钢铁技术能耗分析

【钢铁技术】我国钢铁业能耗现状分析

[东方钢铁在线] 6月27日14:06

2004年，中国生铁产量为2.51亿t，钢产量为2.72亿t，钢材产量为2.97亿t，焦炭产量为2.09亿t。仅以钢产量而论，中国的钢产量要比产钢量居世界第二、第三、第四位国家的产量之和还要多，占世界钢总产量的26.31％；焦炭产量占世界总产量的50％以上，其贸易量占世界焦炭贸易量的60％。由于中国钢铁产品产量高，也就造成了中国钢铁工业所消耗的能源总量很大。

中国钢铁工业能耗现状

据统计，2003年中国钢铁工业消耗了2.74亿t标准煤，占全国能源消耗量的16.3％，消耗量仅次于电力工业。

一是重点钢铁企业吨钢可比能耗比国际先进水平相差9.81％。2004年，我国重点钢铁企业平均吨钢综合能耗为705kgce／t；而2000年，工业发达国家吨钢可比能耗平均值为642kgce／t(美国663、日本620,德国602、法国683)。

二是钢铁工业能耗增幅低于钢产量增幅约5%。由于钢铁工业积极采用先进节能工艺技术和装备，在钢产量高速增长的同时，消耗能源的增幅低于钢产量的增幅。(详见表1)

三是钢铁工业主要工序能耗呈下降趋势。据统计，我国重点钢铁企业主要工序能耗在不断下降，而炼铁工序能耗呈上升趋势则是因为高炉炼铁原燃料供应紧张，价位攀升，成分不稳定，质量下降所造成的。通过加强管理，大力开展各项节能技术，2004年的能耗指标好于2003年。(详见表2)

四是钢铁企业之间工序能耗差距大，节能潜力大。由于中国钢铁工业产业集中度低、技术装备水平差距大、企业数量多、企业规模和装备容量差距大，造成中国钢铁工业是各种类型、多层共同发展的状态。这种情况也就造成了企业之间各工序能耗水平差距大，也可以说节能潜力非常大。(详见表3)

五是一批钢铁企业已掌握了先进生产技术，其工序能耗已达到或接近国际先进水平。1999年，各工序国际先进的能耗指标是：焦化为128.1kgcdt,烧结为58.89kgce／t，炼铁为437.93kgce／t，

转炉为-8.88kgce／t，电炉为198.6kgceA，热轧为47.82kgce／t，冷轧为80.28kgce／t。2004年，我国重点企业之中各工序能耗值先进的企业如下：

焦化工序能耗指标：宝钢(88.13)、攀钢(99.50)、通钢(117.29)、邯钢(121.04)、柳钢(123.47)、莱钢(126.39)、临钢(102.94)、邢钢(127.74)。

烧结工序能耗指标：杭钢(52.06)、新余(52.35)、酒钢(56.09)、新兴铸管(54.62)、太钢(56.50)、首钢(56.00)。

炼铁工序能耗指标：宝钢(395.41)、新余(420.26)、新疆八钢(426.92)、梅山(428.46)、太钢(434.69)、新兴铸管(432.22)、莱钢(438.34)。

转炉工序能耗指标：武钢(-3.77)、湘钢(-2.28)、宝钢(-0.32)、酒钢(4.82)、本钢(6.21)、涟钢(7.89)、马钢(7.39)、太钢(9.38)。

电炉工序能耗指标：沙钢(146.31)、淮钢(159.66)、济钢(112.87)、莱钢(175.61)、石钢(178.13)、太钢(179.70)、宝钢(182.66)、杭钢(159.95)、南昌(190.94)、广钢(192.79)、南京(192.82)、安钢(193.87)、冶钢(195.33)。

热轧宽带工序能耗指标：包钢(50.18)、邯钢(57.07)、德龙(71.81)、唐钢(71.63)、攀钢(76.79)、宝钢(79.09)、马钢(79.56)、鞍钢(79.94)。

冷轧宽带工序能耗指标：马钢(78.53)、攀钢(80.7)、鞍钢(81.03)。

热轧窄带工序能耗指标：涟钢(60.61)、莱钢(58.51)、杭钢(59.31)、天铁(53.48)。

热轧无缝管工序能耗指标：新冶钢(117.66)、天津钢管(136.17)、安钢(152.05)、新余(169.77)、宝钢(177.76)。

能耗现状分析

一、中国钢铁工业节能工作取得了显著成绩

1996年，全国产钢1.0124亿t，全国吨钢综合能耗为1.392tce／t，重点钢铁企业吨钢综合能耗为1.132tce／t。2004年，全国产钢2.7245亿t，重点钢铁企业产钢2.3218亿t，吨钢综合能耗为761kgce／t，吨钢可比能耗为705kgce／t。两个年度相比，全国钢产量增长1.7121亿t(重点钢铁企业钢产量增长1.6950亿t)，吨钢综合能耗下降了391kgce／t。如按重点钢铁企业2004年钢产量计算，与1996年相比较，其吨钢综合节能总量为9078万吨标准煤,节能比例为34.54％。

二、炼铁系统是钢铁工业节能的重点

据统计，全国炼铁系统占钢铁工业总能耗的69.41％(其中烧结为6.06%，球团为0.49%，焦化为14.6%，炼铁为48.17%)，而其他工序只占较小的比例(转炉为2.27％，电炉为3.08%，轧钢为9.60％等)。这说明，炼铁系统应当承担钢铁工业节能降耗和降成本的重任。

三、我国转炉工序能耗与国际先进水平差距最大

从表4可以看出，我国转炉工序能耗与国际先进水平相比，差值为35.45kgce／t,比其他工序差值都大。其主要原因是我国转炉炉容偏小，回收转炉煤气能力不足。2004年，全国重点钢铁企业平均吨钢回收煤气量为42m3／t钢，比上年度有所下降，而且尚有21个企业的转炉煤气没有回收。

国外工业发达国家转炉煤气回收量大于lOOm3／t钢，而我国2004年企业最高值才为95m3

／t钢。对转炉煤气进行回收和余热利用(可产生蒸汽)，能够实现转炉炼钢工序负能耗作业。我们应大力开展转炉工序的节能工作。日本炼钢工序能耗占生产总能耗的3%，而我国是5.95％，炼钢节能应成为我国钢铁工业的节能重点之一。

转炉煤气的发热值在7000kJ／m3～8400kJ／m3，比高炉煤气的热值要高得多(高炉煤气热值为2800kJ／m3～3500kJ／m3)，应当充分回收和合理利用。

四、要重视对钢铁企业产生的可燃气体的回收利用

钢铁企业所购入的煤炭能值有34.12％在生产过程中转变为可燃气体(包括高炉、转炉、焦炉煤气)。在正常生产状态下，每吨铁可产生1700m3～2000m3的煤气，每吨钢可回收80m3～120m3煤气，每吨焦可产生350m3～430m3煤气。在联合钢铁企业中，可燃气体产生量是很大的。充分回收和合理利用这些煤气，对钢铁企业的节能影响是巨大的。

2004年，我国重点钢铁企业的煤气回收和使用情况不太理想。有18个企业高炉煤气放散率大于10％，最高的为24.88％；有8个企业焦炉煤气放散率大于10％，最高的为23.31％；有21个企业转炉煤气没有回收，有5个企业转炉煤气回收量小于30m3／t钢。

五、要大力推广节能工艺技术和装备

—是干法熄焦(CDQ)。干法熄焦可以回收红焦显热(红焦显热占炼焦热耗的35%～40%)的80％。回收余热，吨焦可产生3.9MPa的蒸汽0.45t(先进值可达到0.6t)。宝钢干熄焦可降低焦化工序能耗68kgce／t。这是钢铁工业可回收余能所占比例最大的项目，约占可回收余能的—半。

干熄焦使焦炭质量得到提高，M40提高3%～4％,M10高0.3％～0.8％，热反应性降低10%～13％；在焦炭质量不变的条件下，可多配10%～20%弱黏结性煤，可节水0.38t／t焦；高炉使用干熄焦的焦炭可增产1％，降焦比2%。

鞍山华泰公司在引进、消化、吸收75t／h干熄焦技术的基础上，创新发成功150t／h的干熄焦技术装备。其投资比引进的低一半，技术经济指标已达先进水平，对我国推广干熄焦技术装备起到了积极作用。目前，我国在建和建成的干熄焦设施已有40多套。

二是高炉炉顶煤气压差发电技术(TRT)。理论上高炉炉顶煤气压力在80kPa时,TRT所发出的电能与所用的电能平衡，压力在100kPa时有经济效益，在大于120kPa时会有显著的经济效益。

TRT发电能力是随炉顶煤气压力的变化而变动。采用干法除尘，可提高发电量30%左右，因煤气温度每提高10℃，发电机透平机出力可提高3%。

高炉鼓风机能耗约占炼铁工序能耗的10%～15％，采用TRT装置可回收高炉鼓风机能量的30%左右，约可降低炼钢工序能耗1lkgce／t～18kgce／t。

目前，我国已有60多座高炉有TRT设施，大多数在1000m3以上容积的高炉上，少数450m3 、750m3高炉也有TRT装置。建议大于1000m3以上容积的高炉均应有TRT装置。

三是煤气发电技术。鉴于钢铁企业产生大量可燃气体，且可能有一定量的富余，故应当积极采用煤气发电技术。采用煤气、燃气轮机发电技术的发电量，要比常规锅炉蒸汽发电量多70%～90％，并可节水1／3。宝钢、济钢、太钢等企业积极利用煤气发电，使钢铁厂向多买煤、少购电的方向发展。

四是精料技术对炼铁系统节能有重大影响。精料技术对高炉炼铁的技术进步影响率在70%，而高炉操作和设备等方面的影响率只占30%。所以说，高炉炼铁是以精料为基础的。

精料技术的核心是提高矿石的含铁品位。含铁品位每提高1％，可降低燃料比1.5%,提高产量2.5%，吨铁渣量减少30kg，允许多喷吹15kg煤粉。

精料技术的内涵包括：高(原燃料转鼓强度高、烧结矿碱度高)、熟(熟料比高)、稳(入炉原燃料物化性能和成分、配矿量要稳定)、均(粒度均匀)、小(粒度偏小)、好(矿石冶金性能好)、少(含有害杂质少)等。当前，我国炼铁界要解决好优化炉料结构和实现炉料稳定等突出问题。

五是优化钢铁工业结构可实现节能。高炉喷吹煤粉就可优化高炉炼铁用能结构，焦化工序能耗是142.21kgce／t，而喷煤工序能耗为20kgce／t～35kgce／t，采用喷煤工艺可减少炼焦对环境的污染。

高炉炼铁炉料多用球团，既可节能又可提高入炉矿品位。球团矿工序能耗为42kgce／t，品位在63%～65％；烧结矿工序能耗为66.38％，品位在53％～58％。2004年，我国重点钢铁企业高炉炼铁入炉矿品位为58.21％、燃料比为526kg／t、利用系数为2.516t／m3·d，分别比2000年提高0.14％、降低7kg/t、提高0.232t／m3·d,其原因就是精料水平提高了。

连续铸钢比模铸节能25％～50％，提高成材率10%～15%,2004年，我国连铸比为98.35％，比2000年提高11.15％，超过了世界平均水平。

薄板坯连铸连轧工艺要比传统的模铸—开坯—热轧节能70%，生产成本降低50％，节省基建投资70％，降低人工成本90％。现在，我国已有投产和在建的14条连铸连轧生产线，产钢能力在1000万t以上，是世界上应用最多的国家。

连铸坯热装热送和直接轧制技术可节能35％，提高成材率0.5％～1.5%。

采用短流程电炉生产工艺，既可节省烧结、球团、焦化、炼铁工序能耗，又可减少基建投资。

对我国能耗指标的评价和建议

一、吨钢可比能耗的不可比性

1982年，原冶金工业部颁发《钢铁企业能源平衡及能耗指标计算办法的暂行规定》文件中明确的联合企业吨钢可比能耗定义为：企业每生产1吨钢，从炼铁、炼钢直到成材配套生产所必须的能量及企业燃料加工与输送、机车运输能耗及企业能耗亏损所分摊在每吨钢上的能量之和。

现在，我国钢铁联合企业之间的工艺技术、装备水平、产品结构、企业规模等方面，存在较大差异；各企业所计算出的吨钢可比能耗数值，存在的差异也是很大的。如2004年，先进值与落后值相比差值在449kgce/t,这是由多种因素造成的。所以，企业之间相比较，应是在相近工艺技术、装备水平、产品结构等情况下进行比较。

用吨钢可比能耗指标来评价我国钢铁工业整体节能水平也是不科学的。建议今后应用某种类型企业的吨钢可比能耗值，来表达我国钢铁企业能耗现状和生产技术水平。

二、对我国钢铁企业吨钢可比能耗数值的质疑

笔者在本文已指出，我国吨钢可比能耗在数值上与工业发达国家相差9.81％，这一方面可以说明我国钢铁工业节能工作取得了巨大成绩，另一方面也产生了一些疑问。目前，我国钢铁产业集中度低，企业生产规模偏小,装备技术水平只有约30%哒到国际平均水平，而70%的装备是偏于中等水平。所以，笔者认为我国钢铁工业整体能耗水平与工业发达国家之间的差距，应在20％～30％，而出现偏低数值的原因是多方面造成的。据了解，个别企业对原煤、电、油、气等能源产品的折标系数不规范，或计量、检测工作不规范；特别是对原煤入厂计量、化验不及时，出现一些评估值；企业能源亏损不准确，人为因素也起一定作用。

应当承认，企业在提高“双高”产品比例的同时，必然会使能耗上升。如添置铁水预处理、炉外精炼设备就要耗能。采购低价褐铁矿，烧结工序能耗就要升高，生产球团时需要细磨(特别是磁铁矿硬度高)也要提高能耗，投入环保设施也要耗能等。

我们应当正确对待能耗指标的评价、对比，分析出各企业内部的节能潜力，努力实现企业经济效益的最大化。例如，提高高炉喷煤比是大方向，但高喷煤比会使煤气发热值降低，低热值的高炉煤气在应用上有难度。钢铁企业应当寻求本企业最佳喷煤比、高炉煤气热值、最大量使用高炉煤气的条件，合理匹配这些指标之间的最佳值。