)提高綜合成材率：1995~2006年中國鋼鐵行業(yè)82(3)開發(fā)、應(yīng)用先進(jìn)節(jié)能技術(shù)干熄焦技術(shù)(CDQ)：鋼鐵企業(yè)焦化廠焦炭產(chǎn)量約7000萬噸，干熄焦年發(fā)電量26億kwh。高爐余壓發(fā)電技術(shù)(TRT)：2006年1000m3以上高爐121座，全部配備TRT，年發(fā)電量約36億kwh。煤氣聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)(CCPP)：2006年底，中國鋼鐵企業(yè)已建了近10套利用低熱值煤氣的聯(lián)合循環(huán)發(fā)電裝置CCPP，年回收煤氣量3000億m3，年發(fā)電量100億kwh。18(3)開發(fā)、應(yīng)用先進(jìn)節(jié)能技術(shù)83(4)加強(qiáng)能源管理能源管理中心以能源管理和能源轉(zhuǎn)換為目標(biāo)，確保生產(chǎn)用能的穩(wěn)定供應(yīng)；充分利用低價能源代替高價能源；集中管理與自動化操作，提高能源利用效率。1991年寶鋼建立了能源管理中心，顯示出巨大的優(yōu)越性，鞍鋼、武鋼、首鋼、攀鋼、本鋼、太鋼等鋼廠都已準(zhǔn)備或正在建設(shè)能源中心。19(4)加強(qiáng)能源管理842085鋼鐵行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的技術(shù)支撐21鋼鐵行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的技術(shù)支撐86采用五項重大節(jié)能環(huán)保技術(shù)22采用五項重大節(jié)能環(huán)保技術(shù)87產(chǎn)品高品質(zhì)化23產(chǎn)品高品質(zhì)化88能源轉(zhuǎn)換技術(shù)：冶金—電力聯(lián)合生產(chǎn)技術(shù)技術(shù)優(yōu)點：省去焦化和燒結(jié)工序；實現(xiàn)冶金電力聯(lián)合生產(chǎn)；裝備簡單、技術(shù)成熟度較高；實現(xiàn)密閉生產(chǎn)，對環(huán)境污染小。工藝特點：流程短：直接采用粉礦和煤炭冶煉；采用高溫空氣進(jìn)行爐內(nèi)二次燃燒；采用一步法還原工藝，設(shè)備簡單；采用預(yù)熱鍋爐和干法除塵技術(shù)，充分回收爐氣廢熱發(fā)電。24能源轉(zhuǎn)換技術(shù)：冶金—電力聯(lián)合生產(chǎn)技術(shù)技術(shù)優(yōu)點：工藝特點：89基于氫冶金的熔融還原煉鐵工藝—煤基制氫技術(shù)技術(shù)優(yōu)點：采用氫氣還原鐵，還原產(chǎn)物為水，易于脫除，實現(xiàn)能源的循環(huán)利用；徹底解決了污染問題，避免了對環(huán)境和對鋼材本身的污染，適宜生產(chǎn)超潔凈鋼。工藝特點：在熔融爐渣中噴吹純氧和塊煤造高純還原煤氣；CO2+H2>95%,SO2<1%.煤氣經(jīng)除塵和換熱后進(jìn)行水煤氣變換，脫除CO2，生產(chǎn)純氫。氫氣經(jīng)加熱后，提供給豎爐進(jìn)行鐵還原，還原后的煤氣經(jīng)脫水后循環(huán)使用。25基于氫冶金的熔融還原煉鐵工藝—煤基制氫技術(shù)技術(shù)優(yōu)點：工藝90基于氫冶金的熔融還原煉鐵工藝—氫冶金工藝H2的還原產(chǎn)物為H2O，易于脫除。實現(xiàn)能源的循環(huán)利用，降低水耗和對環(huán)境的污染程度。26基于氫冶金的熔融還原煉鐵工藝—氫冶金工藝H2的還原產(chǎn)物為913.3.3燒結(jié)節(jié)能減排措施3.3.3.1節(jié)能減排的措施(1)降低固體燃料的消耗固體燃料消耗在燒結(jié)工序能耗中占的比重最大，達(dá)75%~80%，降低工序能耗首先要考慮的是降低固體燃料的消耗。降低固體燃料消耗的措施包括控制燃料的粒度及粒度組成；燃料分次加入，改善固體燃料的燃燒條件；厚料層燒結(jié)；采用球團(tuán)燒結(jié)或小球燒結(jié)工藝。273.3.3燒結(jié)節(jié)能減排措施92(2)低溫?zé)Y(jié)技術(shù)低溫?zé)Y(jié)是一種在較低溫度(1300℃)條件下，以強(qiáng)度好，還原度高的針狀鐵酸鈣作為主要黏結(jié)相去黏結(jié)其他礦物，形成交織殘余結(jié)構(gòu)的燒結(jié)方法。整個燒結(jié)過程在較低溫度和較高氧位條件下進(jìn)行，因而能充分生成鐵酸鈣系列的黏結(jié)相，減少硅酸鹽黏結(jié)相，從而保證燒結(jié)礦具有良好的強(qiáng)度和還原性。另一方面低溫高氧位燒結(jié)抑制了FeO生成，使燒結(jié)礦中FeO含量降低，軟化和熔化溫度升高，軟熔性改善；低FeO和高軟化溫度使燒結(jié)礦的高溫還原性一并得到改善，同時降低燒結(jié)工序燃耗。28(2)低溫?zé)Y(jié)技術(shù)93(3)燒結(jié)余熱回收利用燒結(jié)過程有兩部分余熱可回收利用，一為燒結(jié)機(jī)后部風(fēng)箱內(nèi)的煙氣余熱，溫度為300~350℃，并含有較多的氧氣；二是燒結(jié)終了時，熱成品礦具有顯熱，燒結(jié)礦溫度約750~800℃，占燒結(jié)能耗的30%~40%左右。余熱利用有兩種主要的方式，一是動力利用，即將熱能轉(zhuǎn)化為電能或機(jī)械能；二是熱利用，即利用余熱來預(yù)熱、干燥、供熱、供暖等。具體的操作方式包括預(yù)熱混合料及熱風(fēng)燒結(jié)、生產(chǎn)蒸汽、通入熱風(fēng)罩進(jìn)行熱風(fēng)燒結(jié)、余熱發(fā)電等。29(3)燒結(jié)余熱回收利用94(4)熱風(fēng)燒結(jié)熱風(fēng)燒結(jié)就是在燒結(jié)機(jī)點火器后面，裝上保溫著火熱風(fēng)罩，往料層表面供給熱廢氣或熱空氣來進(jìn)行燒結(jié)的一種新工藝。熱廢氣溫度可高達(dá)600~800℃，也可使用200~250℃的低溫?zé)犸L(fēng)燒結(jié)。熱廢氣來源有煤氣燃燒的熱廢氣、燒結(jié)機(jī)尾部風(fēng)箱或冷卻機(jī)的熱廢氣，也有用熱風(fēng)爐的預(yù)熱空氣。30(4)熱風(fēng)燒結(jié)95(5)降低電耗電耗在燒結(jié)工序能耗中是僅次于固體燃料的第二大能耗，約占13%~20%。降低電耗也是降低燒結(jié)工序能耗的重要措施。具體措施包括減少設(shè)備漏風(fēng)率；采用變頻調(diào)速、電容補償；減少大功率設(shè)備空轉(zhuǎn)時間等。31(5)降低電耗96(6)降低點火熱耗燒結(jié)點火應(yīng)滿足如下要求：有足夠高的點火溫度；有一定的點火時間，適宜的點火負(fù)壓，點火煙氣中氧含量充足；沿臺車寬度方向點火要均勻。點火熱耗占燒結(jié)工序能耗的5%~10%，降低點火能耗對降低燒結(jié)工序能耗也具有重要意義。具體措施包括采用新型節(jié)能點火器；嚴(yán)格控制點火溫度和點火時間等。32(6)降低點火熱耗97(7)提高自動化控制裝備水平自動化控制系統(tǒng)的功能是實現(xiàn)對燒結(jié)生產(chǎn)設(shè)備的連鎖控制、過程控制、過程實時數(shù)據(jù)的采集與監(jiān)視、過程與設(shè)備狀態(tài)的監(jiān)視與報警、過程趨勢數(shù)據(jù)的采集與處理、報表打印、分析處理等。33(7)提高自動化控制裝備水平98(8)合理使用冶金廢料綜合利用冶金廢料不但可以減少資源浪費、降低成本，而且還可以降低能源消耗。具體措施包括燒結(jié)礦粉的使用；高爐灰、鋼渣的使用；煉鋼污泥的使用等。34(8)合理使用冶金廢料99煉鐵原輔料及煉鐵過程主要成分變化煉鐵原輔料煉鐵過程主要成分變化含鐵原料：鐵礦石、燒結(jié)礦、球團(tuán)礦含鐵原料含有大量的赤鐵礦(Fe2O3)。有時含有少量的磁鐵礦(Fe3O4)。在高爐中，鐵氧化物逐漸還原，形成石棉鐵，最后生成熔融生鐵助熔劑：石灰石脈石與助熔劑結(jié)合形成渣，渣是復(fù)雜的硅酸鹽混合物，其密度比鐵水低還原劑：焦炭還原劑碳反應(yīng)后形成CO與CO2在爐頂收集輔助還原劑：煤粉、石油、天然氣、塑料還原劑中碳反應(yīng)后形成CO與CO2在爐頂收集，氫與氧反應(yīng)形成蒸汽35煉鐵原輔料及煉鐵過程主要成分變化煉鐵原輔料煉鐵過程主要成100鋼鐵廠對大氣環(huán)境影響最大最直接的是粉塵(煙塵)排放，是造成鋼廠周邊地區(qū)總懸浮顆粒物(TSP)和粒徑在10μm以下的顆粒物(PM10)等指標(biāo)高的主要原因。煉鐵系統(tǒng)粉塵(煙塵)的排放總量占鋼廠總粉塵(煙塵)排放量的50%以上。燒結(jié)過程的粉塵(煙塵)主要來源于臺車下面的抽風(fēng)系統(tǒng)(占90%)以上。高爐煉鐵工序的粉塵(煙塵)主要來源于高爐上料、煤氣放散和出鐵場等。36鋼鐵廠對大氣環(huán)境影響最大最直接的是粉塵(煙塵)排放，是造1013.4.2.2廢氣的產(chǎn)生和排放高爐煉鐵生產(chǎn)工藝中，有以下廢氣污染物產(chǎn)生：(1)運輸及裝料廢氣：原料經(jīng)礦槽、皮帶、振動篩、上料小車儲運、裝料系統(tǒng)進(jìn)入高爐，這一過程排放的主要污染物是粉塵。(2)熱風(fēng)爐的廢氣：熱風(fēng)爐通常是以高爐煤氣混合焦?fàn)t煤氣或天然氣、重油、煤炭為燃料的，這一過程排放的主要污染物是粉塵、SO2、NOx。(3)出鐵場排放廢氣：出鐵場出鐵時，在出鐵口、撇渣器、鐵水溝、渣溝、鐵水裝入鐵水罐時會排放出顆粒物(爐塵)。這些顆粒物主要是鐵水、爐渣與周圍氧的相互作用而產(chǎn)生的。373.4.2.2廢氣的產(chǎn)生和排放1023.4.2.3廢水的產(chǎn)生和排放高爐廢水主要有煤氣凈化廢水和水沖渣廢水。高爐煤氣凈化廢水的物理和化學(xué)污染較為嚴(yán)重，水在煤氣凈化系統(tǒng)中每循環(huán)一次，約含粉塵0.4~0.5g/L。由于水的硬度過高，含有細(xì)小的懸浮雜質(zhì)，使管道和設(shè)備產(chǎn)生結(jié)垢和積聚沉淀物。這種水含有大量的污泥和大量的溶解無機(jī)鹽。383.4.2.3廢水的產(chǎn)生和排放1033.4.3煉鐵節(jié)能減排措施3.4.3.1干熄焦技術(shù)(CDQ)干熄焦技術(shù)是符合我國相關(guān)產(chǎn)業(yè)政策的一項提高焦炭質(zhì)量、節(jié)約能源、改善環(huán)境的先進(jìn)技術(shù)。干熄焦技術(shù)起源于20世紀(jì)初的瑞士，此后前蘇聯(lián)、日本、德國在干熄焦裝置大型化、自動化及環(huán)境保護(hù)方面陸續(xù)做了改進(jìn)。393.4.3煉鐵節(jié)能減排措施104從焦?fàn)t出來的紅焦炭(950~1050℃)所含顯熱相當(dāng)于煉焦生產(chǎn)消耗的總熱量的35%~40%。采用干法熄焦可回收紅焦顯熱的80%，噸焦可產(chǎn)生3.9MPa的蒸汽0.45t(先進(jìn)的可達(dá)0.6t)。寶鋼干熄焦可降低焦化工序能耗68kgce/t。這是鋼鐵工業(yè)可回收余熱最大的項目，約占可回收余能的一半。干熄焦的焦炭質(zhì)量得到提高，熱反應(yīng)性能降低10%~13%，抗碎強(qiáng)度M40提高了3%~4%，耐磨強(qiáng)度M10改善0.3%~0.8%；在焦炭質(zhì)量不變的條件下，可多配10%~20%弱黏結(jié)性煤，可節(jié)水0.38t/t(焦)；高爐使用干熄焦的焦炭可降低焦比2%，產(chǎn)量提高1%。40從焦?fàn)t出來的紅焦炭(950~1050℃)所含顯熱相當(dāng)于煉1053.4.3.2精料（提高原燃料質(zhì)量）提高入爐礦石的品味：入爐礦石品位每提高1%，煉鐵焦比下降1.5%，生鐵產(chǎn)量升高2.5%，噸鐵渣量減少30kg，允許高爐增噴15kg/t煤粉。提高煉鐵原燃料轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度：酸性燒結(jié)礦(CaO/SiO2<1)堿度提高0.1，可降低煉鐵焦比3%-3.5%。焦炭耐磨強(qiáng)度M40提高1%，高爐利用系數(shù)提高4%，燃料比下降5.0kgce/t；M10減少0.2%，高爐利用系數(shù)提高5%，燃料比下降7.0kgce/t。高堿度燒結(jié)礦具有強(qiáng)度高、還原性能好的優(yōu)點。413.4.3.2精料（提高原燃料質(zhì)量）106提高熟料比：熟料比(指燒結(jié)礦和球團(tuán)礦占入爐原料的比例)提高1%，可降低煉鐵焦比2~3kg/t。主要是因為熟料比天然礦的還原性能好，可以增加鐵礦石的間接還原度。在高爐冶煉中，鐵礦石的直接還原是吸熱反應(yīng)，而間接還原是放熱反應(yīng)。間接還原度每增加1%，可降焦比6~7kg/t。入爐原燃料的粒度、化學(xué)成分、冶金性能要穩(wěn)定：近年因我國煉鐵工業(yè)處于高速發(fā)展階段，造成了全國煉鐵原料供應(yīng)緊張，價位攀升，成分處于波動之中，造成全國煉鐵生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)滑坡（入爐焦化比升高、噴煤比下降）。42提高熟料比：熟料比(指燒結(jié)礦和球團(tuán)礦占入爐原料的比例)提107優(yōu)化原燃料粒度組成：要篩除小于5mm的粉末，要求其含量低于3%~5%，入爐粉末(<5mm)每降低1%，高爐利用系數(shù)可提高0.4%~1.0%，焦比下降0.5%。入爐粒料也不能過大，要篩除大于50mm的爐料(進(jìn)行再破碎)，燒結(jié)礦粒度應(yīng)小于50mm，塊礦要小于30mm，并控制5~10mm粒度組成占總爐料的比例小于30%。不同粒度組成的爐料要分級入爐。若混裝爐料將產(chǎn)生填充作用，造成高爐透氣性差，壓差升高。43優(yōu)化原燃料粒度組成：要篩除小于5mm的粉末，要求其含量低108鐵礦石的冶金性能要好：鐵礦石的冶金性能包括還原性、低溫還原粉化率、軟化性和熔滴性等。還原度大于60%的鐵礦石屬于還原性能好的礦石。礦石還原度提高10%，高爐焦比可降低8%~9%。44鐵礦石的冶金性能要好：鐵礦石的冶金性能包括還原性、低溫還1093.4.3.3提高煤比，降低高爐的入爐焦比和燃料比提高煤比：提高煤比可降低生鐵成本，但提高噴煤量時應(yīng)考慮自身的冶金條件，要做到提高噴煤量同時不降低置換比，使燃料比隨噴煤量的增加有所降低。調(diào)整燃料結(jié)構(gòu)：焦炭在爐內(nèi)的料柱骨架作用無法取代，低的優(yōu)質(zhì)冶金焦比例是煉鐵生產(chǎn)不斷追求的目標(biāo)之一。提高煤氣利用率。453.4.3.3提高煤比，降低高爐的入爐焦比和燃料比1103.4.3.4提高風(fēng)溫?zé)犸L(fēng)是高爐煉鐵的廉價能源，熱量主要是用低熱值的高爐煤氣換來的，占高爐總熱量輸入的17%~19%。一般送風(fēng)溫度在1000~1200℃之間時，風(fēng)溫每增加100℃可降低焦比2.8%。高風(fēng)溫是高爐降低燃料消耗的最有力措施，也是大噴煤的基礎(chǔ)，同時也是降低生鐵成本和減少環(huán)境污染的有效手段?？刹扇∠铝写胧┨岣唢L(fēng)溫：改進(jìn)熱風(fēng)爐結(jié)構(gòu)；采用熱風(fēng)爐余熱預(yù)熱助燃空氣；提高煤氣熱值；熱風(fēng)爐采用自動換爐、自動燃燒控制技術(shù)。463.4.3.4提高風(fēng)溫1113.4.3.5提高爐頂壓力高壓操作可顯著提高產(chǎn)量、降低焦比、提高生鐵質(zhì)量。3.4.3.6提高TRT(高爐爐頂煤氣余壓回收透平發(fā)電裝置)回收效率煉鐵余能發(fā)電主要利用煉鐵產(chǎn)生的高爐煤氣的余能，既回收高爐煤氣、減少煤氣排放，又創(chuàng)造效益，是二次能源利用的最重要的技術(shù)之一。473.4.3.5提高爐頂壓力1123.4.3.7煤氣回收利用可燃?xì)怏w使用的原則是：優(yōu)先供給各類工業(yè)爐窯使用(包括熱風(fēng)爐、加熱爐、回轉(zhuǎn)窯、烘烤設(shè)施、燒結(jié)點火等)，最后有剩余采用與發(fā)電。鋼鐵企業(yè)產(chǎn)生的可燃?xì)怏w能值高(占總購入煤炭能量值的34.12%)、氣量大、利用不充分的現(xiàn)狀，推薦鋼鐵企業(yè)積極采用煤氣發(fā)電技術(shù)設(shè)備，并可以實現(xiàn)多買煤少買電、節(jié)能降耗的目標(biāo)。483.4.3.7煤氣回收利用1133.4.3.8降低煤氣消耗高風(fēng)溫可以改善高爐下部熱制度，提高能源利用效率，但同時熱風(fēng)爐本身也消耗燃料，其消耗約占高爐工序能耗的11%。3.4.3.9高爐處理廢塑料技術(shù)塑料的成分為高分子化合物，是高爐煉鐵的良好還原劑和發(fā)熱劑。開發(fā)和利用高爐噴吹廢塑料技術(shù)，不僅可以提供廉價的能源，使高爐焦比降低、能量消耗減少，同時也實現(xiàn)了對塑料的資源化利用和無害化處理。493.4.3.8降低煤氣消耗1143.4.3.10高爐結(jié)構(gòu)合理化與世界主要產(chǎn)鋼國相比，我國高爐結(jié)構(gòu)不合理。我國高爐具有數(shù)量多而容量相對較小的特點。事實證明：大高爐能耗比小高爐低、鐵水溫度比小高爐高，有利于低硅煉鋼鐵冶煉。3.4.3.11延長高爐壽命延長高爐壽命可以節(jié)約高爐大修費用，提高了作業(yè)率，增產(chǎn)了生鐵，減少了人力物力消耗，降低了噸鐵的固定資產(chǎn)投資，是煉鐵系統(tǒng)節(jié)能的重要方面。503.4.3.10高爐結(jié)構(gòu)合理化1153.4.3.12通過非焦煉鐵改革能源結(jié)構(gòu)高爐煉鐵在過去發(fā)揮了重要作用，在今后二十年仍將是煉鐵的主要工藝。但由于資源、環(huán)保等方面的問題和技術(shù)的發(fā)展，改進(jìn)原燃料的品種結(jié)構(gòu)，向非焦煉鐵發(fā)展勢在必行。3.4.3.13熱能回收技術(shù)目前，世界上已經(jīng)有幾十個國家把高爐渣作為一種資源加以回收利用，但顯熱的回收問題一直沒有得到解決。當(dāng)前，絕大部分高爐都采用水沖渣，爐渣顯熱用于取暖和發(fā)電。大多數(shù)情況下，在夏季和無取暖設(shè)備的地方，這部分能量只能白白浪費掉。513.4.3.12通過非焦煉鐵改革能源結(jié)構(gòu)1163.5煉鋼過程與節(jié)能減排3.5.1煉鋼工藝過程現(xiàn)代煉鋼方法主要有氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼和電爐煉鋼。氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼以頂吹煙氣轉(zhuǎn)爐煉鋼為主，同時還有底吹氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼和頂?shù)讖?fù)合吹氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼。用高爐鐵水進(jìn)行轉(zhuǎn)爐吹氧煉鋼是目前鋼鐵企業(yè)的主要煉鋼工藝。523.5煉鋼過程與節(jié)能減排