对首钢节能的思考

1、 对首钢节能的思考陈冠军1吴刚2刘念华1(1.首钢技术研究院，北京，100043；2.首钢总公司,北京，100041)摘要：首钢2013年吨钢综合能耗降至609kgce/t，节能工作取得一定进步，但与钢铁工业“十二五”发展规划提出的待完成的能耗目标尚有很大差距。结合近三年首秦、迁钢和京唐的能耗数据分析了首钢的节能发展概况，提出了产能结构调整和降低分工序能耗是降低首钢三地吨钢综合能耗的主要手段，研究结果表明粗钢产量调整影响吨钢综合能耗，京唐节能成效显著。结合副产煤气资源、余热利用和先进节能技术实施，分析了首钢节能问题，提出了首钢三地转炉煤气回收量、高炉煤气放散率和余热利用等方面与国内先进企业的差

2、距，指出了首钢在未来节能方面还具有很大的节能潜力，为下一步节能指明方向。关键词:钢铁；节能；能耗；问题ThinkingAboutEnergy-savinginSHOUGANGCHENGuan-jun1WUGang2LIUNian-hua1(1.SHOUGANGResearchInstituteofTechnology,Beijing,100043;2.SHOUGANGGroup,beijing,100041)Abstract:AlthoughEnergy-savinginSHOUGANGmakesprogresswhileSHOUGANGsunitsteelcomprehensiveenerg

3、yconsumptionin2013lowersto609kgce/t,thereisabiggaptothefuturegoalofenergyconsumptiontofinishthetwelfthFive-YearPlaninsteelindustry.WithSHOUQIN,QIANGANGandJINGTANGsenergyconsumptioninrecentthreeyears,presentofenergy-savinginSHOUGANGisanlyzed,industrystructureadjustmentandprocessenergyconsumptiontolow

4、erSHOUGANGsunitsteelcomprehensiveenergyconsumptioninthreeplantsaremainmeasures,itshowsthatcrudesteelproductisrelatedwithunitsteelcomprehensiveenergyconsumptionareputforward,greatprogressofenergy-savingismadeinJINGTANG.Withtheby-productgasresource,wasteheatrecoveryandutilizationandadvancedtechnologya

5、pplicationofenergy-saving,problemsofenergy-savinginSHOUAGNGareanlyzed,thegapwithadvancedenterpriseisputforwordinthedirectionsuchasLDGrecovery,BFGemissionratioandwasteheatrecovery,greatenergy-savingpotentialispointoutinthefutureenergy-savingandgivesthedirectionofnextstepofenergy-saving.Keywords:Steel

6、;Energy-saving;Energyconsumption,Problemvn、亠1前言受全球经济形势的影响，近年中国经济发展增速开始放缓，尽管中国钢铁工业多年来的高速增长，实现了技术装备升级换代，受国家转变经济增长方式、节能减排、产业结构调整等政策影响钢铁工业出现了产能过剩、市场低迷等问题123。钢铁工业“十二五”发展规划提出，2015年钢铁工业吨钢综合能耗降至580kgce/1,与2010年比较，工业增加值能耗降低18%4。首钢随着近年搬迁调整、一业多地建设和兼并重组的完成巧粗钢产量从1996年的792万t增加到2013年的3152万t,吨钢综合能耗从1996年的992kgce/t下

7、降到2013年的609kgce/t，节能工作取得了很大进步，但与钢铁工业“十二五”发展规划提出的待完成的能耗目标尚有很大差距，节能工作任重道远。2首钢节能现状首钢三地的吨钢综合能耗概况首钢三地包括首秦、迁钢和京唐，2011年至2013年吨钢综合能耗变化如图1所示，总体趋势表现为首秦和迁钢呈上升，京唐大幅下降，其中首秦吨钢综合能耗从2011年574.8kgce/t升至2013年603.8kgce/t；迁钢吨钢综合能耗从2011年533.4kgce/t升至2013年562.4kgce/t；京唐吨钢综合能耗从2011年798.8kgce/t降至2013年645.2kgce/1。与2011年比较，20

8、13年首秦、迁钢两地吨钢综合能耗上升29kgce/1,京唐吨钢综合能耗下降了153.6kgce/1。在三地吨钢综合能耗对比中，迁钢由于不包括焦化和烧结工序，故其吨钢综合能耗最低。首秦由于比迁钢多烧结工序故吨钢综合能耗超迁钢。京唐比迁钢多球团、烧结和焦化等工序，吨钢综合能耗最高。产能结构调整自2010年首钢北京地区停产以来，热轧钢铁产品逐步向首秦、迁钢和京唐转移，三地产能结构决定了首钢总公司的吨钢综合能耗。2011年至2013年首秦、迁钢和京唐的粗钢产量变化如图2所示，其中首秦粗钢产量从2011年的255.2万t降至2013年的236.8万t，迁钢从2011年的776.5万t降至2013年的75

9、9.6万t,京唐从2011年的688.3万t升至2013年的868.9万t。近三年三地粗钢产量变化与三地吨钢综合能耗变化规律呈相反关系，由此可以得出，一定范围内调整粗钢产量可以有效调整吨钢综合能耗。T-首秦迁钢T-京唐图2粗钢产量变化Fig.1ChangeofunitsteelcomprehensiveenergyconsumptionFig.2Changeofcrudesteelproduct图1吨钢综合能耗变化降低分工序能耗2011年至2013年炼铁工序能耗变化、炼钢工序能耗变化和热轧工序能耗变化分别如图3、图4和图5所示。其中，首秦2013年炼铁工序能耗为403.4kgce/1,与201

10、1年比较，略上升1kgce/1；迁钢2013年炼铁工序能耗为403.8kgce/1,与2011年比较，上升了6.5kgce/1；京唐2013年炼铁工序能耗为381.3kgce/1，与2011年比较，下降了44.3kgce/1。从2011年到2013年，首秦炼钢工序能耗从-2.8kgce/t升至0.5kgce/1,迁钢炼钢工序能耗从-3.3kgce/t升至-2.5kgce/1，京唐炼钢工序能耗从49.1kgce/t降至3.1kgce/1,其中京唐炼钢工序能耗下降幅度大的主要受京唐粗钢产量增加，接近设计能力，转炉煤气回收增加等因素影响。与2011年比较，2013年首秦、迁钢和京唐热轧工序能耗均呈下

11、降趋势，其中首秦下降7.2kgce/1,降至46.7kgce/1,迁钢下降2.9kgce/1,降至52.1kgce/1,京唐下降6.1kgce/1,降至43.7kgce/1,热轧节能成效显著。+首秦-迁钢T-京唐201120122013年oO24O1O40oooO98763333T-首秦迁钢T-京唐ooO642OO-2201120122013年图3炼铁工序能耗变化图4炼钢工序能耗变化Fig.3Changeofiron-makingprocessenergyconsumptionconsumption60T首秦迁钢京唐201120122013年40O2E、I呈回rKfe離鼎读T-京唐T-首秦-迁

12、钢201120122013年Fig.4Changeofsteel-makingprocessenergy图5热轧工序能耗变化图6吨钢转炉煤气回收量变化Fig.3Changeofhot-rollingprocessenergyconsumptionFig.4ChangeofunitsteelLDGrecovery3节能问题分析3.1转炉煤气回收量有待提高首钢三地近三年吨钢转炉煤气回收量变化如图6所示，其除京唐吨钢转炉煤气回收量有上升外，首秦和迁钢吨钢转炉煤气回收量均呈下降趋势。其中京唐吨钢转炉煤气回收量从2011年的89m3/t提高到2013年的96.5m3/1,首秦吨钢转炉煤气回收量从2011

13、年的119.3np/t降至2013年的107.5np/t,迁钢吨钢转炉煤气回收量从2011年的99.8m3/t降至2013年的90m?/1。与2011年比较，2013年首秦和迁钢吨钢转炉煤气回收量分别下降11.8m3/t和9.8m3/1,京唐吨钢转炉煤气回收量提高7.5m3/1,三地吨钢转炉煤气回收量平均为98m3/1,与国内先进企业吨钢转炉煤气回收量130-140m3/t尚有很大差距,造成首钢吨钢转炉煤气回收量下降与目前转炉煤气回收缺乏使用用户及近年采用少渣冶炼技术等因素直接相关67。3.2高炉煤气放散与零排放尚有差距2013年首钢三地高炉煤气放散率如图7所示,其中首秦最高超10%,迁钢最低

14、超6%,京唐超8%,三地平均接近9%,目前国内先进钢铁企业（例如宝钢）高炉煤气排放率接近0,与其相比尚有很大差距8。三地钢厂均为近年新设计投产钢厂,高炉煤气放散率设计均为0,但由于高炉煤气产量与高炉工况关联密切,高炉煤气生产与使用不平衡,导致目前高炉煤气均有一定的放散率,由于高炉煤气富余，首秦近年实施了高炉煤气锅炉发电技术、迁钢采用高炉煤气CCPP发电技术，京唐锅炉采用高炉煤气与煤混烧技术,在一定程度上减少了高炉煤气放散,但为实现零排放,尚需采取新节能措施实施。图72013年高炉煤气放散率Fig.7BFGemissionratioin2013余热利用尚有很大潜力从首钢三地炼铁、炼钢和轧钢系统看

15、，均存在很多余热资源，由于余热利用技术的成熟，中高温余热及副产煤气资源利用最高，如热风炉烟气余热、转炉烟气余热和焦炭余热，而难回收的高温熔渣如高炉渣显热（占1618kgce/t钢）和钢渣显热（占1012kgce/t钢）利用不佳，焦炉上升管余热还没有回收，特别是冷却水、低温排放废气等低品位余热目前还没有利用9。尽管近年技术改造对余热利用水平有所提高，但首钢的余热利用率依然低于50%，与宝钢余热余能利用率68%和日本新日铁的余热余能利用率92%以上相比尚有很大差距10。首钢三地以京唐余热利用水平最高，采取了TRT、CDQ和CCPP等多项先进集成技术，余热利用设计水平达到52%，但余热实际利用率低于

16、50%，通过对炼铁和热轧系统余热计算表明，京唐炼铁工序余热绝对潜力为63.9kgce/1,热轧工序余热绝对潜力为23.2kgce/1,可见尽管余热潜力很大，考虑余热回收成本、经济和技术成熟度等问题，多数低品位余热尚没有合适技术手段回收利用。先进节能技术有待进一步开发实施目前，首钢已在部分钢厂实施的先进节能技术有TRT发电、锅炉发电、热装热送、蓄热式燃烧、热风循环和变频调节等。有部分先进节能技术如煤调湿、天然气喷吹和余热发电处于实施规划中，同时还有很多先进节能技术有待开发实施，如富氧燃烧在首钢三地高炉上均已实施，但在首钢加热炉或热风炉等方面尚没有实施案例，如脉冲燃烧技术在国内其他企业加热炉上已实

17、施11，但尚没有在首钢开发实施。此外，一些先进节能技术如热电材料实现热电转化，炉渣干法粒化等技术在钢铁企业应用实施方面尚有很多技术瓶颈12。部分先进节能技术的实施情况如表1所示。表1部分先进节能技术的实施情况Table1Someadvancedtechnologyofenergy-savinginapplication先进节能技术首秦迁钢京唐近年已实施高炉脱湿鼓风、高炉冲渣水米暖、烧结热风点火、双蓄热式加热炉、能源管控中心、水泵变频、风机变频、照明变频、锅炉高温红外喷涂全烧高炉煤气发电、低压饱和蒸汽发电、炼钢、炼铁干法除尘转炉烟气螺杆发电、CCPP联合循环发电、蓄热-换热加热炉技术高炉、转炉煤

18、气全干法除尘、海水淡化、高炉脱湿鼓风、能源管控中心、热风炉咼辐射涂层术、畜热式烤包、蓄热-换热加热炉技术待实施焦炭脱湿、烧结余热发电、蒸汽过热保供RH炉、转炉烟气余热回收、连铸火焰切割加热炉烟气余热回收、集中空压站余热再生干燥、高炉干法除尘、高炉鼓风脱湿、高炉冲渣水余热回收利用、ccpp联合循环发电煤调湿、高炉冲渣水余热回收、转炉烟气余热回收、天然气喷吹、烧结余热发电、CCPP联合循环发电4结论（1）钢铁工序流程长短、产能结构和工序能耗是影响吨钢综合能耗的主要因素，近三年能耗数据变化表明，首钢吨钢综合能耗降低与京唐节能成效显著紧密关联，其中京唐炼铁工序能耗和炼钢工序能耗降低是京唐吨钢综合能耗降低的主要因素。（2）副产煤气资源利用分析表明，首钢三地吨钢转炉煤气回收量有待提高和高炉煤气放散率与零排放有一定差距。（3）余热利用现状表明，首钢炼铁、炼钢和轧钢等领域余热资源丰富，尚存巨大潜力。（4）先进节能技术实施情况表明，首钢已完成一部分先进节能技术实施，尚有很多先进节能技术如富氧、脉冲燃烧、热电转化，炉渣