蔡九菊：镇江节能报告

量的评价指标（吨钢能耗、工序能耗），没有品质的评价标准，更缺少 合理的价格定位。
现有的理论、分析、评价和调控方法不足以满足未来 钢铁企业节能的需要。
一定要从能源的“数量”和“质量”两方面分析、评价企业用能
的合理性，挖掘节能潜力，开发节能新技术。尤其在研究余热资源的回 收利用时，不仅要看热量的“数量”损失，还要看热量的“质量”是否 遭到贬值。 热能与环境工程研究所
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第二10年：1991-2000年，以物质流优化为主的系统节能阶段
节能的着眼点从注重单体设备节能和工序节能转向企业的整体节能， 既节约能源又节约非能源，通过平炉改转炉、模铸改连铸、多火成材改为 一火成材等一系列生产结构调整和“以连铸为中心”的工艺流程优化，使 钢铁制造流程逐渐趋于连续化、紧凑化、减量化。大型钢铁企业的吨钢可 比能耗，10年间共下降236kgce，占30年总节能量的40%。
——未来钢铁企业节能的研究命题之一 建立基于热力学第一、第二两大定律，充分发挥钢铁联
合企业在能源高效转换和有效利用方面的企业优势，重点研 究余热余能的产生、回收、利用问题及其相互关系，着力开
发适合我国国情和企业特点的关键共性技术。把生产过程的
富余能量要及时有效、因地制宜、最大限度地用在工艺过程 本身。
-20.4
55.14 -16.6
-107.7
54.12 -91.3
-38.3
57.16 -28.7
-10.0
41.67 -14.0
-357.2
直 60% -237.8
30.56
36.52
.33
间 40%
热能与环境工程研究所
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30年间直接节能、间接节能的贡献率及其变化
第三10年：2001-2010年，以能量流优化为主的系统节能阶段
强化钢铁企业的“能源转换功能”，开发推广CDQ、TRT、转炉煤气 干法除尘、余热余能回收发电、煤调湿、蓄热燃烧、热装热送、脱湿鼓 风等关键共性技术，研究能量流网络优化技术，建立了企业能源管理中 心。大中型企业的吨钢可比能耗，10年间能耗共下降91kgce，占30年总 节能量的15%。
吨钢可比能耗 变化比例 ％
-179.0 30.08
-89.0 14.96
-37.0 6.22
-199.0 33.45
-67.0 11.26
-24.0 4.03
-595.0 100.0
因工序能耗 变化比例 其 ％
中 因钢比系数 变化比例 ％
-124.3
69.44 -54.7
-56.5
63.48 -32.5
第二项是因各工序能耗变化（即各生产工序节能）获得的节能量，
称为直接节能量。 热能与环境工程研究所
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1980～2010年吨钢可比能耗的变化及其节能量比较 （电折标系数统一为0.404）
kgce/t钢
项 目
“六五” “七五” “八五” 1981~1985 1986~1990 1991~1995 “九五” 1996~2000 “十五” “十一五” 30年吨钢 2001~2005 2006~2010 节能量合计
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钢铁企业能源节约与指标管理
东 北 大 学 热能与环境工程研究所 蔡九菊 2012年7月12日 江苏省镇江
热能与环境工程研究所
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目 录
一、中国钢铁工业节能30年 二、企业节能方向与途径 三、能耗指标及管理 四、结论
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一、中国钢铁工业节能30年
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中国正处在工业化、城市化进程的高速发展期，钢铁工业 的持续高速增长得益于改革开放和节能减排。 自1980年起，我国钢铁工业厉行节能30年，创造了举世瞩 目的生产能力，也创造了与时俱进的生产模式，节能﹒降耗 ﹒减排取得了举世瞩目的丰硕成果。 ——吨钢能耗大幅度下降： 全行业的吨钢综合能耗（1980～2000年） 2.040——1.180 大中型钢铁企业的吨钢综合能耗（1980～2005年） 1.646——0.741 大中型钢铁企业的吨钢可比能耗（1980～2005年） 1.285——0.714
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吨钢能耗的变化——
E pi i piei e
ei pi pi piei ei
i i
式中，两组括弧内的差值分别代表统计期始（上角标′）末（上角
i
i
标″）某工序的钢比系数和工序能耗的改变量。
等式右侧的第一项是因钢比系数变化（即生产结构调整）获得的节 能量，称为间接节能量，它将生产结构的节能定量化了。
受干熄焦技术的启发，凡赤热的烧结矿、 球团矿，都有可能像干熄焦那样用散料床气 固强化热交换的方式进行强化换热。即用 CDQ式散料床气固热交换装置，取代现有的 烧结矿环冷机。在冷却烧结矿的同时，最大 限度回收烧结矿显热（已获国家发明专利， ZL20091018738.1），实现物质流冷却工艺 与能量流回收利用的相互统一与协同运行 。
单体设备 行业
“系统节能”
所谓系统节能，即在充分考虑 外部环境的前提下，研究图中五个 不同层次上的节能问题，以及它们 之间的关系，实现整体的、全面的 节能。
“设备节能” 设备部件
系统节能的五个层次 热能与环境工程研究所
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2.1 节能方向
依据载能体的概念和 e-p 分析结果，钢铁企业的节 能方向有三： （1）降低各生产工序原料、溶剂料、零部件和耐火材料 等非能源物质的单耗及其载能量。各生产工序一定要重视 本工序的原料消耗，尤其是主要原料—烧结矿、铁水、废 钢的消耗，这是节能工作的基础。 （2）降低各生产环节燃料、电力、氧气、蒸汽和工业水
E cj g j cj g g g
g j h j j j
固定用户消耗第 j种能源的数量， 单位/t钢 缓冲用户消耗 第j种能源的数 量，单位/t钢

f j

生产每吨钢第j 种能源的放散 量，单位/t钢
以一吨钢为计算基准
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2.2 余热余能的高效回收与利用
（2） 九五 十五 十一五
0.68%
（3）
0.4
六五 0.2 0 1975 1980 1985
（1） 七五 八五
十二五
1990 1995 2000 2005 2010 2015
年 份

吨钢能耗下降曲线每隔15年出现一次周期性变化，图中前后两条能 耗下降曲线的形状相似、趋势相同，均呈现为“滑梯式”下落规律。 热能与环境工程研究所
节能空间也将越来越小，吨钢能耗下降曲线能否出现第三次较大幅度的 下落，完全取决于新一轮节能理论、节能技术和管理手段的支撑。 热能与环境工程研究所
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二、钢铁企业的节能方向与途径
上个世纪80年代初，陆钟武院士 将冶金工业节能划分为“五个层 次”，主张用系统工程的原理和方 联合企业 法研究冶金工业较高层次的节能问 题。提出了“载能体”、“直接能 耗”、“间接能耗”、“产品能 生产车间（厂） 耗”、“产品能值”等一系列概念 （如今已是耳熟能详的专业术语）， 创立了“系统节能的理论和方法”。
51%
降 305 年 吨 公钢 斤能 标耗 煤下 15
13
49%
降 290 年 吨 公钢 斤能 标耗 煤下 15
2.96%
2.05%
0.45%
4.34%
0.68%
下下 降一 多个 少 ？年
15
1.78%
六五 七五 八五 九五 十五 十一五 十二五
2011～2025 ？
十五年 下一个十五年
十五年

下一个15年（2011～2025），我国钢铁企业的节能难度将越来越大，
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1.3 吨钢节能量的变化 吨钢能耗的定义式：企业总能耗除以合格钢产量
吨钢能耗（E）=
P1e1 + P2e2 + …… + Pnen
统计期内的合格钢坯产量
= p1e1 + p2e2 + …… + pnen
式中： e1，e2 …… en— 各道生产工序的工序能耗，kgce/t实物产量； p1，p2 …… pn— 各道工序的钢比系数，t/t。 钢比系数 = 统计期内各生产工序的实物产量 统计期内的钢产量 热能与环境工程研究所
----------公斤标煤/吨钢
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吨钢能耗的解析式——所属各生产工序的工序能耗 (e)与钢比系数(p)乘积之和：
E
p
i 1
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i
ei
由e-p分析法得出，影响吨钢能耗的直接因素有两大类： 各工序的钢比系数，如烧结矿钢比、球团矿钢比、焦钢比、
铁钢比、连铸坯钢比、材钢比等。
它将吨钢能耗和企业的生产结构联系起来。 各工序的工序能耗，燃料+动力消耗及其载能量。 热能与环境工程研究所
以往用“静态”、“平衡”的观点和方法，计划、管 理、调控二次能源的生产与使用是不科学的。节能，必须 用“动态”、“非平衡”的观点和方法。 为了生产每吨钢，不仅要研究各道工序的能源消耗（工序
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能耗，吨钢能耗e - p分析法），还要研究对各种能源介质的
消耗，即分门别类地研究能源介质的生产、转换、储存、分 配、使用、缓冲、放散等问题（吨钢能耗的 c - g 分析法）
等能源动力的单耗及其载能量，这是节能工作的重要方向。
（3）回收生产过程中散失的各种余热、余能和废弃物等。
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节能必须以热力学第一、第二两大定律为基础，用科学 用能和系统节能应对未来的能源挑战
长期以来，钢铁工业节能是在热力学第一定律的指导下进行的，注
重能量的“数量”，不太注重能量的“品质”和“价值”。能源只有数
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CDQ式烧结矿余热回收技术
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正因为现有的环冷机是为冷却烧结矿服务的，所以风量 大、料层薄、冷却快、漏风等弊端不可避免！无法满足高效 换热和取热的要求。为了达到既要冷却烧结矿又要回收余热 的双重目的，对环冷机的结构设计与热工操作务必进行彻底 改造（不是小打小闹）。否则，不会取得满意的节能效果！