[策划书]铸造高炉节能减排技术措施

1、铸造高炉节能减排技术措施王维兴（中国金属学会）一.国家标准：1., 2008年6月1日国家开始实施gb21256-2007粗钢生产主要工序单位产晶能源消耗限额工序名称单位产品能源消耗 限额限定 值,kgce/1单位产品能源消耗 限额准入 值,kgce/t单位产品能源消耗 限额先进 值，kgce/1烧结工序w65w50w55高炉工序w460w430w390转炉工序w10w0£-8注：电力折标准煤系数采用等价值0. 404kgce/ （kw. h）.2, 2008年8月1日国家开始实施hj/t427-2008清洁生产标准 钢铁行业（高炉炼铁）文本分三个挡次一为国际先进水平，而为 国内先进

2、水平，三为国内基本水平.（详见文本）.3. 2008年7月1 e1国家开始实施gb50427-2008高炉炼铁工艺设 计规范文本对炼铁原料，燃料和技术指标，能源和资源利用，热 风炉，高炉煤气净化及煤气余压发电，喷吹煤粉及富氧，坏境保护 等方面均有具体要求.（详见文本）.二中国重点钢铁企业能耗情况2010年首季全国重点钢铁企业产钢1.30亿吨，比去年同期增22. 43%;生铁产量为1.23亿吨,比去年同期增长21.45%:钢材产量1. 21亿吨，比去年同期增长25. 15%.各工序能耗也均有所不同程度变化,详见表1表1 2010年首季全国重点钢铁金业能耗情况单位：kgce/t吨钢综 合能耗烧结焦

3、化高炉电炉转炉轧钢吨钢电 耗 kwh/t吨钢水 耗 n)3/t10 年首 季613. 535& 21109. 59411.9884. 883. 9261. 18490. 173. 1609 年首 季626. 4359.41100. 79422. 4183. 264. 5561.73496. 502.39增减量-12.9-1.2& 80-10. 431.62-0. 63-0. 55-6. 330. 77先进 值太钢42. 17南昌53. 63新余358. 73淮钢24. 33太钢-12. 98马钢25. 94荣城320. 23龙门1.01落后 值79. 98301.01521.6

4、5218. 9943. 30255. 74647. 708. 22从上表可看岀，2010年首季全国重点钢铁企业吨钢综合能耗，烧结，高炉，转炉，轧钢工序能耗得到下降这是节能工作所取得的成绩. 企业节能工作发展不平衡，落后值与先进值差距较大.说明钢铁工业 还有节能潜力.2010年首季全国重点钢铁企业钢产量增长22. 43%,总能耗增长15. 2%.能耗增幅低于钢产量增幅7. 23%,是钢铁企业节能的成绩数据 表明,近两年我国钢铁企业节能工作不断取得新进展.1.炼铁工序能耗述评2010年首季全国重点钢铁企业炼铁工序能耗为411.98kgce/t, 比上年降低2.5%.指标较好的企业是:新余358.

5、73 kgce/t,西林 365. llkgce/t,涟钢 365. 36kgce/t,太钢 371. 11, kgce/t,宣钢 372. 12 kgce/t,邯钢 374. 96kgce/t,国丰 375. 63 kgce/t,杭钢 383. 26kgce/t,安钢 385. 95kgce/t莱钢 387. 57kgce/t,河北敬 业 386. 89kgcc/t.石钢 386. 97kgcc/t,凌钢 390. 94kgcc/t.高炉炼铁所需的能量有78%来自炭素（焦炭和煤粉），18%来自热 风,3%是炉料化学热所以说，降低炼铁工序能耗工作重点是降低炼 铁燃料比（焦炭，小块焦比和煤粉）.

6、2010年首季全国重点钢铁企业炼铁燃料比为519kg/t（没有包 括小块焦比），比上年降低2kg/t燃料比较低的企业有:宝钢470 kg/t,新冶钢474 kg/t,青钢482 kg/t,沙钢483 kg/t,马钢股份 484 kg/t,首钢 486 kg/t,韶钢 487 kg/t,邯钢 488 kg/t,本钢 489 kg/t,太钢和邢钢均为496 kg/t,通钢497 kg/t,鞍钢502 kg/t, 唐钢，三钢和西林均为503 kg/t.高炉热风温度为1161°c,比上年升高6°c.入炉矿含铁品位为57. 47%,比上年升高0. 05%.焦炭质量得到改善:m40为8

7、4. 40%,比上年升高024%.焦炭m10 为6. 72%,比上年降低0.02%.焦炭硫份为0.71%,比上年降低0.01%.烧结矿质量也得到改善：转鼓强度为77.89%,比上年升高 3. 92%,烧结矿含铁品位为55. 66%,比上年升高0. 05%.上述炼铁条件的改善，均有利于炼铁工序能耗的降低.2010年首季与2009年和比，全国重点钢铁企业屮典型炼铁企业情况见表2.企业兴澄韶钢通钢西林沙钢南昌龙门涟钢酒钢铁工序能 耗,kgce/t-0.3-13.6-24.3-0.3-1l0-7.2-6.2-1.3燃料 比,kg/t-18-21-30-41-15-11-22-22-14焦比，kg/t1

8、218-343525-82726-14煤比，kg/t_6-34_610-3540风温,°c6656-3-331111194034从表2可看出，降低炼铁燃料比是降低炼铁工序能耗的主要工作内容风温的提咼对低炼铁工序能耗是起关键作用风温提高100°c,可降低炼铁燃料比15kg/t.风温 是用45%高炉煤气换来的，是廉价的能源.炼铁企业应在努力提高风温上下功夫, 热风炉要实现寿命大于20年.实现心效节能机制.2炼铁企业节能技术措施（1）.管理节能技术措施企业主耍领导重视节能工作钢铁企业的节能管理工作是一个手把手工程。一把手要抓的工作，领导班子就会积极协调配合，有力地促进企业节能工作

9、的进展。企业节能降耗工作要开展全员动员，成为全员的自觉行动。制订相应的节能奖惩规章制度，充分调动全员对节能工作的积极性、创造性、主动性，约束性，拓展企业的节能成果。制订企业节能工作的长效机制，不断推进节能工作向深层次方向发展。随着科学技术进步的不断发展，企业要不断吸取、引进、消化、 创新冶金科技新成果，不断修订本企业各项用能、节能指标，采 取有效措施，提升企业技术创新能力，追求高层次的节能工作目 标。节能管理工作要从源头抓起。工作重点是努力实现企业的减 量化用能，体现出节能优先工作步骤。炼铁企业节能管理工作的 重点是努力降低能源亏损和降低燃料比.改变一些企业能源管理工作是秋后算账的工作状态，进

10、入预 案制管理，超前管理阶段，进行能源优化配置.一些企业的能源管理工作，只是收集企业的能源数据，进行打印, 上报。这只体现出是秋收。对数据进行整理分析，才进入秋后算 账阶段。预案制管理节能，就是要对春犬播种什么，怎么播种进 行可行性研究，优选出最佳方案，进行播种。并且在植物生产过 程中要加强管理（也就是实现节能管理是在线的）。建立企业节能管理工作的提醒制度一般钢铁企业节能工作方式为秋后算账式，年终算账时，对出现 用能超标单位要进行惩罚。这样做，可起到一定作用。但对受罚 单位來讲，只能是为时已晚的报告，损失已过去了。提醒制度就 是在每个月、每季、上半年要对下属用能单位出现超标现象进行 告知，提醒

11、有关单位领导垂视，及时牟取相关措施，减少损失。 这体现出企业的节能管理制度是以教育帮助为主，以惩罚为辅的 工作手法。结构节能技术措施调整钢铁工业生产工艺结构，用能结构，优化生产流程可以 产生节能的效果。上世纪90年代，冶金工业部提出了钢铁工业 发展的三个重大技术路线。一是以发展连铸为中心，带动钢铁工 业的结构优化；二是提高高炉炼铁喷煤比，促进炼铁系统的结构 优化；三是促进轧钢工序生产的紧凑化、连续化、一火成材，提 升轧钢生产技术水平。上述三大技术路线均能体现出钢铁工业结 构节能的作用。钢铁工业结构节能的内容如下：提高高炉炼铁喷煤比，优化钢铁工业用煤结构，可以实现结 构节能炼焦要使用50%以上的

12、主焦煤配煤，以确保冶金焦炭质量满 足高炉炼铁的需求。我国主焦煤储量短缺（占25%）,且价格昂 贵。高炉喷吹煤粉的煤种广泛，可以不用主焦煤。提高喷煤比， 可以有效地缓解我国主焦煤的短缺，而且大大降低了钢铁企业购 煤成本。2008年我国重点钢铁企业焦化工序能耗为119.97kgce/t, 而喷煤工序能耗仅为2035kgce/t。高炉喷吹1吨煤粉，代替1 吨焦炭，炼铁系统就可以降低能耗约100kgce/to同时煤粉的价 格要比焦炭低500-1000元/t左右，多喷煤，可以有效地降低高 炉炼铁的生产成本。钢铁企业多喷煤，少用焦炭，就可以少生产 焦炭，减少了炼焦过程对坏境的污染。钢铁企业新建高炉或对高炉

13、扩容计划时，如能提高喷煤比， 就可以有效地减少对焦化厂的投资。因为喷煤车间的单位投资仅 是焦化厂单位投资的12%16%。优化高炉炼铁炉料结构，多使用球团矿，可以实现结构节能烧结工序能耗在55kgce/t左右，球团工序能耗为31kgce/t, 多使用1吨球团矿，少用烧结矿，可以给炼铁系统节能24kgce/t 左右的能耗。球团矿含铁品位一般要比烧结矿高5%左右。高炉炼铁入炉 矿含铁品位每升高1%,可以降低炼铁焦比1. 5%,提高产量2. 5%, 吨铁渣量减少30kg,高炉允许多喷煤粉15kg/t0所以说，高炉 炼铁多使用球团矿是会有多方面的节能效果。近年来，我国钢铁企业大力发展球团生产技术。自首钢

14、开发 成功链篦机回转窑生产球团工艺、技术装备以来，我国已建 成50多条生产线。全国生产球团能力已超过了 1亿吨，使用链 篦机冋转窑工艺技术生产的球团矿产量占全国球团矿总产 量的57%以上。这是我国生产球团技术发展的新历程碑。因为， 链篦机回转窜所工产的球团工艺能耗和产品质量上均优于 竖炉。这个发展的态势，有效地促进我国高炉炼铁的技术进步和 节能减排工作的进展。.技术节能技术措施采用先进的工艺、技术、装备、淘汰落后，可以促进节能工 作。这里只介绍几项关键节能技术，详细的炼铁专业技术节能内容如下表2：表2 影响炼铁燃料比变化（焦比+煤比+焦丁）因素项目变动量燃料比变化项目变动量燃料比变化入炉品位+

15、1.0%-1.5%风温>1150°c+100 °c-8kg/t烧结矿feo±1.0%±1.5%10501150+ 100 °c-1okg/t烧结矿碱度土0. 1 （倍）±3.0%3. 5%9501050+100 °c-15kg/t熟料率+10%-4% 5%<950+100 °c-20kg/t烧结矿5nim粉末±10%±0. 5%顶压提高lokpa-0. 3%-0. 5%矿石金屈化率+ 10%-5%-6%鼓风湿度+1 g/rn3+lkg/t焦 炭m40±1%-5. okg/t

16、富氧1%-0. 5%m10-0. 2%-7.okg/t生铁含si+0. 1%+45kg/t灰份+1.0%+1.0% 2%煤气c02含量+0. 5%-1okg/ts份-0. 1%+1.5% 2%渣量+100kg/t+40kg/t水份+1%+1. 1% 1.3%矿石直接还原度+0. 1+8%转鼓+1%-3. 5%炉渣碱度0. 1 （倍）3%入炉石灰石+100kg+6% 7%炉顶温度+ 100 °c+30kg/t碎铁+100kg-20-40kg/t焦炭crscst+1%+1%-5%-11%+2%-3%矿石含硫+1%+5%烧结球团转鼓+1%-0. 5%2010年首季高炉热风温度较高的企业有：

17、太钢1216c、鞍钢 118ctc、宝钢集团1216c、三明1186c、攀钢119&c、津西 1177c、长治1177c。2010年首季重点企业中有41个企业的 热风温度得到提高，提高幅度较大的企业有：韶钢升高56c、 涟钢升高40c、承钢升高57c、天津钢管升高17ctc、兴澄 升高66c、本钢升高50、新余为65c,重钢为9ctc。这是 燃料比下降的重要因素，也是我国炼铁技术水平提高的体现. 目前，我国炼铁技术指标与国际先进水平相比，差距最大的地 方就是热风温度偏低，相差10r12ctc。风温升高10ctc,可 降低炼铁燃料比15kg/t左右，风口前理论燃烧温度升高60度, 允许多

18、喷煤粉30 kg/to热风温度是由4畛的高炉煤气燃烧获 得的，所以说热风温度是廉价的能源。充分使用好高炉煤气也 体现出企业能源利用效率的提高.热风炉的寿命应在25年左 右，要采购高质量的耐火砖,采用先进设计和操作技术。2.提高热风温度的技术措施是：热风炉棋顶采用耐高温的硅砖使用蓄热式燃烧技术，对空气和煤气进行双预热。也可配 加转炉煤气，提高发热值。热风炉棋顶温度不要超过1420°c,减少nox物的产生， 不会对钢板有晶界腐蚀，提高热风炉寿命。热风炉棋顶温度在送风和烧炉时的温差要小于100-150°c, 相应送风时间要控制在40-60分钟以内。使热风炉棋顶硅砖减少 裂纹破损。

19、进行脱湿鼓风，将风中含水由10%左右降到6%左右。风中降 低lkg/m3可使风温提高9 °c。送风系统（包括火管，弯头，短管，热风杠，热风阀，喷 吹管等）均要能经受了高风温和长期工作的考验。热风炉使用多孔格子砖（19孔）增加蓄热面积。对格子砖进行 浸泡有吸热作用的涂料（济南惠敏科技公司有），可提高热风温 度，乂节能效果。优化热风炉燃烧技术（福建天硕公司开发成功，在宝钢不锈钢公司，济钢等企业应用取得好效果），可提高风温15-30°c o提高热风炉废气温度（350-450°c）,使格子砖提高蓄热量， 促进风温的提高。热风炉的痹子要用耐高温的高cr铸铁。高温 废气可用于

20、喷吹煤脱湿和热风炉的双预热。总体能源利用效率不 低。优化热风炉设计，热风炉棋顶砖不要放在大墙上，大墙砖在 膨胀时不会破坏棋顶砖，实现热风炉寿命大于20-25年。热风炉能有高风温，但高炉用不上去。主要原因是没有解决 好高风温会造成炉缸理论燃烧温度过高（高炉正常生产缸理论燃 烧温度为2200±50°c）的问题。提高喷煤比是使用高风温的有 效措施。刚开炉的高炉可喷蒸气，可实现节焦增产的好效果。目前，一些热风炉风温低，是因为管理理念的缺失表现在为 节省投资，购买劣质耐火砖，或保存不好（雨淋，掉角，裂纹等），以 及砌筑质量不高，热风炉操作不当等原因，均会造成热风炉寿命 低和风温低这些

21、问题要通过加强管理，算好技术与经济帐 20年 的低风温，使高炉焦比升高的代价,远大于购买劣质耐火砖所省 下的钱.3坚持高炉炼铁以精料为棊础的方针2010年首季重点企业炼铁工序能耗为41l 98kgce/t,比去 年下降2眺 扭转了能耗上升的态势。其主要原因是宙于炼铁 原燃料质量得到改善，特别是焦碳质量的改善对于高喷煤比的高 炉的作用十分明显。炼铁学理论和高炉生产实践表明，精料技术 水平对炼铁生产指标的影响率在7谥右。2009年上半年重点企 业焦碳质量与高炉指标情况见表3,表3重点钢铁企业焦碳质量和高炉指标变化情况焦碳质屋高炉指标项目mv>mjo灰份硫份焦比煤比燃料比风温系数休风率工序能耗

22、入炉品卷2008 年83. 126. 8413. 030. 7439613653211332.6072. 106427. 7257. 322009年上半年84. 126. 7312. 320. 7037414451811902. 6041.478414. 3256. 22增减1.00-0. 11-049-0 04-228-1457-0. 008-0 628-13.40-1. 102010年首季炼铁燃料比和工序能耗的降低，主要是焦炭质 量得到改善和热风温度提高所起到的作用。因为同期高炉入炉铁 品位降低l 1%给炼铁是带来了负面影响。对于中小高炉来讲, 降低利用系数是个好事。因为高炉进行中等冶炼强

23、度操作，可以 实现最佳技术指标中小高炉采用大风量，高冶炼强度，实现高 利用系数的操作方针是不科学的。炼铁学理论是：利用系数与台 炼强度一燃料比。采用降低燃料比来实现高利用系数是科学的炼 铁方针。中小高炉进行大风量操作，必然造成吨铁风耗高（一般 在1200ni/t左右。鼓风机产生诚风要消耗q 85kgce/ni的能量。 宝钢，太钢大高炉吨铁风耗在950 rd/t左右。）这就是中小高炉 能耗咼于大型咼炉的主要原因之一。是市场经济不规范条件条件下，一些煤炭供应商（包括国外） 所供应的炼焦煤为混合煤。所购买的煤不完全是主焦煤，造成焦 炭质量下降。所以，我们提倡用煤炭学的理论，分析出煤的g直, y值，反

24、射率等指标，来判断所购买的煤种，来决定配备煤的数 据。这是当前焦化厂应关注的问题。m。是焦炭的抗碎指标，其数值变化时高炉炼铁的影响比其他 指标要厉害。mo下降01 2%炼铁燃料比可下降7kg/1 m。指标 越低越好，它是衡量焦炭在高炉内破碎程度的量化指标，它不但 影响高炉内燃料的透气程度，而且还是描述炉料在炉内存在空间 系数的指标。炉料之间的空间系数大，可以使炉料的煤气阻力小, 允许多喷煤；休风后的高炉好恢复风量。精料技术的核心是要求入炉矿品位要高。但是，当前全世界 的矿石品位是呈下降的趋势，国内企业采购矿石时已不完全追求 高品位。冃前，影响我国高炉生产的最大因素是原燃料质量不稳 定，特别是在

25、高冶炼强度条件下，更要稳定的原料质量条件，才能 保证高炉生产稳定顺行稳定是高炉生产的灵魂，只有稳定才会 有高产低能耗。烧结矿设计规范要求是：铁品位波动土wq% 碱度波动土wq 05（倍）。不少炼铁厂满足不了上述条件。我们 应为之努力。这些能耗水平较低的企业，高炉用的原燃料质量是 比较好的。如太钢焦炭m。为89 6mo为5 27%灰份为11. 91% 硫份为q 62% 精料技术的内容精料技术水平对高炉炼铁技经指标的影响率在70%,其中焦炭质量 的影响占30%左右，高炉操作占10%,企业管理水平占10%,设备运行 状态占5%,外界因素(动力，上下工序，运输，供应等)占5%.精料技术的内涵精料技术的

26、内容有：高、熟、稳、均、小、净，少，好八个方面(1).高：入炉矿含铁品位高，原燃料转鼓指数高，烧结矿碱度高品位高是精料的核心。作用：品位升高1%,焦比降1.5%,产量 增2. 5%,吨铁渣量减少30公斤,允许多喷煤粉15公斤.高炉入炉矿品位最高企业:宝钢60. 19,广钢59.93%,鞍钢 59. 76%o焦炭转鼓指数要求：大高炉m40>86-88%, cri <26%, csr >66%. 1000-2000m3 高炉,crt <30%, csr >60%;中小大高炉 m40>80-84%,m107%烧结矿转鼓指数:1000 m3以下高炉>68%.

27、2000 m3高炉>72%, 3000 m3 高炉>76%, 4000 m3以上高炉78%2009年前三季转鼓指数最高：烧结矿:新抚钢85.61,广钢82. 80,酒钢82. 08焦炭:m40宝钢87.81,马钢89. 09,太钢89. 42,韶钢88. 11, 莱钢87. 84m10太钢5. 33,韶钢5. 66,冶钢5. 64马钢5. 71,萍钢5. 89, 新兴铸管5. 96球团矿:邯钢96. 73,沙钢96. 60,抚钢95. 80,柳钢95. 56,峨口铁矿95. 55,吉林钢铁95. 52.宣钢95. 00.烧结矿碱度在1.8-2. 0（倍）为高碱度烧结矿，高碱度烧结矿

28、转鼓指数高，还原度高.烧结矿碱度最高:川威2. 576,成钢2. 317,达钢2. 252,攀钢2. 210,永钢2. 190,锡兴2, 137,柳钢2. 131,马钢2. 132,凌钢2. 2. 094,鞍钢2. 092.熟：烧结矿球团矿称为熟料.熟料比是指烧结矿加球团矿占入炉料的比例目前，不追求高熟料比,但建议熟料比不低于80%,因熟料比下降1%,焦比会升高23kg/to2007年上半年全国重点企业熟料比为92.48%,宝钢为81.42,海鑫为76. 32,鞍钢为97.21,首钢为83. 05,莱钢为91.55,三明为96. 88,邯钢为87. 96o稳：原燃料化学成分和物理性能要稳，波动

29、范围要小：原燃料供 应量要稳定。要求：烧结厂设计规范要求烧结矿的品位波动0. 5%,碱度波 动0. 05 （倍）,合格率要大于90%.原燃料波动的影响：品位波动1%,产量影响3.99.7%,焦比2. 54. 6%,碱度波动0.1,产量影响24%,焦比122.0%。目前，我国高炉生产中存在的最大问题是原燃料成分波动大。均：入炉原燃料粒度要均匀作用：粒度均匀会提高炉料透气性(不同粒度的原燃料同时装入 高炉有填充作用)，提高矿石间接还原度，炉料的填充作用，使孔隙 度减少。粒度均匀会节焦增产。小：是指原燃料粒度要小烧结2540mm,焦炭2545mm,球团815mm,块矿830mm。小 高炉可取下线值.(6).净:要筛除小于5mm的粉末入炉原燃料粒度 耍求：5mm的比例耍小于5%,5" 15mm的比例要小于30%,实现上述要求 焦比下降0. 5%,产量增加0. tl. 0%o5mm含量从4%升到11%,煤气阻力由1. 6升到2. 9,焦比升高1.6kg/to少：含有害杂