新一代钢铁制造流程中的能源与环境技术

1、一、新一代钢铁制造流程对能源与环境系统的要求一、新一代钢铁制造流程对能源与环境系统的要求二、新一代钢铁制造流程中的能源技术二、新一代钢铁制造流程中的能源技术三、新一代钢铁制造流程中的环境技术三、新一代钢铁制造流程中的环境技术四、新一代钢铁制造流程中能源与环境系统的思考四、新一代钢铁制造流程中能源与环境系统的思考一、新一代钢铁制造流程对能源与环境系统的要求一、新一代钢铁制造流程对能源与环境系统的要求1 1、“物流能流装备环境物流能流装备环境”之间的关系之间的关系装备（载体）装备（载体）能源（动力）物流物流（生产工艺）（生产工艺）排放排放一、新一代钢铁制造流程对能源与环境系统的要求一、新一代钢铁制

2、造流程对能源与环境系统的要求1 1、“物流能流装备环境物流能流装备环境”之间的关系之间的关系装备（载体）装备（载体）排放排放环境（约束）环境（约束）一、新一代钢铁制造流程对能源与环境系统的要求一、新一代钢铁制造流程对能源与环境系统的要求1 1、“物流能流装备环境物流能流装备环境”之间的关系之间的关系装备（载体）装备（载体）能源（动力）物流物流（生产工艺）（生产工艺）排放排放一、新一代钢铁制造流程对能源与环境系统的要求一、新一代钢铁制造流程对能源与环境系统的要求1 1、“物流能流装备环境物流能流装备环境”之间的关系之间的关系合理工艺路线合理工艺路线合理用能路线合理用能路线0 0排放排放排放排放一

3、、新一代钢铁制造流程对能源与环境系统的要求一、新一代钢铁制造流程对能源与环境系统的要求2 2、新一代钢铁制造流程的三个功能、新一代钢铁制造流程的三个功能 1 1）材料制造制造过程伴随着）材料制造制造过程伴随着“能源制造能源制造”：材料制造是作为制造业的：材料制造是作为制造业的冶金企业一切活动的核心任务及目标，而围绕着实现这一目标，冶金企业的冶金企业一切活动的核心任务及目标，而围绕着实现这一目标，冶金企业的研究对象就是资源及其与环境的相互作用（影响）。一般来讲冶金企业的资研究对象就是资源及其与环境的相互作用（影响）。一般来讲冶金企业的资源（指广义资源）应该包括企业在制造过程中需要进行物理化学变化

4、的物料源（指广义资源）应该包括企业在制造过程中需要进行物理化学变化的物料（原料及辅料、中间产物、产品及排放物）和能源，即（原料及辅料、中间产物、产品及排放物）和能源，即“物流物流”“能流能流”；狭义资源则仅指冶金企业内的狭义资源则仅指冶金企业内的“物流物流”即物料，不包括能源（即物料，不包括能源（“能流能流”）；）；能源是含有能量的资源，因此确切地讲能源当然是冶金企业资源的重要组成能源是含有能量的资源，因此确切地讲能源当然是冶金企业资源的重要组成部分。部分。材料制造材料制造能源制造能源制造能源转换能源转换消纳社会废物消纳社会废物能源交换能源交换资源交换资源交换 2 2）能源转换制造过程伴随着）

5、能源转换制造过程伴随着“能量交换能量交换” ” ：推动冶金企业资源运动的是能：推动冶金企业资源运动的是能量，特别要加以关注的（需要重点研究的资源）则是含有能量的资源，即能源（通量，特别要加以关注的（需要重点研究的资源）则是含有能量的资源，即能源（通常所称的常所称的“能流能流”），而能量是可以通过不同载体来体现的，这就是所谓的能源转），而能量是可以通过不同载体来体现的，这就是所谓的能源转换，因此，冶金企业资源运动的过程始终贯穿着能源及其转换，冶金能源的研究是换，因此，冶金企业资源运动的过程始终贯穿着能源及其转换，冶金能源的研究是探究冶金企业资源运动规律的重要方法。探究冶金企业资源运动规律的重要方

6、法。 3 3）消纳社会废弃物制造过程伴随着）消纳社会废弃物制造过程伴随着“资源交换资源交换”（互补）：伴随着冶金企业（互补）：伴随着冶金企业内部主体物质的运动会产生大量复杂的排放物，这就构成了环境问题。内部主体物质的运动会产生大量复杂的排放物，这就构成了环境问题。 冶金企业必须装备大量环保设施来处理排放物如何提高投资效率？冶金企业必须装备大量环保设施来处理排放物如何提高投资效率？ 冶金企业高度依赖于资源如何扩大资源范围并降低成本？冶金企业高度依赖于资源如何扩大资源范围并降低成本？ 当前解决污染问题的最主要方法是循环经济，但是简单的闭环系统都是很难稳当前解决污染问题的最主要方法是循环经济，但是简

7、单的闭环系统都是很难稳定下来的，这就需要不断建设更大规模、更大范围的循环经济产业链，也就是说，定下来的，这就需要不断建设更大规模、更大范围的循环经济产业链，也就是说，我们可以将消纳社会废弃物做为冶金企业的一个功能引入系统。提高冶金企业的环我们可以将消纳社会废弃物做为冶金企业的一个功能引入系统。提高冶金企业的环境管理水平并降低环保成本，就需要将企业的排放物进行资源化、商品化、产业化，境管理水平并降低环保成本，就需要将企业的排放物进行资源化、商品化、产业化，在保证冶金企业社会责任兑现的前提下，尽最大可能提升其经济价值，使之拥有更在保证冶金企业社会责任兑现的前提下，尽最大可能提升其经济价值，使之拥有

8、更强大的生命力，因此，宝钢适时地提出了强大的生命力，因此，宝钢适时地提出了“环境经营环境经营”的理念。的理念。材料制造材料制造能源制造能源制造能源转换能源转换能源交换能源交换消纳社会废物消纳社会废物资源交换资源交换一、新一代钢铁制造流程对能源与环境系统的要求一、新一代钢铁制造流程对能源与环境系统的要求 3 3、冶金企业是以企业、冶金企业是以企业“物流物流”为核心进行管理的，因此，其研究对象是：涉及为核心进行管理的，因此，其研究对象是：涉及制造的物质物流、涉及驱动的物质能流（能源）、涉及环境的物质排放物、制造的物质物流、涉及驱动的物质能流（能源）、涉及环境的物质排放物、涉及载体的物质装备、涉及管

9、理的物质数据（信息）；物流的运营是有约束的：涉及载体的物质装备、涉及管理的物质数据（信息）；物流的运营是有约束的：资源（物流能流）约束体现着企业的经济责任（节约资源），环境约束体现着企资源（物流能流）约束体现着企业的经济责任（节约资源），环境约束体现着企业的社会责任（法律法规约束）。业的社会责任（法律法规约束）。一、新一代钢铁制造流程对能源与环境系统的要求一、新一代钢铁制造流程对能源与环境系统的要求 4 4、冶金企业能源与环境系统的特点：、冶金企业能源与环境系统的特点： 1 1）能源特点：）能源特点：高能耗高能耗冶金工序多为高温下的物理化学反应；能源冶金工序多为高温下的物理化学反应；能源结构复

10、结构复杂杂：原动力是各种类煤（一次能源）产生大量副产煤气（二次能源的主要形式）：原动力是各种类煤（一次能源）产生大量副产煤气（二次能源的主要形式）当前使用的主要方式是燃烧；工序的高温特点余热回收的主要方式是余热蒸汽当前使用的主要方式是燃烧；工序的高温特点余热回收的主要方式是余热蒸汽（二次能源的第二大形式），余热排放的主要方式是烟气；冶金企业工序多且工艺（二次能源的第二大形式），余热排放的主要方式是烟气；冶金企业工序多且工艺复杂二次能源种类多且复杂（与工序高度耦合耦合性）；冶金能源复杂二次能源种类多且复杂（与工序高度耦合耦合性）；冶金能源可转换、可转换、可回收、可循环可回收、可循环；能源成本能源

11、成本占生产成本比例较大（占生产成本比例较大（1/4-1/3)1/4-1/3)；冶金能源介质的；冶金能源介质的特征特征：点多、线长、面广，有毒、有害，高温、高压、高速。：点多、线长、面广，有毒、有害，高温、高压、高速。 2 2）环境特点：）环境特点：高污染高污染冶金企业对资源高度依赖且种类繁多（资源带入大量冶金企业对资源高度依赖且种类繁多（资源带入大量杂质：矿石带入杂质、煤碳带入杂质、辅料带入杂质等）在高温下必然复杂化；杂质：矿石带入杂质、煤碳带入杂质、辅料带入杂质等）在高温下必然复杂化；减排压力大减排压力大作为原动力的各类煤在高温有氧情况下最终必然作为原动力的各类煤在高温有氧情况下最终必然转换

12、成转换成COCO2 2；环境；环境对物流对物流影响影响特别是气候对系统影响（四季中冬夏季能耗高）；物流对环境影响特别是气候对系统影响（四季中冬夏季能耗高）；物流对环境影响有组织排放有组织排放及及有组织回收有组织回收（专业化回收）；（专业化回收）；环境治理成本较高环境治理成本较高（投资占（投资占10%10%以上）以上）必须走必须走循环经济循环经济及及低成本路线低成本路线（利用好（利用好“综合性工业综合性工业”的特点及用好的特点及用好“以废治废以废治废”的方法）。的方法）。一、新一代钢铁制造流程对能源与环境系统的要求一、新一代钢铁制造流程对能源与环境系统的要求 5 5、新一代钢铁制造流程中能源与环

13、境系统的管理内容：、新一代钢铁制造流程中能源与环境系统的管理内容： 1 1）发展阶段：）发展阶段： A A）满足需求（对用户两种需要）：用能单元满足工艺需要（而不是反之）、供能单元满）满足需求（对用户两种需要）：用能单元满足工艺需要（而不是反之）、供能单元满足用户需要（用能单元的需要锁定品种：压力流量、品质）；足用户需要（用能单元的需要锁定品种：压力流量、品质）；满足需求是通过能源过度供给来实满足需求是通过能源过度供给来实现的。现的。满足需求（对各个用户）满足需求（对各个用户）环境友好（对全社会及自然界）环境友好（对全社会及自然界）高效化（对各个生产单元）高效化（对各个生产单元）“零排放零排放

14、”（对各个单介质系统对（对各个单介质系统对“物物”）低成本（对全系统对低成本（对全系统对“能能”） E E）环境友好：对全社会及自然界；除了环境技术外，当下更注重的是）环境友好：对全社会及自然界；除了环境技术外，当下更注重的是成本导则成本导则（能源与环保均（能源与环保均要求系统低成本否则无要求系统低成本否则无生命力生命力）。）。 B B）高效化（对生产单元两种优化）：用能单元改善生产工艺来优化用能；供能单元改善）高效化（对生产单元两种优化）：用能单元改善生产工艺来优化用能；供能单元改善生产技术来优化供能（生产技术来优化供能（提高效率：提高生产效率、提高传输效率提高效率：提高生产效率、提高传输效

15、率，具体：，具体：单耗、损失率、劳产率单耗、损失率、劳产率）。）。 C C）“零排放零排放”（对（对单介质单介质对对“物物”而非而非“能能”）：关注单介质的）：关注单介质的品质品质问题零排放的要求；问题零排放的要求；提高转换效率提高转换效率（响应速度响应速度足够快、足够快、缓冲器缓冲器足够大、足够大、作业率作业率足够高）。足够高）。 D D）低成本（）低成本（对全系统对全系统）：用能合理（）：用能合理（从能源角度考量生产工艺的合理性从能源角度考量生产工艺的合理性、回收的合理性重、回收的合理性重点是回收排放的点是回收排放的“低端余能低端余能”而非而非“物物”）；生产高效（生产单元的高效化、能源介

16、质转换的高效）；生产高效（生产单元的高效化、能源介质转换的高效化）；传输减损（传输介质的选择合理性、化）；传输减损（传输介质的选择合理性、高压传输变压器技术高压传输变压器技术）；转换快捷（）；转换快捷（系统响应快系统响应快“零排放零排放”的核心技术）；的核心技术）；全系统成本最低是导则（而不是单介质成本最低）全系统成本最低是导则（而不是单介质成本最低）需要复杂需要复杂数学模型数学模型计算（系统需要叠代收敛）；计算（系统需要叠代收敛）；一、新一代钢铁制造流程对能源与环境系统的要求一、新一代钢铁制造流程对能源与环境系统的要求 2 2）管理逻辑：节约资源）管理逻辑：节约资源节约能源节约能源减少排放；

17、能源与环境的管理在组织机构减少排放；能源与环境的管理在组织机构上上可合并可合并；其实它反映的是资源与环境的关系问题（；其实它反映的是资源与环境的关系问题（能流是介于物流与环境之间非常重能流是介于物流与环境之间非常重要的中间环节要的中间环节）。）。 3 3）管理思想：）管理思想： 管理对象管理对象：物事（过程）人；管理方法：客观评价（物事人）；物事（过程）人；管理方法：客观评价（物事人）； 管理（技术）手段：管理（技术）手段：获取正确信息获取正确信息； 管理导则管理导则全系统成本最低全系统成本最低（全系统包括能源与环境，环境兑现社会责任前提（全系统包括能源与环境，环境兑现社会责任前提下成本最低）

18、；下成本最低）； 管理方向：管理方向：不断扩大循环经济的范围不断扩大循环经济的范围（纵向（纵向拉长产业链拉长产业链、横向、横向推动多行业融推动多行业融合合）。）。 4 4）工作方针：）工作方针：作业作业安全与稳定、安全与稳定、管理管理高效与清洁、高效与清洁、方向方向服务与创新。服务与创新。（服务：服务于工序、服务于管理、服务于社会）（服务：服务于工序、服务于管理、服务于社会）一、新一代钢铁制造流程对能源与环境系统的要求一、新一代钢铁制造流程对能源与环境系统的要求 6 6、能源与环境系统、能源与环境系统的研究方法：的研究方法： 1 1）网络化：实体）网络化：实体空间定位及时间定位（控空间定位及时

19、间定位（控制制“物物”）：）：GISGIS空间空间（静止静止）、时钟时间（）、时钟时间（运动运动）。）。 2 2）信息化：（物）信息化：（物）实体实体虚拟虚拟（全方位掌握（全方位掌握细节）：获取（数据采集）细节）：获取（数据采集）正确（正确（数据协调数据协调）信）信息（数据）、系统建模息（数据）、系统建模（如：仿真（如：仿真“流流”）决策前的技术工具。决策前的技术工具。 3 3 ） 模 型 化 管 理） 模 型 化 管 理“事事”（过程）：（过程）：过程模过程模型型成本模型成本模型决策模决策模型型（人机对话）。（人机对话）。海水海水淡化淡化除盐水除盐水高高炉炉煤煤气气自备自备电站电站电电变电站

20、变电站电电制氧制氧空分空分O O2 2焦化焦化炼铁炼铁焦煤焦煤焦炭焦炭原料原料原料原料码头码头炼钢炼钢热轧热轧冷轧冷轧铁水铁水钢坯钢坯冷轧料冷轧料冷轧板卷冷轧板卷铁路铁路热轧板卷热轧板卷成品成品码头码头球团球团烧结烧结二、新一代钢铁制造流程中的能源技术二、新一代钢铁制造流程中的能源技术(以首钢京唐公司为例以首钢京唐公司为例)(一) 能源系统的主要单元技术1、 用能单元技术2、 供能单元技术(二) 能源系统的主要系统技术 在高炉在高炉转炉界面采用自主集成的转炉界面采用自主集成的“一罐到底一罐到底”先进技术，缩短了工艺流程，先进技术，缩短了工艺流程，取消了传统的鱼雷罐车和炼钢倒罐坑，减少一次铁水倒

21、罐作业及所产生的烟尘污取消了传统的鱼雷罐车和炼钢倒罐坑，减少一次铁水倒罐作业及所产生的烟尘污染，降低能耗，减少铁损，铁水染，降低能耗，减少铁损，铁水温降减少温降减少5050以上，具有缩短冶炼周期、节能高以上，具有缩短冶炼周期、节能高效等多项优点。年效等多项优点。年节能节能1.691.69万吨标煤，万吨标煤，减排减排COCO2 25.325.32万吨，万吨，减排粉尘减排粉尘47004700吨。吨。二、新一代钢铁制造流程中的能源技术二、新一代钢铁制造流程中的能源技术“一罐到底一罐到底”二、新一代钢铁制造流程中的能源技术二、新一代钢铁制造流程中的能源技术“热送热装热送热装” 炼钢炼钢-热轧两个工序之

22、间采用连铸坯热送热装先进工艺，热送热装率可热轧两个工序之间采用连铸坯热送热装先进工艺，热送热装率可达到达到70%70%，热装板坯温度为，热装板坯温度为600-800600-800，板坯加热，板坯加热燃料消耗燃料消耗仅为仅为1.0GJ/t1.0GJ/t，大，大幅度降低了能源消耗。幅度降低了能源消耗。 2 2260t/h260t/h干熄焦配备干熄焦配备2 230MW30MW高温高压高温高压蒸汽发电机组，年发电量蒸汽发电机组，年发电量4.47124.4712亿亿kwh,kwh,吨焦发电量吨焦发电量106kwh/t106kwh/t，年，年节约标煤节约标煤18.0618.06万吨，万吨，减排减排COCO

23、2 2 56.456.4万吨，比中压和次高压万吨，比中压和次高压干熄焦分别多发电约干熄焦分别多发电约20%20%和和8%8%，多节约标煤，多节约标煤3.013.01万吨和万吨和1.341.34万吨，多减排万吨，多减排COCO2 29.489.48万万吨和吨和4.224.22万吨。同时大幅万吨。同时大幅减少粉尘及苯并减少粉尘及苯并(a)(a)芘芘等有害气体的排放量。等有害气体的排放量。二、新一代钢铁制造流程中的能源技术二、新一代钢铁制造流程中的能源技术高压高压CDQ技术技术 首次在首次在50005000级大型高炉采用自主研发的级大型高炉采用自主研发的煤气全干法除尘煤气全干法除尘技术，节能环保效果

24、极技术，节能环保效果极佳，净煤气佳，净煤气含尘量下降含尘量下降到到2-3.5mg/m2-3.5mg/m3 3，与湿法比，日，与湿法比，日节水节水4 4千吨、节电千吨、节电3.63.6万千瓦万千瓦时，时，TRTTRT发电提高发电提高30%30%，吨铁发电量达到，吨铁发电量达到60kwh60kwh以上，年发电量达以上，年发电量达4.0484.048亿千瓦时。亿千瓦时。吨铁吨铁节能节能5.37Kg5.37Kg标煤，年标煤，年减排减排COCO2 215.1715.17万吨。万吨。二、新一代钢铁制造流程中的能源技术二、新一代钢铁制造流程中的能源技术高炉煤气全干法除尘高炉煤气全干法除尘 采用转炉煤气干法除

25、尘技术，与湿法比，分别采用转炉煤气干法除尘技术，与湿法比，分别节电节电、节水节水约约1/31/3，减少建减少建设用地设用地1/21/2，烟尘含量烟尘含量由由50mg/Nm50mg/Nm3 3降到降到10mg/Nm10mg/Nm3 3，同时烟尘可以全部回收再利用，同时烟尘可以全部回收再利用，具有节能、环保的特点，吨钢具有节能、环保的特点，吨钢节能节能4.5Kg4.5Kg标煤，年标煤，年减排减排COCO2 213.7613.76万吨。万吨。二、新一代钢铁制造流程中的能源技术二、新一代钢铁制造流程中的能源技术转炉煤气全干法除尘转炉煤气全干法除尘 针对针对5500m5500m3 3高炉的热风炉，在首钢

26、高炉的热风炉，在首钢顶燃热风炉顶燃热风炉技术和技术和“卡鲁金卡鲁金”式顶燃热风式顶燃热风炉技术的基础上，对燃烧器燃烧室作了重大改进，形成了自主集成创新的顶燃炉技术的基础上，对燃烧器燃烧室作了重大改进，形成了自主集成创新的顶燃热风炉技术，设计热风炉技术，设计风温风温13001300和和4040年以上长使用寿命。和常规热风炉相比吨铁年以上长使用寿命。和常规热风炉相比吨铁可以可以节能节能9.9Kg9.9Kg标煤，年标煤，年减少减少COCO2 2 排放排放2828万吨。万吨。二、新一代钢铁制造流程中的能源技术二、新一代钢铁制造流程中的能源技术顶燃式热风炉顶燃式热风炉二、新一代钢铁制造流程中的能源技术二

27、、新一代钢铁制造流程中的能源技术低焦比大喷煤高富氧低焦比大喷煤高富氧 首次在首次在5500m5500m3 3超大型高炉上采用超大型高炉上采用高富氧大喷煤高富氧大喷煤技术，大大降技术，大大降低焦比低焦比。设计焦。设计焦比比290kg/t290kg/t、煤比、煤比200kg/t200kg/t、富氧率、富氧率3.5%(3.5%(设备能力设备能力5.5%)5.5%)。 2010 2010年年3 3月份月份1#1#高炉高炉取得了煤比取得了煤比175kg/t175kg/t铁铁, ,焦比焦比269.5kg/t269.5kg/t，富氧率，富氧率3.86%3.86%，利用系数，利用系数2.37t/(m2.37t

28、/(m3 3.d).d)的历史最好水平。的历史最好水平。 采用世界上第一个节能高效的采用世界上第一个节能高效的轴向进气轴向进气高炉鼓风机高炉鼓风机( (额定风量额定风量10000m10000m3 3/min)/min)，并配套大容量并配套大容量脱湿脱湿系统，与传统的径向进气风机相比，电耗大幅度降低，每年系统，与传统的径向进气风机相比，电耗大幅度降低，每年节电节电约约800800万千瓦时。万千瓦时。二、新一代钢铁制造流程中的能源技术二、新一代钢铁制造流程中的能源技术大型轴流风机大型轴流风机二、新一代钢铁制造流程中的能源技术二、新一代钢铁制造流程中的能源技术“全三脱全三脱”工艺技术工艺技术图图 2

29、011 2011年年1-71-7月月KRKR脱硫终点硫的分布情况脱硫终点硫的分布情况 高效脱硫工艺高效脱硫工艺 KRKR脱硫目标硫含量全部脱硫目标硫含量全部50ppm50ppm，根据，根据钢种要求，提高钢种要求，提高KRKR脱硫指标，最高目脱硫指标，最高目标为标为10ppm10ppm，处理过程铁水平均温降，处理过程铁水平均温降2929，脱硫剂消耗稳定在，脱硫剂消耗稳定在7Kg/7Kg/t t左右，左右，综合指标达到国内先进水平。综合指标达到国内先进水平。 预炼炉脱磷、脱硅预炼炉脱磷、脱硅 铁水预脱磷、脱硅在铁水预脱磷、脱硅在300300吨顶底复吹脱吨顶底复吹脱磷炉进行，脱磷炉采用了专用脱磷氧磷

30、炉进行，脱磷炉采用了专用脱磷氧枪、大底吹流量、使用返回渣、一键枪、大底吹流量、使用返回渣、一键式脱磷等先进技术。式脱磷等先进技术。 脱碳炉脱碳炉 300300吨脱碳炉冶炼采用了先进的干法除吨脱碳炉冶炼采用了先进的干法除尘、自动化炼钢、少渣冶炼、留渣操尘、自动化炼钢、少渣冶炼、留渣操作等工艺。作等工艺。 二、新一代钢铁制造流程中的能源技术二、新一代钢铁制造流程中的能源技术钢水快速精炼技术钢水快速精炼技术工艺工艺主要钢种主要钢种工艺比例工艺比例RHRHSDC01-6SDC01-6、JDJD、SDX51DSDX51D、HS1HS143%43%CASCASSPHCSPHC、SS400SS400、船板、

31、船板29%29%LFLFX52-X65X52-X65、SPA-HSPA-H、Q550DQ550D、380CL380CL25%25%LF+RHLF+RHX70X70、X80X80、SQ700MCDSQ700MCD3%3%精炼设备精炼设备钢种钢种处理周期处理周期(min)(min)最快供钢节奏最快供钢节奏RHRH管线钢管线钢303040402525IFIF钢钢353545453030低碳钢低碳钢23231414中间处理中间处理28281919CASCAS低碳钢低碳钢30303030LFLF低级别管线钢低级别管线钢40403030表表11京唐各工艺主要品种及工艺比例京唐各工艺主要品种及工艺比例表表2

32、2实际精炼冶炼周期与供钢节奏实际精炼冶炼周期与供钢节奏二、新一代钢铁制造流程中的能源技术二、新一代钢铁制造流程中的能源技术大板坯高速连铸技术大板坯高速连铸技术 建设建设21502150双流板坯连铸机双流板坯连铸机2 2台、台、16501650双流板坯连铸机双流板坯连铸机2 2台，连铸机集成了台，连铸机集成了液面自动控制、结晶器漏钢预报和动态二次冷却等液面自动控制、结晶器漏钢预报和动态二次冷却等2323项先进技术，具有项先进技术，具有高拉高拉速速、高质量高质量、高温铸坯高温铸坯、高度自动化高度自动化等优势。等优势。二、新一代钢铁制造流程中的能源技术二、新一代钢铁制造流程中的能源技术减量化轧制技术

33、减量化轧制技术 节约型钢材减量化制造技术是指要开发新一代可循环钢铁生产工艺流程节约型钢材减量化制造技术是指要开发新一代可循环钢铁生产工艺流程, , 提提高产品质量和能源利用率高产品质量和能源利用率, , 最大限度降低产品的能源消耗量最大限度降低产品的能源消耗量, , 减少废弃物排放减少废弃物排放量，目的在于通过技术进步量，目的在于通过技术进步, , 用尽量少的资源用尽量少的资源, , 在不添加或少添加合金元素的在不添加或少添加合金元素的条件下条件下, , 生产出高性能的钢材。生产出高性能的钢材。二、新一代钢铁制造流程中的能源技术二、新一代钢铁制造流程中的能源技术加热工艺技术加热工艺技术 蓄热燃

34、烧技术蓄热燃烧技术 1580mm 1580mm热轧采用新型节能型步进梁式加热炉热轧采用新型节能型步进梁式加热炉( (蓄热式蓄热式) ) 汽化冷却、高效空煤气预热器汽化冷却、高效空煤气预热器( (空气预热温度空气预热温度450500450500，煤气预热温度，煤气预热温度200200) )、最佳化燃烧控制模型，提高加热质量，节约大量燃料。加热炉采用合、最佳化燃烧控制模型，提高加热质量，节约大量燃料。加热炉采用合理的炉型结构及燃烧配备，预热段、加热段采用蓄热式烧嘴，分为八个供热段理的炉型结构及燃烧配备，预热段、加热段采用蓄热式烧嘴，分为八个供热段进行炉温进行炉温自动控制自动控制，使钢坯加热，使钢坯

35、加热温度均匀温度均匀、质量好质量好、氧化烧损少氧化烧损少，符合优质、，符合优质、高产、低能耗的工艺要求。高产、低能耗的工艺要求。 节能烘烤技术节能烘烤技术 炼钢在线钢包烘烤采用了炼钢在线钢包烘烤采用了HRCHRC型高效型高效蓄热烤包器蓄热烤包器系统系统 HRC HRC高效陶瓷蓄热式烤包器系统采用封闭式烘烤方式，利用高频换向阀，使高效陶瓷蓄热式烤包器系统采用封闭式烘烤方式，利用高频换向阀，使得高温废气与助燃空气和煤气在陶瓷蓄热体内交替通过，相互间进行充分的热得高温废气与助燃空气和煤气在陶瓷蓄热体内交替通过，相互间进行充分的热交换，使助燃空气预热到交换，使助燃空气预热到10001000左右，增加其

36、热焓，实现左右，增加其热焓，实现稳定稳定、高效高效、节能节能燃燃烧。烧。二、新一代钢铁制造流程中的能源技术二、新一代钢铁制造流程中的能源技术(以首钢京唐公司为例以首钢京唐公司为例)(一) 能源系统的主要单元技术1、 用能单元技术2、 供能单元技术(二) 能源系统的主要系统技术二、新一代钢铁制造流程中的能源技术二、新一代钢铁制造流程中的能源技术燃气的混配技术燃气的混配技术 热轧混合煤气采用高、焦、转炉热轧混合煤气采用高、焦、转炉三种煤气混合三种煤气混合，混合采用流量比例，混合采用流量比例调节方式，调节方式，在线热值监控在线热值监控，控制系统采用，控制系统采用MFAMFA无模型控制方式。混合站无模

37、型控制方式。混合站能力为能力为330,000m330,000m3 3/h/h，混合煤气热值为，混合煤气热值为8380kJ/m8380kJ/m3 3。该混合站共设有。该混合站共设有2 2套混套混合系统，一套的混合能力为合系统，一套的混合能力为190,000m190,000m3 3/h/h，另一套混合能力为，另一套混合能力为140,000m140,000m3 3/h/h，其中较大的一套混合系统设有两套混合支路，可以满足热，其中较大的一套混合系统设有两套混合支路，可以满足热轧不同流量的要求。煤气混合站采用室外布置形式，轧不同流量的要求。煤气混合站采用室外布置形式，现场无人操作现场无人操作。 建有合成

38、转炉煤气混合站一座。混合站采用建有合成转炉煤气混合站一座。混合站采用四蝶阀流量比例调节四蝶阀流量比例调节方方式，式，在线热值监控在线热值监控，控制系统采用，控制系统采用MFAMFA无模型控制方式。混合站能力为无模型控制方式。混合站能力为40,000m40,000m3 3/h/h，混合煤气热值为，混合煤气热值为7536kJ/m7536kJ/m3 3。 建有建有2 2座座3030万万m m3 3新型稀油密封干式高炉煤气柜新型稀油密封干式高炉煤气柜(POC(POC型型) )，缓存压力，缓存压力10KPa10KPa0.3KPa0.3KPa，单柜最大吞吐量，单柜最大吞吐量3333万万m m3 3/h/h

39、。20112011年年5 5月份两座高炉煤气柜实现了月份两座高炉煤气柜实现了同时同时并网运行并网运行，保证了高炉热风炉倒炉或焦炉换向加热切换高炉，保证了高炉热风炉倒炉或焦炉换向加热切换高炉煤气管网压力煤气管网压力的稳定的稳定，创下国内两座高炉煤气柜同时并网运行的先河。，创下国内两座高炉煤气柜同时并网运行的先河。二、新一代钢铁制造流程中的能源技术二、新一代钢铁制造流程中的能源技术高气柜双柜同时并网高气柜双柜同时并网二、新一代钢铁制造流程中的能源技术二、新一代钢铁制造流程中的能源技术转气回收的热值稳定技术转气回收的热值稳定技术二、新一代钢铁制造流程中的能源技术二、新一代钢铁制造流程中的能源技术焦炉

40、煤气两级脱硫技术焦炉煤气两级脱硫技术一级脱硫：一级脱硫：一级煤气脱硫采用德国伍德公司的一级煤气脱硫采用德国伍德公司的真空真空碳酸钾法脱硫碳酸钾法脱硫工艺，经处理后煤气中工艺，经处理后煤气中H H2 2S S含量降至含量降至200mg/m200mg/m3 3以下，同时脱硫后的以下，同时脱硫后的酸气被送往制酸系统用来生产酸气被送往制酸系统用来生产78%78%硫酸，硫酸，供内部使用，降低了生产成本。供内部使用，降低了生产成本。TSATSA脱萘塔脱萘塔萘回收器萘回收器脱硫塔脱硫塔原料气原料气污水净化污水净化蒸汽蒸汽净化气净化气二级脱硫：二级脱硫：采用采用“粗精两段串联塔式全干法净化粗精两段串联塔式全干

41、法净化”工艺，在脱除焦炉煤气中工艺，在脱除焦炉煤气中H H2 2S S的同时一的同时一次性除去焦油、萘、次性除去焦油、萘、NHNH3 3和和HCNHCN等杂质。等杂质。满 足 冷 轧 精 制 煤 气满 足 冷 轧 精 制 煤 气 H H2 2S S 含 量 低 于含 量 低 于20mg/Nm20mg/Nm3 3的要求。的要求。 为充分利用钢铁工序余能，为充分利用钢铁工序余能，以焦以焦气代替轻质燃油做为锅炉点火及气代替轻质燃油做为锅炉点火及稳燃用燃料稳燃用燃料，同时为了实现煤气，同时为了实现煤气零放散，零放散，2 2300MW300MW发电机组锅炉发电机组锅炉既可既可100%100%燃烧煤粉，又

42、可掺烧高燃烧煤粉，又可掺烧高气，还可掺烧转气。燃用副产煤气，还可掺烧转气。燃用副产煤气，煤气气，煤气掺烧比掺烧比达达41%41%，开创了，开创了全国全国300MW300MW发电锅炉大比例掺烧发电锅炉大比例掺烧煤气的先河，不仅产生很好的环煤气的先河，不仅产生很好的环境效益，还节约大量电煤资源，境效益，还节约大量电煤资源，年回收煤气约折合年回收煤气约折合3737万吨标煤，万吨标煤，减排减排COCO2 2116116万吨。万吨。二、新一代钢铁制造流程中的能源技术二、新一代钢铁制造流程中的能源技术煤气煤粉混烧发电煤气煤粉混烧发电图图 2 2300MW300MW热电机组全景热电机组全景二、新一代钢铁制造

43、流程中的能源技术二、新一代钢铁制造流程中的能源技术燃气锅炉提高效率燃气锅炉提高效率(掺烧技术掺烧技术) 为实现煤气零放散并确保调整季为实现煤气零放散并确保调整季节性蒸汽及余热产汽不稳定的蒸节性蒸汽及余热产汽不稳定的蒸汽平衡，保证海淡正常运行，建汽平衡，保证海淡正常运行，建设设 2 2 1 3 01 3 0 吨 中 压 锅 炉吨 中 压 锅 炉 ( ( 压 力压 力3.82MPa3.82MPa、温度、温度450 )450 )，锅炉采，锅炉采用焦炉煤气自动程序点火，单台用焦炉煤气自动程序点火，单台锅炉燃烧高炉煤气量锅炉燃烧高炉煤气量1113.51113.5万万m m3 3/h/h，焦炉煤气量，焦炉

44、煤气量0.70.7万万m m3 3/h/h，排排烟温度烟温度不大于不大于1 15 50 0 。二、新一代钢铁制造流程中的能源技术二、新一代钢铁制造流程中的能源技术海水淡化技术海水淡化技术(MED流程流程)蒸发器主要性能蒸发器主要性能四套单台四套单台日产日产1.25万吨万吨产水温度产水温度33电耗电耗1.6kwh/吨吨变负荷调节变负荷调节50%100%造水比造水比9.8主要性能主要性能产水电导率产水电导率 10us/cm二、新一代钢铁制造流程中的能源技术二、新一代钢铁制造流程中的能源技术海水淡化技术海水淡化技术二、新一代钢铁制造流程中的能源技术二、新一代钢铁制造流程中的能源技术海水淡化技术海水淡

45、化技术p 主要特点： 蒸发器采用七效加内置末蒸发器采用七效加内置末效冷凝器型式；效冷凝器型式； 国内首次使用双国内首次使用双TVCTVC模式，模式，可实现可实现3 3种工况相结合；种工况相结合； 国内首次利用汽轮机发电国内首次利用汽轮机发电后的乏汽作为热源后的乏汽作为热源; ; 平行六面体形状国内首创。平行六面体形状国内首创。p 部分关键技术自主创新： 强化传热技术；强化传热技术； 蒸汽热压缩技术；蒸汽热压缩技术； 均匀布液技术；均匀布液技术； 汽液分离技术；汽液分离技术； 材料防腐技术。材料防腐技术。图图 海淡主体外貌图海淡主体外貌图海水淡化在钢铁厂中的作用海水淡化在钢铁厂中的作用p 低温多

46、效海水淡化在钢铁联合企业的节能减排、循环经济低温多效海水淡化在钢铁联合企业的节能减排、循环经济、以及低碳经济的实践中起到非常重要的作用：、以及低碳经济的实践中起到非常重要的作用： 每年节约地表水资源约每年节约地表水资源约24002400万吨；万吨； 海水淡化除盐水代替软化水，每月减少海水淡化除盐水代替软化水，每月减少816816吨工业盐消耗；吨工业盐消耗； 利用海水淡化装置取代汽轮发电机的冷凝器，降低成本；利用海水淡化装置取代汽轮发电机的冷凝器，降低成本； 浓盐水拟送往盐场制盐或进行盐化工，目前用于电站海水浓盐水拟送往盐场制盐或进行盐化工，目前用于电站海水脱硫，实现了环境的友好；脱硫，实现了环

47、境的友好； 实现钢铁厂煤气、蒸汽实现钢铁厂煤气、蒸汽“零零”放散，污水放散，污水“零零”排放。排放。除盐除盐水水蒸蒸汽汽煤煤气气二、新一代钢铁制造流程中的能源技术二、新一代钢铁制造流程中的能源技术海水淡化技术海水淡化技术 1 1# #25MW25MW发电机组已于发电机组已于20112011年年9 9月月1717日日23:1523:15成功并网发电，对应成功并网发电，对应海淡海淡U U2 2主体成功产水各主体成功产水各项指标均达到设计水项指标均达到设计水平。平。2 2# #25MW25MW发电正在发电正在紧张调试中。此项目紧张调试中。此项目按年运行按年运行330330天计算，天计算，年可发电年可

48、发电3960039600万万kwhkwh，年节约，年节约13.8613.86万吨标万吨标煤。煤。二、新一代钢铁制造流程中的能源技术二、新一代钢铁制造流程中的能源技术蒸汽余压蒸汽余压(海淡前置发电海淡前置发电)二、新一代钢铁制造流程中的能源技术二、新一代钢铁制造流程中的能源技术蒸汽余压蒸汽余压(海淡前置发电海淡前置发电)为了充分利用低品位热源，进一步优为了充分利用低品位热源，进一步优化蒸汽的梯级利用，目前正在对海淡化蒸汽的梯级利用，目前正在对海淡加装两套前置背压式汽轮发电机组，加装两套前置背压式汽轮发电机组，发电负荷为发电负荷为2 225MW25MW，将蒸汽先用于发，将蒸汽先用于发电 ， 在 汽

49、 轮 机 中 做 完 功 的 乏 汽电 ， 在 汽 轮 机 中 做 完 功 的 乏 汽(0.035Mpa(0.035Mpa，6969) )再送入海淡装置产再送入海淡装置产水，它完全利用了以前被凝汽器循环水，它完全利用了以前被凝汽器循环冷却水带走的热量（此部分热量占新冷却水带走的热量（此部分热量占新蒸汽热量的蒸汽热量的60%60%左右），实现了能量的左右），实现了能量的梯级利用，实现热、电、水联产。梯级利用，实现热、电、水联产。图图 海水淡化配套发电项目汽轮机发电机安装海水淡化配套发电项目汽轮机发电机安装 两套两套7.57.5万万NmNm3 3/h/h制氧机组采用立式径制氧机组采用立式径向流分子

50、筛前端净化、多层浴式主冷、单向流分子筛前端净化、多层浴式主冷、单塔无氢除氧等先进技术，同时采用塔无氢除氧等先进技术，同时采用液氧内液氧内压缩流程压缩流程，减少因压缩氧气带来的危险因，减少因压缩氧气带来的危险因素和维护费用。配有素和维护费用。配有常规变负荷常规变负荷和和快速变快速变负荷负荷能力，常规变负荷是在装置的能力，常规变负荷是在装置的7575105%105%的工况运行；快速变负荷是在以上的的工况运行；快速变负荷是在以上的任意操作点上能够进行任意操作点上能够进行2 2万万NmNm3 3/h/h的氧气的氧气产量变化操作，还能够产量变化操作，还能够实现液氧、液氮的实现液氧、液氮的冷量相互转换冷量

51、相互转换，增强液体的后备能力。，增强液体的后备能力。由于制氧机组采用氮气膨胀和电机制动膨胀机的技术，能够保证机组在大范围内进行变负荷由于制氧机组采用氮气膨胀和电机制动膨胀机的技术，能够保证机组在大范围内进行变负荷时不因为膨胀量的变化影响主塔的工况，稳定了氩气的产量和液体产品的纯度，降低制氧能时不因为膨胀量的变化影响主塔的工况，稳定了氩气的产量和液体产品的纯度，降低制氧能耗。同时机组配有耗。同时机组配有ASTAST（冷态自动起车冷态自动起车）、）、ALCALC（自动快速变负荷自动快速变负荷）和）和远程监控远程监控的高级控制功的高级控制功能，自动化程度大大提高，可有效降低操作人员误操作的风险。能，

52、自动化程度大大提高，可有效降低操作人员误操作的风险。二、新一代钢铁制造流程中的能源技术二、新一代钢铁制造流程中的能源技术大型高效空分技术大型高效空分技术二、新一代钢铁制造流程中的能源技术二、新一代钢铁制造流程中的能源技术峰谷平的优化模型峰谷平的优化模型图图1-1-谷段与自发电收益曲线谷段与自发电收益曲线图图2-2-平段与自发电收益曲线平段与自发电收益曲线图图3-3-峰段与自发电收益曲线峰段与自发电收益曲线 华北电网自华北电网自20112011年年6 6月月1 1日电费涨价，根据目前的用电负荷，建立了自发电按日电费涨价，根据目前的用电负荷，建立了自发电按平均成本和自发电按变动成本两种情况下对应的

53、平均成本和自发电按变动成本两种情况下对应的峰、平、谷收益曲线的模型峰、平、谷收益曲线的模型。初步研究得出按照全天平均初步研究得出按照全天平均93%93%自供电率的水平，平段自供电率自供电率的水平，平段自供电率96%96%，峰段自供，峰段自供电率电率97%97%时，谷段自供电率约时，谷段自供电率约90%90%。上图显示的是自发电按平均成本测算的效益。上图显示的是自发电按平均成本测算的效益曲线模型。曲线模型。二、新一代钢铁制造流程中的能源技术二、新一代钢铁制造流程中的能源技术(以首钢京唐公司为例以首钢京唐公司为例)(一) 能源系统的主要单元技术1、 用能单元技术2、 供能单元技术(二) 能源系统的

54、主要系统技术二、新一代钢铁制造流程中的能源技术二、新一代钢铁制造流程中的能源技术(以首钢京唐公司为例以首钢京唐公司为例)1 1、 组织机构演变组织机构演变 发展历程：传统的作业分厂发展历程：传统的作业分厂( (动力厂动力厂+ +电力厂电力厂+ +制氧厂制氧厂) ) 动力作动力作业部业部能源部能源部能源与环境部能源与环境部 首钢京唐公司能源与环境部组织机构图：首钢京唐公司能源与环境部组织机构图：部领导部管理处室公司管理部门公司领导作业分厂公司管理中心主流程用户测量能源技术处设备工程处质量监督处综合管理处生产运行能源管理技术管理能环技术研发安全产品环境综合管网作业区供电作业区调度室调度长供电供水供

55、气热能综合设备环境能源与环境运行中心二、新一代钢铁制造流程中的能源技术二、新一代钢铁制造流程中的能源技术(以首钢京唐公司为例以首钢京唐公司为例)供水分厂供气分厂燃气分厂热能分厂废弃物回收分厂二、新一代钢铁制造流程中的能源技术二、新一代钢铁制造流程中的能源技术能源运行中心能源运行中心2 2、能源运行中心、能源运行中心能源运行中心的管理对象能源运行中心的管理对象 对象对象能源网络能源网络( (实体实体空间及时间空间及时间) )，能源运行中心，能源运行中心能源管理系统能源管理系统( (中中心心) )2) 2) 能源运行中心的功能能源运行中心的功能 输配输配传输、分配传输、分配( (解决如何传输的问题

56、解决如何传输的问题)平衡平衡( (操作层面追求操作层面追求“零放散零放散”) ) “零放散零放散”的概念：的概念： 绝对绝对的的“零排放零排放”是不存在的是不存在的( (硬件不能支持所有情况、不能预知所有硬件不能支持所有情况、不能预知所有事故状态事故状态) )； 相对相对的的“零排放零排放”是可能的是可能的( (可以有条件实现：正常情况、定修情况可以有条件实现：正常情况、定修情况) )； “零排放零排放”是有成本的是有成本的是否达到是否达到“零排放零排放”是由成本决定的是由成本决定的( (需要需要低低成本技术成本技术的支持的支持) )； 总之，我们的目标：技术上做到总之，我们的目标：技术上做到

57、“零排放零排放”而成本上追求而成本上追求“零排放零排放” 能源运行中心的具体功能能源运行中心的具体功能 动态监控动态监控“满足需求满足需求”( (压力或流量传输控制、品质监督压力或流量传输控制、品质监督及调度令及调度令) )； 动态解决动态解决单介质单介质系统的系统的“零排放零排放”问题问题( (供求平衡供求平衡) )； 动态解决动态解决多介质多介质系统的系统的同时同时“零排放零排放”问题循环往复；问题循环往复； 能源运行中心与能源管理系统的关系能源运行中心与能源管理系统的关系 能源管理能源管理静态静态管理管理( (计划计划) )、能源运行中心、能源运行中心动态动态管理管理( (非计非计划在计

58、划指导下划在计划指导下) )，如：能源生产管理，如：能源生产管理( (运行方式运行方式制订与执制订与执行行) )、保持能源技术经济指标长期稳定、保持能源技术经济指标长期稳定( (在非正常情况下提高作业在非正常情况下提高作业率如：计划检修、事故预案管理等率如：计划检修、事故预案管理等) )二、新一代钢铁制造流程中的能源技术二、新一代钢铁制造流程中的能源技术能源运行中心能源运行中心二、新一代钢铁制造流程中的能源技术二、新一代钢铁制造流程中的能源技术能源运行中心能源运行中心能源运行中心的单元技术能源运行中心的单元技术GISGIS空间定位空间定位时钟校准时钟校准时间定位时间定位信息定位信息定位信息化信

59、息化( (数据协调数据可靠、系统建模系统虚拟数据协调数据可靠、系统建模系统虚拟) )5) 5) 能源运行中心的能源运行中心的转换技术转换技术： 供求动态平衡供求动态平衡，关键是，关键是响应时间响应时间( (传输网络的反应时间、缓冲传输网络的反应时间、缓冲器缓冲时间、调节用户反应时间器缓冲时间、调节用户反应时间) ) 动态平衡的核心思想是用动态平衡的核心思想是用“空间空间”换取换取“时间时间” 其中最重要的是其中最重要的是缓冲器技术缓冲器技术( (位置速度加速度位置速度加速度) )二、新一代钢铁制造流程中的能源技术二、新一代钢铁制造流程中的能源技术燃气系统零排放技术燃气系统零排放技术3 3、单介

60、质系统的主要技术、单介质系统的主要技术燃气系统燃气系统“零排放零排放”技术技术目标：三个放散塔关闭目标：三个放散塔关闭( (核心是核心是高气放散塔关闭高气放散塔关闭)前提是满前提是满足需求足需求( (压力在可控范围内压力在可控范围内) )调度导则：焦气调度导则：焦气“零放散零放散”转气转气“零放散零放散”高气高气“零放散零放散”核心：核心：高气柜位控制高气柜位控制( (响应速度响应速度)()(见缓冲器原理图见缓冲器原理图) )1)1) 手段：缓冲用户的手段：缓冲用户的执行时间执行时间( (从调度令下达至有效果反馈从调度令下达至有效果反馈) )二、新一代钢铁制造流程中的能源技术二、新一代钢铁制造