宝钢铁前系统节能降耗实践与思考

钢铁企业是能耗大户，其能源消耗费约占钢铁生产总成本的20％～30％，而能源消耗又是生产总成本可控制的关键部分。在钢铁企业中，炼铁系统的能耗约占70％左右，单是高炉就占了总能耗的50％左右。另外，铁前系统生产过程中产生的排放物(如CO2、SO2)对环境污染也会造成较大的影响。因此，在铁前区域开展节能降耗工作，对降低吨铁成本、提高钢铁企业的竞争力、建设节约型企业、改善环境均具有非常重要的意义。

宝钢炼铁系统在节能降耗方面重视系统节能与先进技术的结合，通过能源优化配置、有效利用、整体优化，在2002年高炉工序能耗“破四进三”后，克服外界条件的变化，力争铁前的整个工序能耗不断下降，2006年高炉、炼焦、烧结三个工序的能耗合计为589.2kg/t，与1997年相比下降了40.4kg/t。其中仅高炉工序能耗一项就下降了约30kg/t，使炼铁整个生产过程向高效、低耗、清洁、环保的方向发展。

以降低燃料消耗和加强余热余能回收为重点

宝钢炼铁厂现有4000m3级高炉4座、495m2烧结机3台、6m50孔焦炉12座以及储料量达495万吨以上的大型原料场，至2006年年底已达到年产烧结矿1770万吨、焦炭535万吨、铁水1500万吨的生产规模。通过技术进步和科学管理，积极推广新材料、新工艺，对使用的设备和工艺操作进行技术改造和优化，不断深化配煤、配矿的基础工作，实现了炼铁原料、烧结、炼焦、高炉工序能耗的逐年下降。

2006年，宝钢炼铁烧结、炼焦和高炉三个生产区域的能源介质消耗情况分别见表1、表2和表3。从表中可以看到，宝钢炼铁工序固体燃料消耗基本占到了80％以上。由此可见，控制燃料消耗，特别是固体燃料的消耗是炼铁系统的重要任务，加强回收则对降低工序能耗有非常明显的作用。

表2  2006年宝钢炼焦工序耗能

表3  2006年宝钢高炉工序能耗

表4  重点钢铁企业工序能耗（单位：kg/t）

表5  宝钢铁前能耗与国外先进水平及国内企业比较（单位：kg/t）

宝钢炼铁系统广泛应用了节能技术，原料系统主要是匀矿智能化堆积技术，烧结系统包括厚料层、热风烧结、烧结余热回收等技术，炼焦系统有干法熄焦(CDQ)、焦炉自动加热控制等技术，高炉工序是高炉炉顶余压发电(TRT)、热风炉余热回收、高风温和低湿分、富氧大喷煤和低硅冶炼等技术。

在降低固体燃料消耗方面，宝钢主要采用了高炉富氧大喷煤技术。高炉风口喷吹煤粉，不仅缓解了炼焦煤资源短缺的问题，减少了焦炭生产过程对环境的污染，而且降低了吨铁成本，增强了高炉炼铁的竞争力。目前，宝钢高炉喷煤比已能够长期稳定在220kg/t～230kg/t的水平。最高曾达到过260kg/t。从而有效地减少了冶金焦炭的使用量。高炉喷煤综合技术的应用，使宝钢煤焦置换比达到1.0以上，对高炉工序能耗下降起到了关键的作用。

此外，宝钢将持续提高余热余能的回收量作为炼铁工序节能降耗的主要途径，采用的技术有：

烧结余热回收：通常在烧结工序热量消耗中，冷却机废气带走显热约占总热耗的30％，烧结废气带走显热约占21％，排放到大气中的废气显热合计占热耗的51％。因此，回收冷却机、烧结废气带走的显热对降低烧结能耗具有重要价值，其主要途径有热风烧结和余热回收。热风点火和热风保温烧结可降低焦炉煤气消耗约0.6m3/t，折合工序能耗约O.4kg/t。将烧结大量热废气(约300℃)通过除尘后应用到锅炉系统，产生低压蒸汽并应用到企业生产就是余热回收。宝钢2DL余热回收锅炉年回收蒸汽约40万吨，扣除本身的电能消耗，可降低烧结工序能耗约6kg/t，

炼焦干法熄焦：宝钢建设一期焦炉时从新日铁引进了干熄焦技术，成为国内首家采用这一技术的企业。截至2006年年底，宝钢干熄焦已累计产出中压蒸汽达4200多万吨，其中部分用于发电，累计发电量达40亿千瓦时。由宝钢干熄焦对炼焦工序能耗的影响来看，采用干熄焦技术可降低炼焦能耗50kg/t～60kg/t。

高炉炉顶余压发电(TRT)：TRT发电技术不仅利用了余能，还降低了高炉煤气温度，可以有效保护高炉煤气管网的安全。宝钢4座高炉均装备了TRT装置，通过提高炉顶压力、高压阀组控制参数优化、VS喉口挡板开度调整等措施，4座高炉TRT吨铁发电达到36千瓦时以上，2006年发电达到4.82亿千瓦时，通过TRT回收的电能占吨铁电耗的60％以上，高炉工序能耗降低了11.5kg/t。

热风炉余热回收：宝钢在高炉设计时就充分考虑到二次能源的回收利用，配置了热风炉烟气余热回收装置。余热回收装置的使用，使助燃空气的风温和燃烧用高炉煤气的温度提高了90℃～150℃左右，大大改善了热风炉的燃烧工况，不仅提高了热风炉的风温，还减少了煤气的消耗量，取得了较好的节能效果。

看齐国际先进水平，突破铁前降耗难点

近年来，国内炼铁工序的能耗主要通过采用烧结厚料层、烧结余热回收、炼焦干法熄焦(CDQ)、高炉煤气余压发电、热风炉余热回收等先进技术，使烧结、炼焦和高炉三个工序的能耗不断下降。2006年全国重点钢铁企业中有10家烧结工序能耗低于50kg/t，13家炼焦工序能耗低于110kg/t，16家高炉工序能耗低于420kg/t。表4是2004年～2006年全国重点钢铁企业烧结、炼焦、高炉的工序能耗，从表中可以看出这3年各工序能耗下降幅度是比较大的。与2004年日本以及德国蒂森炼铁生产过程的工序能耗相比，宝钢铁前工序能耗还有一定差距，从节能的角度看还有一定的潜力(见表5)。目前，影响宝钢炼铁能耗下降的主要因素有：烧结褐铁矿配比持续上升，最高已达到51％，水分高影响烧结热量消耗；国外最高的烧结料层厚度已超过800mm，而宝钢2006年3台烧结机料层厚度平均为715mm，还有差距；高炉熟料率连续下降，2006年为80.44％，最低只有76％，低熟料率影响高炉燃料比；高炉喷煤比增加过快，2007年1～4月平均为215kg/t，高煤比会使煤粉在炉内利用率有所下降，导致煤焦置换比下降。

2007年，我国炼铁厂仍面临钢铁原材料价格高位运行和降低铁水成本的压力。在充分发挥炼铁规模节能优势和应用新的节能技术的基础上，如何通过节能项目的推进，逐步实施结构节能、管理节能、技术节能并举，加强能源优化配置、有效利用和整体优化，使整个炼铁生产过程向高效、低耗、清洁、环保的方向发展，将是今年乃至今后几年炼铁工序实现节能低耗的关键。

不断应用节能新技术赶超先进水平

为了赶超世界先进水平，宝钢炼铁系统今后将重点应用以下节能新技术：

富氧烧结：通过富氧烧结，可以提高垂直烧结速度，改善烧结过程。随着垂直烧结速度的提高，烧结机台时产量大幅度上升，生产率提高；随着助燃空气中含氧浓度的提高，使厚料层烧结作用被充分发挥，固体燃料充分燃烧，提高燃料的利用率。宝钢为解决烧结产量的瓶颈(3台烧结机对4座高炉)，开展了富氧烧结的实验室研究工作，并进行了现场工业试验。

超高料层烧结：厚料层起着增加料层自身蓄热量的作用，也为固体炭的完全燃烧创造了条件，能够显著提高热量的利用效率，使焦粉用量减少，促进烧结料中氧化潜热的开发利用。宝钢将通过烧结工艺和烧结设备的改进，进一步开发烧结厚料层技术，实行800mm，以上料层烧结生产，同时通过复合造块工艺进行烧结生产，将较难造球的物料进行预处理，提高其造球性能，从而大幅提高混合料的成球效果，改善烧结过程的透气性，达到提高烧结产能和降低烧结能耗的目的。

炼焦煤调湿：煤调湿是一项提质降耗技术，主要热量交换对装炉煤进行干燥处理，使人炉煤水分由10％降至6％，从而达到降低焦炉结焦热耗和提高焦炭质量的目的，亦保证了焦炉生产的连续稳定。宝钢一期炼焦煤调湿项目是通过管网低压蒸汽对煤进行加热和脱湿，目前项目正在施工过程中，预计于2008年8月投入运转，投产后将可以降低焦炉的燃料单耗，折算成工序能耗约2kg/t～3kg/t。

高炉喷吹废塑料：开发和应用高炉喷吹废塑料技术，不仅可以使高炉节焦降耗，更是消除白色污染、改善社会环境的有效手段。目前，德国、日本等发达国家已经将高炉喷吹废塑料技术成功应用于工业实践。宝钢也已完成了实验室造粒、脱氯、输送至燃烧整个工艺流程的研究，现场高炉喷吹废塑料的工业试验也将在年内完成。

高炉煤粉预热：随着高炉喷煤比不断增加，煤粉在整个燃料中所占比例越来越高，最高可以达到50％。然而，实践证明，高炉喷煤常常出现未燃煤粉从炉顶逸出的现象，未能实现煤粉的充分利用。因此，提高煤粉在风口的燃烧率、解决煤粉在高炉内的利用问题是大喷煤操作中必须面对的重要问题。近年来，国外一些炼铁厂正在开发煤粉预热新技术，以改善煤粉在风口的燃烧状况，减轻喷煤对热风的冷却效应，从而提高煤粉利用率。但是，煤粉预热喷吹会给喷吹带来多方面的影响，如煤粉性能的变化、喷煤系统的安全、气体膨胀对输送过程的影响、加热后设备的承受能力等。宝钢正在开展这方面的研究工作，以其进一步提高喷煤比和提高煤粉利用率。

煤气干式除尘：高炉煤气干式除尘具有除尘效率高、无污水排放、煤气显热高、系统阻损低的特点，可增加TRT发电量30％～40％，是高炉煤气净化的发展方向。宝钢1号高炉将在明年的大修改造中采用煤气干式除尘技术。

铁前系统的节能降耗关系到钢铁企业的竞争能力和可持续发展，通过综合分析原料、烧结、炼焦、高炉各工序的能耗特点和技术措施，宝钢铁前系统能耗水平已接近世界先进水平，今后将在规模节能、优化工艺操作、提高厂内含铁含碳物料利用及采用节能新技术上继续努力，进一步降低能耗水平。（朱仁良）