钢铁工业能源消耗和二次能源利用途径及对策

第35卷 第12期钢  铁Vol.35,No.12

                           

2000年12月IRONANDSTEELDecember2000

・综合论述・

钢铁工业能源消耗和二次能源利用途径及对策

杨晓东 张 玲

(北京钢铁设计研究总院)

摘 要 介绍了我国钢铁工业的能源消耗和二次能源利用状况,并同发达国家进行比较。对钢铁工业二次能源利用存在的问题和解决措施途径进行探讨。关键词 钢铁工业 能源状况 二次能源 对策a

ENERGYCONSUMPTIONANDCOUNTERMEASURES

ANDWAYSFORTHEUTILIZATIONOFSECONDARY

ENERGYINIRONANDSTEELINDUSTRY

YANGXiaodong ZHANGLing

(BeijingCentralEngineeringandResearchIncorporationofIronandSteelIndustry)ABSTRACT Thispaperbrieflydescribestheenergyconsumptionandtheutilizationofsec-ondaryenergyinChineseironandsteelindustrywithacomparisonwiththatinthedevel-opedcountries.Thefocusofdiscussionistheproblemsforutilizationofsecondaryenergyinironandsteelindustryandthewaysofsolvingtheseproblems.

KEYWORDS ironandsteelindustry,energystatus,secondaryenergy,countermeasures  钢铁工业是资源能源密集型产业,多年来钢铁工业的能耗约占全国能源消费总量的10%,排位第三。高能耗不仅导致高成本,同时也造成资源的浪费和环境污染,严重影响钢铁工业的可持续发展。因此解决高能耗问题,应是钢铁工业结构调整的重点工作之一。根据钢铁工业目前状况可知,二次能源的利用潜力是很大的,作好其回收与利用工作,对行业的降耗、减污和增效具有十分重要的现实意义。1 能源消耗和二次能源利用状况1.1 钢铁工业能源消耗

1997年,钢铁工业(按冶金工业部重点统计单位数据)钢产量9570.98万t,生铁产量8659.5万t,钢材产量7386.05万t,焦炭产量4332.6万t,烧结矿产量15208.8万t。能源消耗总量10454.61万t(标煤)。吨钢综合能耗1.092t(标煤),吨钢可比能耗0.942t(标煤)。钢铁工业主要工序能耗和能源构

a成见表1、2[1]。

表1 主要生产工序能耗及占总能耗比例Table1 Energyconsumptionofmainprocesses

andratiointotal

能耗(标煤)/kg・t-1

焦化工序烧结工序炼铁工序转炉工序电炉工序平炉工序初轧工序开坯工序轧材工序自发电其他能耗企业亏损

[***********]98127

8.705.8513.634.77比例/%7.399.3941.052.352.781.022.56

第12期            杨晓东等:钢铁工业能源消耗和二次能源利用途径及对策

表2 钢铁工业能源消耗构成

Table2 Energyconsumptioniniron&steelindustry

能源种类洗精煤无烟煤动力煤冶金焦(外购量)

燃料油汽、柴油天然气电 力

消耗量6222.8万t1081.3万t1628.5万t947.05万t315.6万t42.4万t3.7亿m3

560.3亿kW・h

占总消耗量/%

52.918.3010.448.264.040.600.4415.01

・65・

1.2 钢铁工业二次能源利用状况

钢铁工业的二次能源主要考虑有三个方面:钢铁生产中的可燃气体、余热和余压(主要是高炉炉顶余压)。

1.2.1 可燃气体利用状况

1997年,重点统计钢铁企业可燃气体利用情况见表3。

1.2.2 余热利用状况

  注:自发电(扣除余能利用部分)占5.85%

表3 可燃气体利用情况(1997年)Table3 Utilizationofgases(1997)

燃气种类焦炉煤气高炉煤气转炉煤气折热值(标煤)/万t

产生量/万m3

[***********]657.47COG1113.9BFG2162.3合计3276.2

  注:转炉煤气量为便于计算,将其放在余热项中考虑。

利用量/万m3

[***********]167.10COG1086.1BFG1859.6合计2945.7

利用率/%97.5086.0043.54COG+BFG89.90

COG热值以16720kJ计BFG热值以3344kJ计LDG热值以8360kJ计

  1997年钢铁工业余热资源情况见表4,余热利用情况见表5[2,3]。1.2.3 余压利用状况

我国有1000m以上的高炉44座(1997年)。已建成高炉煤气余压发电(TRT)装置12套,发挥了很好的节能作用,其中宝钢平均吨铁回收电力34

3

kW・h,处于世界先进水平。但我国TRT装置普及率还很低(具备设置条件的高炉TRT装置普及率仅为30%~40%)。现有17座大型高炉有条件建设TRT装置(其余的经适当改造,主要是提高炉顶压力),其装机容量可到12万kW,预计年发电7.7亿kW・h,则相当节能约31万t(标煤)。

表4 钢铁工业余热资源产生情况统计表(1997年)

Table4 Statisticsforwasteheatresourcesiniron&steelindustry(1997)

工序炼焦

余热载体红焦荒煤气焦炉烟气小 计

烧结炼铁

烧结矿高炉渣热风炉烟气小 计

炼钢

钢渣钢锭(坯)转炉炉气电炉烟气(显热)小 计

轧钢

开坯及轧钢加热炉烟气小计初轧 26轧钢 19

20007300

614308.7

[**************]0

9256

[1**********]00

产品余热资源(标煤)/kg・t-1

4284

1997年的统计数

产品产量/万t

[1**********]0

余热资源量(标煤)/万t・a-1

161.334.617.3

213.2(占总余热资源18.6%)108.0(占总余热资源9.4%)

215.051.6

266.6(占总余热资源23.3%)

57.6134.4165.09.2

366.2(占总余热资源32.0%)

52.0138.7

190.7(占总余热资源16.7%)

估计开坯量2000万t。

取大于15t的转炉产量,约为5500万t。产品产量取大于50m2的烧结机产量,估计为12000万t。

红焦产品产量取年产大于50万t焦的企业,产量合计为3840万t。

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钢 铁                     第35卷

表5 钢铁工业各工序能耗、余热及余热利用情况统计表(1997)Table5 Statisticsforenergyconsumption,wasteheatandutilization

ofwasteheatinmainprocessesofiron&steelindustry(1997)

工序焦化烧结炼铁炼钢轧钢自发电其他亏损合计

消耗能源量

(标煤)/万t

772.01035.04291.6642.91177.2611.61425.0498.710454.61

占工业总能耗/

%

7.399.941.056.1511.265.8513.634.77100

余热资源量(标煤)/万t213.2108.0266.6366.2190.7

余热资源率/

%

27.610.46.257.016.2

余热资源回收量余热资源回收率/(标煤)/万t%

21.05.020.054.3100.0

9.84.67.514.852.4

余热利用率/

%

2.70.50.58.48.5

1144.710.9200.317.51.9

  从上述统计中可知,我国钢铁工业的二次能源量约为4470.9万t(标煤)。占能源消耗总量10454.61万t(标煤)的42.8%。二次能源利用量约为3165.0万t(标煤),占能源消耗总量的30.3%。1.3 我国钢铁工业能源消耗与国际水平的差距1.3.1 钢铁生产能耗对比

我国的钢铁工业是一个门类齐全的行业,能源消耗统计范围宽,与国外不可比因素多。用我国大中型钢铁企业的吨钢可比能耗与国外对比,能基本反映我国与工业发达国家能耗水平的差距。

各主要产钢国的吨钢能耗如下:

中国(1997年) 重点统计企业可比能耗942kg(标煤);

日本(1994年) 618kg(标煤);

美国(1994年) 681kg(标煤)(联合企业为747kg(标煤));

德国(1994年) 601kg(标煤);

法国(1994年) 683kg(标煤);英国(1994年) 662kg(标煤);荷兰(1994年) 591kg(标煤)。

国外数据不包括炼焦能耗。数据来源于国际钢铁协会。

从上述数据对比可知,我国较工业发达国家能耗水平高40%~60%。

1.3.2 二次能源利用对比

(1)可燃气体的回收。从表3可以看出,我国的可燃气体如高、焦炉煤气的放散率仍然比较高;转炉煤气的回收利用率很低。

我国转炉(15t以上)煤气回收装置普及率大约40%,大中型企业转炉煤气平均回收水平25m3/t,大约回收能量7.2kg/t(标煤)钢左右。而日本转炉,[4]

平108m3/t,吨钢回收能量31kg(标煤)。

(2)余热利用。由表5可知,我国钢铁工业的余热资源初步估算为1144.7万t(标煤),回收利用量约为200.3万t(标煤),回收率为17.5%,吨钢回收余热约为20万t(标煤)。而日本吨钢回收余热约为80kg(标煤)(余热利用率日本约8%,我国约2%)。

(3)余压利用。日本高炉TRT装备普及率为100%,吨产品平均回收能量16.4kg(标煤)。我国有1000m以上的高炉44座(1997年),已建成高炉煤气余压发电(TRT)装置12套,高炉的TRT装备普及率约为30%~40%(具备条件的高炉),吨产品平均回收能量1.4kg(标煤)。

(4)我国二次能源利用量占总能源耗量30.3%,而发达国家均在40%以上。

从上述几个方面的比较分析看,我国的二次能源回收利用水平与国际先进水平也存在很大差距。

造成我国能源消耗高的主要原因是:¹铁钢比高;º连铸比低;»工艺装备落后,生产效率低;¼二次能源回收利用技术和设备的普及程度低;½能源及原料质量差。

就二次能源来说,除工艺装备落后,回收利用技术和设备普及程度低的因素外,缺乏严格的管理制度和系统规划,以及投资力度不够也是二次能源回收水平低下的重要原因。2 二次能源利用途径探讨

我国钢铁生产中,能源成本占总成本的25%~30%,日本在1994年能源成本为14%。而钢铁生产成本中能源成本又是可挖掘潜力最大的部分。目前,我国大多数钢铁企业都面临着成本高、市场压力大的局面,因此,企业要提高市场竞争能力,降低成,3

[2]

第12期            杨晓东等:钢铁工业能源消耗和二次能源利用途径及对策

・67・

2.1 二次能源构成分析

图1以1997年的数据列出钢铁工业二次能源的构成情况。可知二次能源构成中,可燃气体比例最高,余热部分次之,余压部分最小。而就二次能源节能潜力来说,余热节能潜力最大,可燃气体部分次

之。

工艺装备结构和产品结构方面可能的变化,对二次能源的回收利用途径进行分析探讨。

按到2005年,分析考虑的基本前提条件为:钢产量10000万t,其中转炉钢8500万t、电炉钢1500万t;生铁产量8600万t,铁钢比0.86。2.2 可燃气体回收利用

目前钢铁企业可燃气体回收利用率低,其主要原因是因为企业能源管理水平低,煤气储存设备不完善,以及技术装备、操作管理水平低等。

提高可燃气体回收利用率的措施主要有:加强能源管理,如设立全厂能源中心,统一调度管理全厂能源平衡;完善煤气设备,如适当设置煤气缓冲设备煤气柜等;同时还应严格生产操作管理。

图1 二次能源现状构成

Fig.1 Existingcompositionofsecondaryenergy

根据国家行业要求,2005年焦炉煤气利用率要较目前提高1%、高炉煤气要提高8%,由此将可回收能源3129.7万t(标煤),较现状节能184万t(标煤)。2005年可燃气体利用情况预测见表6。

本文按照行业优化结构总量控制的总体思路,考虑到钢铁工业今后几年(十五期间)在生产规模、

表6 可燃气体利用情况预测表(2005年)

Table6 Calculatedresultsfortheutilizationofgases(in2005)

燃气种类焦炉煤气高炉煤气转炉煤气折热值/万t(标煤)

工序产品产量/万t4332(焦炭)8600(铁水)8500(转炉钢)

COG1113.9BFG2162.3合计 3276.2产生量/万m3

[**************]

利用量/万m3

[***********]000240000COG1097.2BFG2032.5合计 3129.7

COG+BFG

95.6利用率/%98.594.0

COG热值以16720kJ计,产生量450m3/tBFG热值以3344kJ计,产生量2200m3/tLDG热值以8360kJ计

可燃气体回收节能 COG+BFG 3129.7万t(标煤)

  注:转炉煤气回收节能量仍归到余热部分计算。

2.3 余热回收利用

综合分析我国钢铁工业的余热利用现状以及与国际先进水平的差距,“十五”期间余热回收的重点主要放在余热资源率较高、余热回收技术成熟的干熄焦、烧结矿显热、热风炉烟气余热、转炉煤气回收和轧钢加热炉烟气余热回收等几个方面。同时企业应结合技术改造,积极采用连铸坯热送热装、电炉烟气预热废钢技术。预计到“十五”末期,余热资源量约1233.5万t(标煤)。回收利用途径主要有以下几个方面。

(1)适度扩大干熄焦能力

考虑2005年为4000万t红焦余热资源、干熄焦装置回收红焦显热的80%计,则共有余热利用节能潜力134万t(标煤)。“十五”期间,重点对年产100万t焦以上的企业应结合焦炉的大修改造积极采取措施,设置干熄焦炭质量,对1000m3以上高炉提高生产指标很有好处。考虑到我国现实的技术经济实力,力争到

2005年红焦显热再回收30%左右,可节能40.2万t(标煤)。加上宝钢已回收的12万t(标煤),合计争取节能52万t(标煤)。

(2)适度推广烧结矿显热回收技术

1997年,大于50m2的烧结机年产烧结矿约12000万t,余热资源合计约108(标煤)万t。以2005年的烧结矿的余热资源基本同1997年计,到2005年争取回收30%左右的烧结矿显热,可节能32万t(标煤)。

(3)热风炉烟气余热回收

1997年,重点大中型企业铁水产量8600万t,余热资源量约50万t(标煤)。目前已大约回收利用了10万t(标煤)。随着钢铁工业的结构调整,到2002年将全部淘汰100m3以下(含100m3)的小高

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钢 铁                     第35卷

为8600万t,到“十五”末期,争取回收50%的热风炉烟气余热资源,可节能约25万t(标煤)。

(4)转炉煤气回收

转炉耗铁水按1015kg,吹炼降碳4%计,则吨钢产生的烟气折算8360kJ,热值煤气115m3,不能全部回收。转炉炉气吨钢余热资源量按29.6kg(标煤)考虑。预计到2005年转炉钢产量约为8500万t,全部按为15t以上转炉考虑(2002年将全部淘汰15t以下的转炉),其余热资源约为255万t(标煤)。

预计到2005年,按重点大中型企业中的100t以上转炉回收煤气90m、100t以下转炉回收60m计,折合回收能源184万t(标煤)。此项余热资源回收率72.2%,到2005年转炉煤气吨转炉钢平均回收量相当于76m3。

(5)电炉烟气预热废钢

1997年,电炉钢产量1063.3万t,其中10t以下的小电炉产量约800万t。随着钢铁工业结构调整,到2002年将淘汰所有平炉和10t以下的小电炉,代之以建设一批现代化的大型电炉,电炉炼钢工艺装备结构将发生很大的变化。预计到2005年,电炉产量为1500万t,总计电炉烟气余热资源13万t(标煤),考虑已有和将要建设的电炉有60%以上是可回收烟气余热的工艺设备(如Consteel、Fuchs及双炉壳电炉等),可节能约8万t(标煤)。

(6)连铸坯热送热装,轧钢加热炉烟气余热回收

连铸比的不断提高,为实现热送热装、利用钢坯显热创造了积极地条件。当热送率在60%~70%、热装温度在500~600℃时,轧钢加热炉吨钢可节约燃耗16kg(标煤)。预计2005年,重点大中型企业的连铸比以85%计,考虑60%的连铸坯实现热送热装,可节能约81.6万t(标煤)。

连铸坯热送热装的重点是做好板坯连铸机与热

3

3

宽带连轧机组之间和小方坯铸机与小型连轧机组间的热送热装。

预计到2005年,钢材产量为9000万t。除去热送量外,总计轧钢加热炉烟气余热资源74.1万t(标煤),考虑将加热炉烟气余热回收率提高到80%,可节能约60万t(标煤)。

通过上述估算,余热利用节能约456.6万t(标煤),较现状多节能256.3万t(标煤)。

到“十五”末期,余热资源回收率约37%,比现状增加20%;吨钢回收余热约45kg(标煤),比现状增加25kg(标煤);余热利用率约5%,比现状增加3%。2.4 高炉TRT

“十五”期间,冶金行业重点大中型企业应结合高炉大修改造和技术改造,到2005年,争取使所有1000m3以上的大型高炉设置TRT装置,1000m3以下有条件的高炉也应积极设置TRT装置,力争年节能75万t(标煤)。

到“十五”末期,随着行业的结构调整,吨钢综合能耗争取达到900kg(标煤)。二次能源量约为4600万t(标煤),二次能源占能源消耗总量9000万t(标煤)的51%。二次能源总的回收量约为3661.3万t(标煤),占能源消耗总量的40.7%,比现状多回收496.3万t(标煤),增加二次能源回收15.7%,接近或达到国际水平。

通过上述分析可以得出,钢铁工业的结构调整在节能方面,除大力发展连铸、高炉喷煤和淘汰落后的冶炼和轧钢设备等工艺和结构性措施外,在二次能源的回收上,企业应结合自身的调整,积极采用先进成熟技术,加大二次能源回收力度,重点是可燃气体的回收,特别是转炉煤气的回收利用、干熄焦和铸坯的热送热装,将对企业的降耗、减污和增效产生积极作用。

参 考 文 献

1 田敬龙.1997年度大中型钢铁企业能源消耗及节约情况.冶金能源,1998,17(4):3~4.2 李桂田.钢铁工业余热资源及几项指标.冶金能源,1997,16(1):4~9.

3 殷瑞钰.关于钢铁工业的节能问题—钢厂制造过程中的能源消耗和余能利用.冶金能源,1997,16(3):12.4 张志勋.节能与钢铁工业发展.钢铁,1997,32(10):5~7.

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2000年12月IRONANDSTEELDecember2000

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钢铁工业能源消耗和二次能源利用途径及对策

杨晓东 张 玲

(北京钢铁设计研究总院)

摘 要 介绍了我国钢铁工业的能源消耗和二次能源利用状况,并同发达国家进行比较。对钢铁工业二次能源利用存在的问题和解决措施途径进行探讨。关键词 钢铁工业 能源状况 二次能源 对策a

ENERGYCONSUMPTIONANDCOUNTERMEASURES

ANDWAYSFORTHEUTILIZATIONOFSECONDARY

ENERGYINIRONANDSTEELINDUSTRY

YANGXiaodong ZHANGLing

(BeijingCentralEngineeringandResearchIncorporationofIronandSteelIndustry)ABSTRACT Thispaperbrieflydescribestheenergyconsumptionandtheutilizationofsec-ondaryenergyinChineseironandsteelindustrywithacomparisonwiththatinthedevel-opedcountries.Thefocusofdiscussionistheproblemsforutilizationofsecondaryenergyinironandsteelindustryandthewaysofsolvingtheseproblems.

KEYWORDS ironandsteelindustry,energystatus,secondaryenergy,countermeasures  钢铁工业是资源能源密集型产业,多年来钢铁工业的能耗约占全国能源消费总量的10%,排位第三。高能耗不仅导致高成本,同时也造成资源的浪费和环境污染,严重影响钢铁工业的可持续发展。因此解决高能耗问题,应是钢铁工业结构调整的重点工作之一。根据钢铁工业目前状况可知,二次能源的利用潜力是很大的,作好其回收与利用工作,对行业的降耗、减污和增效具有十分重要的现实意义。1 能源消耗和二次能源利用状况1.1 钢铁工业能源消耗

1997年,钢铁工业(按冶金工业部重点统计单位数据)钢产量9570.98万t,生铁产量8659.5万t,钢材产量7386.05万t,焦炭产量4332.6万t,烧结矿产量15208.8万t。能源消耗总量10454.61万t(标煤)。吨钢综合能耗1.092t(标煤),吨钢可比能耗0.942t(标煤)。钢铁工业主要工序能耗和能源构

a成见表1、2[1]。

表1 主要生产工序能耗及占总能耗比例Table1 Energyconsumptionofmainprocesses

andratiointotal

能耗(标煤)/kg・t-1

焦化工序烧结工序炼铁工序转炉工序电炉工序平炉工序初轧工序开坯工序轧材工序自发电其他能耗企业亏损

[***********]98127

8.705.8513.634.77比例/%7.399.3941.052.352.781.022.56

第12期            杨晓东等:钢铁工业能源消耗和二次能源利用途径及对策

表2 钢铁工业能源消耗构成

Table2 Energyconsumptioniniron&steelindustry

能源种类洗精煤无烟煤动力煤冶金焦(外购量)

燃料油汽、柴油天然气电 力

消耗量6222.8万t1081.3万t1628.5万t947.05万t315.6万t42.4万t3.7亿m3

560.3亿kW・h

占总消耗量/%

52.918.3010.448.264.040.600.4415.01

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1.2 钢铁工业二次能源利用状况

钢铁工业的二次能源主要考虑有三个方面:钢铁生产中的可燃气体、余热和余压(主要是高炉炉顶余压)。

1.2.1 可燃气体利用状况

1997年,重点统计钢铁企业可燃气体利用情况见表3。

1.2.2 余热利用状况

  注:自发电(扣除余能利用部分)占5.85%

表3 可燃气体利用情况(1997年)Table3 Utilizationofgases(1997)

燃气种类焦炉煤气高炉煤气转炉煤气折热值(标煤)/万t

产生量/万m3

[***********]657.47COG1113.9BFG2162.3合计3276.2

  注:转炉煤气量为便于计算,将其放在余热项中考虑。

利用量/万m3

[***********]167.10COG1086.1BFG1859.6合计2945.7

利用率/%97.5086.0043.54COG+BFG89.90

COG热值以16720kJ计BFG热值以3344kJ计LDG热值以8360kJ计

  1997年钢铁工业余热资源情况见表4,余热利用情况见表5[2,3]。1.2.3 余压利用状况

我国有1000m以上的高炉44座(1997年)。已建成高炉煤气余压发电(TRT)装置12套,发挥了很好的节能作用,其中宝钢平均吨铁回收电力34

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kW・h,处于世界先进水平。但我国TRT装置普及率还很低(具备设置条件的高炉TRT装置普及率仅为30%~40%)。现有17座大型高炉有条件建设TRT装置(其余的经适当改造,主要是提高炉顶压力),其装机容量可到12万kW,预计年发电7.7亿kW・h,则相当节能约31万t(标煤)。

表4 钢铁工业余热资源产生情况统计表(1997年)

Table4 Statisticsforwasteheatresourcesiniron&steelindustry(1997)

工序炼焦

余热载体红焦荒煤气焦炉烟气小 计

烧结炼铁

烧结矿高炉渣热风炉烟气小 计

炼钢

钢渣钢锭(坯)转炉炉气电炉烟气(显热)小 计

轧钢

开坯及轧钢加热炉烟气小计初轧 26轧钢 19

20007300

614308.7

[**************]0

9256

[1**********]00

产品余热资源(标煤)/kg・t-1

4284

1997年的统计数

产品产量/万t

[1**********]0

余热资源量(标煤)/万t・a-1

161.334.617.3

213.2(占总余热资源18.6%)108.0(占总余热资源9.4%)

215.051.6

266.6(占总余热资源23.3%)

57.6134.4165.09.2

366.2(占总余热资源32.0%)

52.0138.7

190.7(占总余热资源16.7%)

估计开坯量2000万t。

取大于15t的转炉产量,约为5500万t。产品产量取大于50m2的烧结机产量,估计为12000万t。

红焦产品产量取年产大于50万t焦的企业,产量合计为3840万t。

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表5 钢铁工业各工序能耗、余热及余热利用情况统计表(1997)Table5 Statisticsforenergyconsumption,wasteheatandutilization

ofwasteheatinmainprocessesofiron&steelindustry(1997)

工序焦化烧结炼铁炼钢轧钢自发电其他亏损合计

消耗能源量

(标煤)/万t

772.01035.04291.6642.91177.2611.61425.0498.710454.61

占工业总能耗/

%

7.399.941.056.1511.265.8513.634.77100

余热资源量(标煤)/万t213.2108.0266.6366.2190.7

余热资源率/

%

27.610.46.257.016.2

余热资源回收量余热资源回收率/(标煤)/万t%

21.05.020.054.3100.0

9.84.67.514.852.4

余热利用率/

%

2.70.50.58.48.5

1144.710.9200.317.51.9

  从上述统计中可知,我国钢铁工业的二次能源量约为4470.9万t(标煤)。占能源消耗总量10454.61万t(标煤)的42.8%。二次能源利用量约为3165.0万t(标煤),占能源消耗总量的30.3%。1.3 我国钢铁工业能源消耗与国际水平的差距1.3.1 钢铁生产能耗对比

我国的钢铁工业是一个门类齐全的行业,能源消耗统计范围宽,与国外不可比因素多。用我国大中型钢铁企业的吨钢可比能耗与国外对比,能基本反映我国与工业发达国家能耗水平的差距。

各主要产钢国的吨钢能耗如下:

中国(1997年) 重点统计企业可比能耗942kg(标煤);

日本(1994年) 618kg(标煤);

美国(1994年) 681kg(标煤)(联合企业为747kg(标煤));

德国(1994年) 601kg(标煤);

法国(1994年) 683kg(标煤);英国(1994年) 662kg(标煤);荷兰(1994年) 591kg(标煤)。

国外数据不包括炼焦能耗。数据来源于国际钢铁协会。

从上述数据对比可知,我国较工业发达国家能耗水平高40%~60%。

1.3.2 二次能源利用对比

(1)可燃气体的回收。从表3可以看出,我国的可燃气体如高、焦炉煤气的放散率仍然比较高;转炉煤气的回收利用率很低。

我国转炉(15t以上)煤气回收装置普及率大约40%,大中型企业转炉煤气平均回收水平25m3/t,大约回收能量7.2kg/t(标煤)钢左右。而日本转炉,[4]

平108m3/t,吨钢回收能量31kg(标煤)。

(2)余热利用。由表5可知,我国钢铁工业的余热资源初步估算为1144.7万t(标煤),回收利用量约为200.3万t(标煤),回收率为17.5%,吨钢回收余热约为20万t(标煤)。而日本吨钢回收余热约为80kg(标煤)(余热利用率日本约8%,我国约2%)。

(3)余压利用。日本高炉TRT装备普及率为100%,吨产品平均回收能量16.4kg(标煤)。我国有1000m以上的高炉44座(1997年),已建成高炉煤气余压发电(TRT)装置12套,高炉的TRT装备普及率约为30%~40%(具备条件的高炉),吨产品平均回收能量1.4kg(标煤)。

(4)我国二次能源利用量占总能源耗量30.3%,而发达国家均在40%以上。

从上述几个方面的比较分析看,我国的二次能源回收利用水平与国际先进水平也存在很大差距。

造成我国能源消耗高的主要原因是:¹铁钢比高;º连铸比低;»工艺装备落后,生产效率低;¼二次能源回收利用技术和设备的普及程度低;½能源及原料质量差。

就二次能源来说,除工艺装备落后,回收利用技术和设备普及程度低的因素外,缺乏严格的管理制度和系统规划,以及投资力度不够也是二次能源回收水平低下的重要原因。2 二次能源利用途径探讨

我国钢铁生产中,能源成本占总成本的25%~30%,日本在1994年能源成本为14%。而钢铁生产成本中能源成本又是可挖掘潜力最大的部分。目前,我国大多数钢铁企业都面临着成本高、市场压力大的局面,因此,企业要提高市场竞争能力,降低成,3

[2]

第12期            杨晓东等:钢铁工业能源消耗和二次能源利用途径及对策

・67・

2.1 二次能源构成分析

图1以1997年的数据列出钢铁工业二次能源的构成情况。可知二次能源构成中,可燃气体比例最高,余热部分次之,余压部分最小。而就二次能源节能潜力来说,余热节能潜力最大,可燃气体部分次

之。

工艺装备结构和产品结构方面可能的变化,对二次能源的回收利用途径进行分析探讨。

按到2005年,分析考虑的基本前提条件为:钢产量10000万t,其中转炉钢8500万t、电炉钢1500万t;生铁产量8600万t,铁钢比0.86。2.2 可燃气体回收利用

目前钢铁企业可燃气体回收利用率低,其主要原因是因为企业能源管理水平低,煤气储存设备不完善,以及技术装备、操作管理水平低等。

提高可燃气体回收利用率的措施主要有:加强能源管理,如设立全厂能源中心,统一调度管理全厂能源平衡;完善煤气设备,如适当设置煤气缓冲设备煤气柜等;同时还应严格生产操作管理。

图1 二次能源现状构成

Fig.1 Existingcompositionofsecondaryenergy

根据国家行业要求,2005年焦炉煤气利用率要较目前提高1%、高炉煤气要提高8%,由此将可回收能源3129.7万t(标煤),较现状节能184万t(标煤)。2005年可燃气体利用情况预测见表6。

本文按照行业优化结构总量控制的总体思路,考虑到钢铁工业今后几年(十五期间)在生产规模、

表6 可燃气体利用情况预测表(2005年)

Table6 Calculatedresultsfortheutilizationofgases(in2005)

燃气种类焦炉煤气高炉煤气转炉煤气折热值/万t(标煤)

工序产品产量/万t4332(焦炭)8600(铁水)8500(转炉钢)

COG1113.9BFG2162.3合计 3276.2产生量/万m3

[**************]

利用量/万m3

[***********]000240000COG1097.2BFG2032.5合计 3129.7

COG+BFG

95.6利用率/%98.594.0

COG热值以16720kJ计,产生量450m3/tBFG热值以3344kJ计,产生量2200m3/tLDG热值以8360kJ计

可燃气体回收节能 COG+BFG 3129.7万t(标煤)

  注:转炉煤气回收节能量仍归到余热部分计算。

2.3 余热回收利用

综合分析我国钢铁工业的余热利用现状以及与国际先进水平的差距,“十五”期间余热回收的重点主要放在余热资源率较高、余热回收技术成熟的干熄焦、烧结矿显热、热风炉烟气余热、转炉煤气回收和轧钢加热炉烟气余热回收等几个方面。同时企业应结合技术改造,积极采用连铸坯热送热装、电炉烟气预热废钢技术。预计到“十五”末期,余热资源量约1233.5万t(标煤)。回收利用途径主要有以下几个方面。

(1)适度扩大干熄焦能力

考虑2005年为4000万t红焦余热资源、干熄焦装置回收红焦显热的80%计,则共有余热利用节能潜力134万t(标煤)。“十五”期间,重点对年产100万t焦以上的企业应结合焦炉的大修改造积极采取措施,设置干熄焦炭质量,对1000m3以上高炉提高生产指标很有好处。考虑到我国现实的技术经济实力,力争到

2005年红焦显热再回收30%左右,可节能40.2万t(标煤)。加上宝钢已回收的12万t(标煤),合计争取节能52万t(标煤)。

(2)适度推广烧结矿显热回收技术

1997年,大于50m2的烧结机年产烧结矿约12000万t,余热资源合计约108(标煤)万t。以2005年的烧结矿的余热资源基本同1997年计,到2005年争取回收30%左右的烧结矿显热,可节能32万t(标煤)。

(3)热风炉烟气余热回收

1997年,重点大中型企业铁水产量8600万t,余热资源量约50万t(标煤)。目前已大约回收利用了10万t(标煤)。随着钢铁工业的结构调整,到2002年将全部淘汰100m3以下(含100m3)的小高

・68・

钢 铁                     第35卷

为8600万t,到“十五”末期,争取回收50%的热风炉烟气余热资源,可节能约25万t(标煤)。

(4)转炉煤气回收

转炉耗铁水按1015kg,吹炼降碳4%计,则吨钢产生的烟气折算8360kJ,热值煤气115m3,不能全部回收。转炉炉气吨钢余热资源量按29.6kg(标煤)考虑。预计到2005年转炉钢产量约为8500万t,全部按为15t以上转炉考虑(2002年将全部淘汰15t以下的转炉),其余热资源约为255万t(标煤)。

预计到2005年,按重点大中型企业中的100t以上转炉回收煤气90m、100t以下转炉回收60m计,折合回收能源184万t(标煤)。此项余热资源回收率72.2%,到2005年转炉煤气吨转炉钢平均回收量相当于76m3。

(5)电炉烟气预热废钢

1997年,电炉钢产量1063.3万t,其中10t以下的小电炉产量约800万t。随着钢铁工业结构调整,到2002年将淘汰所有平炉和10t以下的小电炉,代之以建设一批现代化的大型电炉,电炉炼钢工艺装备结构将发生很大的变化。预计到2005年,电炉产量为1500万t,总计电炉烟气余热资源13万t(标煤),考虑已有和将要建设的电炉有60%以上是可回收烟气余热的工艺设备(如Consteel、Fuchs及双炉壳电炉等),可节能约8万t(标煤)。

(6)连铸坯热送热装,轧钢加热炉烟气余热回收

连铸比的不断提高,为实现热送热装、利用钢坯显热创造了积极地条件。当热送率在60%~70%、热装温度在500~600℃时,轧钢加热炉吨钢可节约燃耗16kg(标煤)。预计2005年,重点大中型企业的连铸比以85%计,考虑60%的连铸坯实现热送热装,可节能约81.6万t(标煤)。

连铸坯热送热装的重点是做好板坯连铸机与热

3

3

宽带连轧机组之间和小方坯铸机与小型连轧机组间的热送热装。

预计到2005年,钢材产量为9000万t。除去热送量外,总计轧钢加热炉烟气余热资源74.1万t(标煤),考虑将加热炉烟气余热回收率提高到80%,可节能约60万t(标煤)。

通过上述估算,余热利用节能约456.6万t(标煤),较现状多节能256.3万t(标煤)。

到“十五”末期,余热资源回收率约37%,比现状增加20%;吨钢回收余热约45kg(标煤),比现状增加25kg(标煤);余热利用率约5%,比现状增加3%。2.4 高炉TRT

“十五”期间,冶金行业重点大中型企业应结合高炉大修改造和技术改造,到2005年,争取使所有1000m3以上的大型高炉设置TRT装置,1000m3以下有条件的高炉也应积极设置TRT装置,力争年节能75万t(标煤)。

到“十五”末期,随着行业的结构调整,吨钢综合能耗争取达到900kg(标煤)。二次能源量约为4600万t(标煤),二次能源占能源消耗总量9000万t(标煤)的51%。二次能源总的回收量约为3661.3万t(标煤),占能源消耗总量的40.7%,比现状多回收496.3万t(标煤),增加二次能源回收15.7%,接近或达到国际水平。

通过上述分析可以得出,钢铁工业的结构调整在节能方面,除大力发展连铸、高炉喷煤和淘汰落后的冶炼和轧钢设备等工艺和结构性措施外,在二次能源的回收上,企业应结合自身的调整,积极采用先进成熟技术,加大二次能源回收力度,重点是可燃气体的回收,特别是转炉煤气的回收利用、干熄焦和铸坯的热送热装,将对企业的降耗、减污和增效产生积极作用。

参 考 文 献

1 田敬龙.1997年度大中型钢铁企业能源消耗及节约情况.冶金能源,1998,17(4):3~4.2 李桂田.钢铁工业余热资源及几项指标.冶金能源,1997,16(1):4~9.

3 殷瑞钰.关于钢铁工业的节能问题—钢厂制造过程中的能源消耗和余能利用.冶金能源,1997,16(3):12.4 张志勋.节能与钢铁工业发展.钢铁,1997,32(10):5~7.


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