2010年上半年重点钢铁企业能耗现状和节能潜力

王维兴

(中国金属学会    北京   100711)

一、2010年上半年重点钢铁企业能耗现状

2010年上半年我国钢铁工业出于高速发展阶段，钢铁产品出口增加，进口下降，钢铁企业处于低效益状态，钢铁行业节能减排取得新进展，钢铁企业联合重组迈出新步伐。

1.        2010年上半年重点钢铁企业生产情况

表1     2010年上半年重点钢铁企业生产情况

分析: 2010年上半年重点钢铁企业生产处于高速增长阶段.钢和钢材产量增长比去年同期提高20%以上,带来总能耗的增长.但是, 总能耗的增速低于钢产量的增速6.42%,说明重点钢铁企业节能减排工作取得很大成绩.

生铁产量增长低于钢产量增长,使铁钢比由2009年上半年的0.991下降到2010年上半年的0.940, 下降了0.051,有利于吨钢综合能耗的降低，促进了钢铁工业节能减排.

生铁产量的高速增长,使污染物排放增加,使炼铁原燃料供应紧张，质量下降，促进了进口铁矿石和煤炭的涨价,不利于钢铁企业降低生产成本.

2010年上半年地方钢铁企业铁,钢,材的产量增长速度分别为30.85%,23.24%,31.57%,均高于重点钢铁企业的增长速度,使我国钢铁企业产业集中度进一步下降,不利于我国钢铁工业结构优化，能耗的降低，冶金设备的大型化发展等.

2. 2010年上半年重点钢铁企业能耗现状

表2            全国重点钢铁企业能耗情况对比               单位: kgce/t

从表2可看出, 2010年上半年全国重点钢铁企业吨钢综合能耗,焦化,烧结,高炉,电炉,转炉, 轧钢工序能耗均得到下降.这是钢铁企业节能工作所取得的成绩.部分钢铁企业的部分指标已达到或接近国际先进水平。特别是吨钢耗新水的指标创出历史最好水平，有22个企业吨钢耗新水低于3m3/t.表2数据表明，各企业节能工作发展不平衡,企业之间的各工序能耗最高值与先进值差距较大.说明钢铁工业还有节能潜力.

3. 2010年上半年重点钢铁企业重点工序能耗现状

· 烧结工序能耗现状

2010年上半年全国重点钢铁企业烧结工序能耗为53.74kgce/t,比上年下降1.22 kgce/t.指标较好的企业是: 新疆八一40.48 kgce/t,太钢42.38 kgce/t,新疆八一41.73kgce/t, 宣钢42.39 kgce/t,新余43.53 kgce/t, 三钢44.4 kgce/t, 青钢46.07 kgce/t, 凌钢46.63kgce/t, 石钢47.41kgce/t,攀成钢47.63kgce/t, kgce/t, 宝钢48.41 kgce/t,杭钢48.56 kgce/t,新余48.56kgce/t, 日钢48.71 kgce/t, 柳钢48.8kgce/t, 武钢49.12 kgce/t. kgce/t,最高值企业达76.96 kgce/t.

烧结工序能耗中,固体燃耗约占80%,电力约占13%,点火燃耗约占6.5%,其它约为0.5%.所以说,降低固体燃耗是烧结节能工作的重点,还有提高烧结工序余热回收利用水平.

· 焦化工序能耗现状

2010年上半年全国重点钢铁企业焦化工序能耗为111.3kgce/t,比上年下降4.16 kgce/t.指标较好的企业是: 鞍钢67.62kgce/t, 三钢68.46kgce/t,太钢79.45 kgce/t,济钢81.52kgce/t,南钢85.83kgce/t,萍钢92.05 kgce/t,唐钢98.26 kgce/t,沙钢99.5kgce/t, 建龙101.24kgce/t, 荣城102.69kgce/t, 临钢102.85kgce/t.. 企业最高值达216.03 kgce/t.

正常的焦化工序能耗值应为150 kgce/t左右，现焦化工序能耗数值偏低的原因是一些企业没有把化产品的能耗统计在内.有CDQ装置的企业焦化工序能耗要低一些，但企业之间CDQ回收水平有差距.

·  炼铁工序能耗现状

2010年上半年全国重点钢铁企业炼铁工序能耗为408.29kgce/t,比上年降低0.29 kgce/t.指标较好的企业是: 涟钢359.08 kgce/t,宣化359。93 kgce/t,新余361。16kgce/t太钢367.38 kgce/t,, 邯钢371。16 kgce/t,  国丰376.2 kgce/t, 建龙头80。6kgce/t, 杭钢382.11kgce/t, 冷水江382。95kgce/t.晋城福盛382。98 kgce/t,安阳382。96 kgce/t,石钢383。02 kgce/t.日照384。56kgce/t,唐钢384。95 kgce/t, 湘钢386。54 kgce/t,凌钢387。49kgce/t. 西宁392。6kgce/t.鞍钢393.49kgce/t, 衡阳钢管396.39 kgce/t,莱钢398.61kgce/t,  企业最高值达515.25 kgce/t.

炼铁工序能耗占联合企业总能耗的50%。所以，钢铁工业要降低吨钢综合能耗就必须要努力降低炼铁工序能耗。高炉炼铁所需能量有78%是来自碳素（也就是燃料比）燃烧。因此，炼铁燃料比低是炼铁工序能耗低的前提.有TRT装置的企业炼铁工序能耗要低一些.

·转炉工序能耗现状

2010年上半年重点企业转炉工序能耗为0.52kgce/t，比上年下降3.22kgce/t.转炉工序能耗值较低的企业有：太钢-13.04kgce/t青钢-12.71kgce/t，，天钢-12.43kgce/t,沙昌-12.11kgce/t,重钢-10.11kgce/t，梅钢-9.9kgce/t，、国丰-9.60kgce/t，锡兴-8.22 kgce/t，唐钢-8.02kgce/t,涟钢-7.62 kgce/t，韶钢-7.17kgce/t，武钢-6.60kgce/t,三明-5.84 kgce/t,河北敬业-5.87kgce/t, 三钢-6.34kgce/t，国丰-4.74 kgce/t，济钢-4.05 kgce/t，莱钢-2.42kgce/t，通钢-2.69kgce/t，。企业最高值达29.24kgce/t.

转炉煤气和蒸气回收率高的企业转炉工序能耗要低一些.一般煤气回收大于80 m3/t，蒸汽回收大于50kg/t的企业，转炉工序能耗值就可以实现为负值。

2010年上半年重点企业转炉煤气回收量为79m3/t,比上年提高5 m3/t，是转炉工序能耗下降的主要原因。转炉煤气回收量较多的企业有：马钢163 m3/t,西宁135 m3/t,太钢126 m3/t,河北敬业108 m3/t,唐钢m3/t,青钢和张店均为105 m3/t,淮港103 m3/t,沙钢和湘钢军为102 m3/t,三钢100 m3/t。

·电炉工序能耗现状

2010年上半年重点钢铁企业电炉工序能耗为72.27kgce/t，比上年下降4.04kgce/t。电炉工序能耗较低的企业有:淮钢26.04kgce/t、韶关29.53kgce/t、沙钢36.59kgce/t、通钢39.43kgce/t、新余51.02kgce/t、莱钢53.83kgce/t、太钢62.12 kgce/t、舞阳68.73kgce/t，临沂江鑫 70.6 kgce/t、西林73.66 kgce/t，南钢74.63 kgce/t，锡钢75.9 5kgce/t、苏钢76.77kgce/t,新冶钢80.27kgce/t、广钢84.01kgce/t、。企业最高值达220.38 kgce/t.

我国大多数电炉企业建设了小高炉，使用热铁水炼钢，造成电炉工序能耗很低，与国际不能进行对比。各企业电炉工序使用热铁水的比例差距较大,企业之间使用吹氧喷碳的数量也不一样,造成企业之间电炉工序能耗有较大的不可比性.

·轧钢工序能耗现状

2010年上半年重点钢铁企业轧钢工序能耗为61.85kgce/t。比上年升高0.04kgce/t。我国大型钢铁企业钢加工深度不断延伸，使轧钢工序能耗在升高。钢材的品种分为：板、管、丝、带、型、涂镀以及深加工；又可分为热轧和冷轧等工艺。所以，笼统述评轧钢工序能耗值是不科学的。2010年上半年我国各品种轧钢工序能耗的情况见表3。

表3           2010年上半年我国各品种轧钢工序能耗的情况             单位:kgce/t

二、             钢铁企业节能潜力分析

1.钢铁企业节能思路

第一步:减量化用能---体现出节能工作要从源头抓起钢铁企业减量化用能重点工作是要降低能源亏损(5%以下),降低炼铁燃料比(炼铁工序能耗占钢铁联合企业总能耗的50%左右，炼铁用能有78%来自燃料燃烧).

第二步:提高能源利用效率

主要体现在充分利用好副产煤气(生产用煤炭的热值有34%会转换为副产煤气---高炉,转炉,焦炉煤气).做到“按质用气，热值对口，有序利用”。消灭企业烧煤和油的炉窑.利用蓄热式燃烧技术充分利用好低热值的高炉煤气在各领域的应用.把焦炉煤气喷入高炉(降低低炼铁燃料比).企业副产煤气十再用不完,才去用于发电. 煤气发电的能源利用效率在32%~45%.而且煤气发电的投资和运行费用高.电上网,电力部门收费不合理.对企业综合效益不高.

2010年上半年重点钢铁企业高炉煤气放散率为7.87%，比上年下降0.36%；焦炉煤气放散率为1.62%，比上年升高0.11%；转炉煤气回收79m3/t,比上年提高5 m3/t。

企业用能要实现:分配得当,各得所需,温度对口,梯级利用.

高能蒸气要得到合理梯级利用.实现“高能高用，低能低用，热尽其用”。

转炉煤气要得到充分回收利用(目前仅为国为75m3/t),尚有一些中小转炉煤气没有进行回收.

第三步:提高二次能源回收利用水平.

钢铁企业二次能源量占企业总用能量的15%.新日铁已回收利用二次能源量的92%,宝钢为77%,大多数企业是低于50%.行业重点推广二次能源回收利用的项目有:TRT,CDQ,烧结余热回收（由热烧结矿显热，烟气余热，点火器后烧结矿幅射热三部分组成）,焦炉煤气上升管余热回收等.

1.钢铁企业节能办法

第一,提高企业管理节能水平.

企业节能工作要有人来管(一些小单位没有专管部门和人),建立完善的能源管理规章制度,仪器和仪表配备齐全(配备率,完好率,周检率要在90%以上.不少大企业高炉和转炉单体设备没有设置专用的计量仪表,只在车间有.),严格执行国家规定的各能源介质折标煤系数,要按国家和行业统计规范去进行科学统计,建立企业能源管理中心，实现企业能源定额管理制度等. 管理好的企业可以实现节约总用能的5%~7%.

第二,优化生产工艺结构,促进结构节能

提高喷煤比,连铸比,球团矿在炼铁炉料比例,钢坯热送热装比,实现生产过程的连续化比例等均可产生结构节能的效果.

第三,积极采用先进的节能工艺,技术,设备,有技术节能的效果.节能技术有数千项.要结合企业的具体情况进行科学分析,找出主要矛盾,技术经济合理,实际可操作性强,尽早实施.  

2.各工序节能潜力分析

·焦化工序

炼焦生产能耗占焦化工序能耗的75%,焦炭显热占焦化工序能耗的37%-45%.目前, 一些企业焦化工序能耗统计中只包括炼焦生产部分,没包括化产品部分.所以,出现报出焦化工序能耗偏低的现象.正常的焦化工序能耗应在150 kgce/t左右.企业之间能耗差距大的另一个原因是干熄焦回收热量的不同程度.我国现有生产和在建设中的干熄焦装置有90多台, 干熄焦的焦炭量约为9000万吨,对于全国年产焦近4亿吨来说,干熄焦比例不高.

荒煤气显热占炼焦生产余热的30%-34%,焦炉废气余热占炼焦生产余热的18%-20%.这两部分的余热还没有进行回收.今后应加强这方面的工作.

·烧结工序

烧结工序能耗中固体燃料消耗占总能耗的75%-80%,电力消耗占13%~20%,点火燃耗占5%~10%.2010年上半年全国重点钢铁企业烧结固体燃料消耗为55kg/t, 与上年持平.烧结固体燃料消耗较低的企业有: 三钢42kg/t, 青钢43kg/t,合钢43 kg/t, 杭钢和永钢均为44 kg/t,凌钢和成无为45 kg/t,兴澄，济源和新余均为46 kg/t,太钢, 川威，徐州均为47 kg/t.

⑴.降低烧结固体燃耗的技术措施有：

l         提高一混、二混料温，每提高10℃，燃耗减少2 kg/t。

l         生石灰活性度每提高10ml，可降低燃耗1.5 kg/t，提高产量1%。

l         配加轧钢氧化铁皮1 kg/t，可降燃耗0.2 kg/t。

l         优化配矿，减少赤镁矿、褐铁矿、铬铁矿等含结晶水的矿物的用量，可降低固体燃耗。

l         提高烧结矿成品率，减少返矿量1.5%—3%，可降低燃耗0.6 kg/t。

l         烧结矿含FeO量降低1%，节能0.68 kgce/t。

l         热返矿量在30%左右，固体燃耗可降低10.4 kg/t。

l         低温烧结：烧结温度由1300℃降至1150℃—1250℃，可降固体燃耗7%~8%。

l         对精矿粉，进行小球烧结、厚料层（650mm左右），可减少燃耗15—20 kg/t。

l         固体燃料最佳粒度范围是0.5~3.0mm，减少0~0.5mm粒级燃料（增多会导致料层透气性变差，燃烧速度减慢，燃烧不完全），会使燃料消耗减少15%。

l         使用助燃添加剂（不含K、Na），可降低固体燃耗13%左右，增产5%。

l         配加白云石粉37 kg，可减少碳酸盐分解热，节约燃耗折2.57 kgce/t。

l         配加高炉除尘灰（含碳在14%以上），可降烧结燃耗。

l         采用铺底料工艺，可提高料层透气性，使混合料固定碳下降0.73%。

l         采用能稳定料流的筒式给料机布料（包括磁力筒式给料机）往台车上布料，可降燃耗3%~5%。

⑵. 采用新型节能点火保温炉，降低煤气消耗。点火保温炉应具备的条件：

l         采用直接点火，烧嘴火焰适中，燃烧完全，高效低耗。

l         高温火焰带宽适中，温度均匀，高温持续时间能与烧结机速匹配，烧结表层点火质量好。

l         耐火材料采用耐热锚固件结构组成整体的复合耐火内衬，砌体严密，散热少，寿命长。

l         点火炉烧嘴不易堵塞，作业率高。

l         点火炉的燃烧烟气有比较合适的含氧量，能满足烧结工艺的要求。

l         采用高热值煤气一低热值煤气配合使用时，可分别进入烧嘴混合的两用型烧嘴，煤气压力波动时不影响点火炉自动控制，节约了煤气混合站的投资。

烧结生产要大力推广优化配矿,小球烧结,厚料层,热风烧结,先进的点火器,进行余热回收,电机采用交交变频调速等技术均可实现降低烧结工序能耗.

·炼铁工序

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).

2010年前4个月全国重点钢铁企业炼铁燃料比为518kg/t(没有包括小块焦比), 比上年降低1 kg/t.

高炉热风温度为1161℃, 比上年升高5℃.

入炉矿含铁品位为57.25%,比上年降低0.26%.

焦炭质量得到改善:M40为84.39%,比上年升高0.26%.焦炭M10为6.72%,比上年降低0.01%.焦炭硫份为0.71%,比上年没变化.

烧结矿质量也得到改善:转鼓强度为77.99%,比上年升高0.62%,烧结矿碱度为1.873(倍),比上年升高0.046(倍).

上述炼铁条件的改善,均有利于炼铁工序能耗的降低.

2010年前4个月与2009年相比,全国重点钢铁企业中典型炼铁企业炼铁工序能耗,燃料比,焦比,煤比,风温变化情况见表4

表4      2010年上半年典型炼铁企业变化情况

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.风温提高对降低炼铁工序能耗是起关键作用. 风温提高100℃,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. 实现长效节能机制.一些中小企业购买劣质耐火砖是造成热风炉寿命和风温低的主要原因.

降低炼铁燃料比(煤比+焦比+小块焦比)的因素见表5

表5       降低炼铁燃料比(煤比+焦比+小块焦比)的因素

·转炉工序

转炉工序应当包括，铁水预处理、转炉冶炼、炉外精炼和连铸工位。2010年上半年重点企业平均铁水预处理能耗为0.7kgce/t，转炉冶炼能耗为-7.67kgce/t，炉外精炼能耗为7.04kgce/t，转炉连铸工序能耗为7.16kgce/t.如果按上述4个工位的能耗值进行计算，可得出转炉工序能耗应为7.23kgce/t。但因4个工位的铁水和钢水处理量是不一样的，每个转炉进行炉外精炼深度也存在差异等。所以，全国重点企业的转炉工序能耗要进行复杂的计算。但每个企业的转炉工序能源计算只取铁水预处理和转炉冶炼2个工位的能耗，这样企业之间的对比是比较科学的(钢铁协会统计要求如此)。

回收转炉煤气和蒸汽是实现转炉冶炼能耗为负值的主要手段。回收煤气100m3/t，蒸汽50kg/t以上的回收量，可以实现降低工序能耗26kgce/t左右（与煤气的发热值和蒸汽压力有关），也可以实现转炉冶炼的能耗为负值。

转炉煤气热值要比高炉煤气高1倍，是由所用生铁中含碳被氧化产生的(是煤转换来的)。钢铁企业各工序能耗值中与国际先进水平相比，差距最大的就是转炉工序。所以，钢铁企业应当重视对转煤气和蒸汽的回收利用。转炉生产是间断的(每炉钢约30分钟)，煤气回收也是间断的(每炉钢约15分钟)。为保证用户用煤气的稳定.所以，企业要建转炉煤气回收柜，并应大力推广转炉煤气干法除法技术；不但可提高煤气热值，而且又节水又节电，对环保好处多。

·电炉工序

电炉炼钢使用热铁水增加1％，生产电耗会下降0.57kWh/t。2010年首季重点企业电炉炼钢电耗为318kWh/t，比上年下降14kWh/t。电耗较低的企业有：韶钢为72kWh/t、石钢为111kWh/t、淮钢为122kWh/t、鄂钢为213kWh/t、沙钢为140kWh/t、兴澄159 kWh/t、衡管208 kWh/t、苏钢为214kWh/t。

国际上，全部使用废钢冶炼的电炉工序能耗先进值为198.60kgce/t。目前，我国电炉炼钢用能已实行多元化。电炉炼钢有吹氧、喷碳、造泡沫渣(减少电炉冶炼辐射热的损失)。这样，我国电炉炼钢工序能耗的计算变得复杂了。2005年我国将电力折标煤系数从0.404kgce/kWh调整为0.1229kge/kWh后，使我国电炉工序能耗因电力折标煤系数的变化，与国外水平出现了多因素的不可比性。而且国内电炉企业也因使用热铁水量、吹氧喷碳量的不同，电炉企业之间也存在较多的不可比因素,使我国企业之间电炉工序能耗有多方面的不可比性。

从技术上讲，转炉冶炼可以实现负能炼钢，而且可以使用15％左右的废钢（按全国5亿t/年转炉钢计算，可以使用7500万t/年的废钢），而电炉冶炼是在消耗较多的能量。所以，我建议大型钢铁联合企业应当逐步减少电炉生产(冶炼特殊钢种除外)，将废钢用于转炉。而转炉也已能够生产大多数高级钢种（有炉外精炼手段）。这样，会大大降低钢铁联合企业的能耗。

·轧钢工序

轧钢企业之间工序能耗的落后值要比先进值高很多。这里要针对不同产品品种，生产技术工艺装备水平以及管理水平来具体分析。特别是冷轧的产品结构差别很大，后处理工艺技术要求也不一样，对于轧钢工序节能潜力分析要依据各企业的相同类型,相同单体设备,相近生产条件的具体情况,进行科学分析。总体上讲，轧钢工序我们应大力推广的先进节能技术,主要内容有：

·轧钢加热炉蓄热式燃烧技术。可实现节能30％～50％，加热炉热效率可提高70%.

·连铸坯热送热装和直接轧制技术

我们希望连铸坯在大于400℃状态下装入加热炉。铸坯温度在650～1000℃时，节能效果最好。与铸坯冷装工艺相比，可节能35％。

采用直接轧制工艺可节能70％～80％。

·轧机所用电机采用交交变频调速或液力偶合技术，可以有节电的效果.

·小型棒线材轧机实现连续轧制，不但可节能，而且可以提高成材率7％～12％。

4.重视非能源物质的节约

节约非能源物质,会有较大的节能效果.可以说, 节约非能源物质与节约能源是同等重要.建立钢比系数,是考核节约非能源物质的重要指标.降低各工序原料消耗,提高钢材的成材率是节约非能源物质的重要指内容.目前,一些企业在购买低品位的铁矿石,认为可降低成本.但是提高了能源消耗,污染物排放增加,有负面的影像.要用技术经济的科学方法进行分析.

5开展系统节能,提升节能工作水平

研究钢铁企业生产过程中的物质流,能源流,能源转换,物质的合理循环利用,实现生产工艺流程的最优化,是可以实现系统节能.这里是有许多学问可作的.要结合没个企业的不同情况,找出最佳方案.

要把单体设备,某个工序,联合钢铁企业的节能工作用系统工程的方法进行综合研究.要认识到,节能成绩不是所有的一加起来结果就会还是一.这里有系统优化的问题.