1、第九章鐵冶金工業(yè)的節(jié)能減排,第一節(jié)鋼鐵冶金的節(jié)能減排方向、途徑 第二節(jié)鋼鐵冶金的先進的節(jié)能技術(shù) 第三節(jié)鋼鐵冶金的先進的減排技術(shù),第一節(jié)鋼鐵冶金的節(jié)能減排方向、途徑,冶金能源是冶金工業(yè)的物質(zhì)基礎(chǔ)，直接影響冶金工業(yè)的生產(chǎn)成本、利潤和環(huán)境負荷，是近些年來冶金工業(yè)高速發(fā)展的瓶頸和主要矛盾之一。各種燃料燃燒后，向環(huán)境排放污染物，如CO2、CO、NOx、SOx、粉塵等。為了降低對環(huán)境的污染程度，必須降低能源消耗，這是“治本”之策。因此，冶金節(jié)能不僅是緩解我國能源供需缺口的迫切需要，也是實現(xiàn)經(jīng)濟社會全面協(xié)調(diào)和可持續(xù)發(fā)展的需要，更是實現(xiàn)人與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的科學發(fā)展觀、走新型工業(yè)化道路的迫切需要。,鋼鐵冶金節(jié)能減

2、排領(lǐng)域?qū)⒚媾R著一系列挑戰(zhàn)：(1)能源供需矛盾尖銳，可持續(xù)發(fā)展面臨巨大壓力；(2)經(jīng)濟發(fā)展對能源的依賴度增加，節(jié)能雖有潛力，但難度遠大于21世紀前20年；(3)黑色冶金工業(yè)系統(tǒng)的集成度低、企業(yè)間參差不齊，節(jié)能技術(shù)落后；(4)面對環(huán)境保護和國際合作機制的挑戰(zhàn)。,鋼鐵流程中的節(jié)能環(huán)節(jié)示意圖如下所示。,1.1節(jié)能減排方向,系統(tǒng)節(jié)能是圍繞“載能體”和“系統(tǒng)”兩個概念展開的，凡是在制備過程中消耗了能量的物體，以及本身能產(chǎn)生能量的物體，都是載能體。生產(chǎn)過程中的載能體可劃分為兩類：第一類載能體，包括各種原材料、輔助原材料、中間產(chǎn)品、零部件，其他消耗品(簡稱原材料)以及水、壓縮空氣、O2、電等(以下簡稱“動力”

3、)。第二類載能體，是各種燃料。燃料的能值，取決于它的發(fā)熱值和它在開采、精制、改制過程中所耗費的能量。,由載能體概念可知，節(jié)能減排方向有三個： (1)降低各生產(chǎn)環(huán)節(jié)中第一類載能體的單耗和載能量尤其要注意能值高的，通常叫降耗。 (2)降低各生產(chǎn)環(huán)節(jié)中第二類載能體的單耗和載能量主要是高熱值燃料。 (3)回收各生產(chǎn)環(huán)節(jié)散失的載能體和各種能量為回收煙氣余熱，回收含硅廢物?？砂匆陨先齻€方向去考慮各方面的潛力，只有這樣才能做到全面節(jié)能減排，收到明顯效果。,1.2 節(jié)能減排途徑,1.2.1 優(yōu)化生產(chǎn)流程，調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu) (1)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整 科學分析國內(nèi)外鋼鐵市場的發(fā)展態(tài)勢，廣泛吸收國內(nèi)外先進技術(shù)，消化集成再創(chuàng)新

4、，生產(chǎn)高質(zhì)量、高技術(shù)含量、高附加值、市場急需的精品板材。,(2)優(yōu)化生產(chǎn)流程 具體途徑是淘汰落后工藝和裝備，如小焦爐、小高爐、小型燒結(jié)機和小轉(zhuǎn)爐，建設(shè)大型焦爐、高爐、燒結(jié)機、球團焙燒機和轉(zhuǎn)爐；優(yōu)化鐵鋼界面模式，取消混鐵爐，縮短鐵水運輸時間，提高入轉(zhuǎn)爐的鐵水溫度；軋鋼系統(tǒng)優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，淘汰落后的軋制生產(chǎn)線，加強鋼坯熱裝熱送，提高熱軋工序綜合成材率。,1.2.2 立足精料方針，優(yōu)化原料結(jié)構(gòu),改善高爐原料結(jié)構(gòu)，提高入爐礦和焦炭質(zhì)量。研究表明，精料技術(shù)對高爐煉鐵的科技進步的影響率達70%，而高爐操作和設(shè)備等方面的影響率只占30%。所以說，高爐煉鐵必須以精料為基礎(chǔ)的。,加強鐵水預處理，提高入轉(zhuǎn)爐的鐵水質(zhì)

5、量。隨著市場對高純凈度鋼水的需求日益增長，鐵水預處理得到了迅速的發(fā)展。鐵水預處理是指鐵水的“三脫”工藝，即鐵水預處理脫硅、脫磷和脫硫。在鐵水“三脫”的工藝條件下，鐵水的脫硅、脫磷和脫硫從轉(zhuǎn)爐冶煉負荷中分化出來，轉(zhuǎn)爐的冶煉功能進一步簡化為脫碳和升溫。對于轉(zhuǎn)爐煉鋼工序，帶來以下好處：提高鋼水純凈度，大批量生產(chǎn)低磷低硫鋼成為可能；降低全工序的成本，減少了合金料和耐材的消耗；由于轉(zhuǎn)爐操作的簡化和標準化，提高了轉(zhuǎn)爐產(chǎn)能；成分命中率提高。,1.2.3 調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，提高能源轉(zhuǎn)換效率,優(yōu)化利用煤氣資源，提高煤氣使用效率，減少煤氣放散。 組建燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組。既可減少高爐煤氣的放散，減輕大氣環(huán)境的污染

6、，又能獲得大量的電能，還可利用此裝置汽輪機抽汽供熱的優(yōu)點提供生產(chǎn)用蒸汽，具有顯著的節(jié)能效果、經(jīng)濟和環(huán)境效益。,1.2.4 高效回收余熱余能，提高能量品質(zhì)，力爭做到“熱盡其用”,鋼鐵企業(yè)的余熱余能，主要指用能設(shè)備排放的或產(chǎn)品攜帶的有回收利用價值的余熱或余能，包括余熱、余壓、蒸汽以及各種燃料和物料載有的顯熱等。 回收利用余熱余能時應遵循如下原則：節(jié)能第一，回收第二的原則；小循環(huán)為主，大循環(huán)為輔的原則，回收的余熱余能要首先用于裝置本身，以便縮短余熱余能從回收到使用環(huán)節(jié)的路徑，實現(xiàn)能量消耗最小化、能量流耗散最小化；余熱溫度對口，梯級利用的原則。,1.2.5 消納廢棄物，節(jié)約資源，建設(shè)環(huán)境友好型企業(yè),利

7、用鋼鐵生產(chǎn)工藝和高溫設(shè)備的優(yōu)勢，可以回收、利用、處理一定量的社會廢棄物。利用各種不同來源的廢鋼鐵150200kg/t鋼作為原料，促進鐵素資源的循環(huán)利用。不僅可以節(jié)約鐵礦資源和能源，而且可以減輕廢棄物對社會造成的污染。對社會回收的廢棄塑料進行加工處理，通過高爐噴吹或裝入焦爐與煤共焦化等方法加以利用。不僅可以處理廢棄物，而且節(jié)能，在減輕環(huán)境負荷的同時也得到了能源。處理大宗尾礦、轉(zhuǎn)爐渣等含鐵廢渣，含鐵廢渣可以通過再選進入燒結(jié)、高爐配料。不僅可以提高鐵素資源效率，而且可以減輕固體廢棄物對社會造成的污染。,第二節(jié) 鋼鐵冶金的先進的節(jié)能技術(shù),2.1 干熄焦(CDQ-Coke Dry Quenching)技

8、術(shù) 干法熄焦(CDQ)，是相對于用水熄滅熾熱焦炭的濕熄焦而言的。其基本原理是利用冷的惰性氣體(燃燒后的廢氣)在密閉的干熄爐中與赤熱紅焦換熱從而冷卻紅焦。焦化生產(chǎn)中，出爐紅焦顯熱約占焦爐能耗的35%40%，采用干熄焦可回收約80%的紅焦顯熱。采用CDQ對于節(jié)能、改善環(huán)境、提高生產(chǎn)率和提高焦炭質(zhì)量具有顯著的效果。,干熄焦(CDQ)裝置回收紅焦顯熱，降低焦化工序能源消耗；減少環(huán)境污染，同時，由于干熄焦能夠產(chǎn)生蒸汽，避免了產(chǎn)生等量蒸汽的鍋爐對大氣的污染，噸焦可帶來80100kg動力煤燃燒對大氣SO2、CO2排放的間接環(huán)境效益。干熄焦節(jié)水效果顯而易見，實踐表明，噸產(chǎn)品可節(jié)約熄焦用水約0.5t，折合噸鋼節(jié)

9、約用水0.20.25t/t鋼。改善焦炭質(zhì)量，降低煉鐵焦比，提高高爐產(chǎn)量焦炭M40提高38個百分點，M10改善0.30.8個百分點，焦炭粒度均勻、焦末含量少、含水量低?？山档腿霠t焦比2%左右，從而使高爐生產(chǎn)能力提高1%左右。,2.2 焦化煤調(diào)濕,采用蒸汽煤調(diào)濕技術(shù)，所用蒸汽可以采用干熄焦發(fā)電后的二級蒸汽，蒸汽常用壓力為0.5MPa，每噸調(diào)濕煤使用的蒸汽量為70kg左右 。 煤調(diào)濕裝置一般是將裝爐煤水分由10%左右降到5%6%。其主要效益體現(xiàn)在焦爐生產(chǎn)能力提高11%、煉焦耗熱量減少15%，焦炭粒度分布均勻，焦炭強度提高1%1.5%，或可多配弱粘結(jié)性煤8%10%，生產(chǎn)穩(wěn)定和便于自動化管理等方面。,2

10、.3 高爐爐頂余壓發(fā)電TRT,TRT高爐爐頂煤氣余壓透平發(fā)電是國際上公認的在高爐上應用的很有價值的二次能源回收裝置。TRT利用高爐爐頂排出的具有一定壓力和溫度的高爐煤氣，推動透平膨脹機旋轉(zhuǎn)做功、驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電的一種能量回收裝置。通過將高爐煤氣中蘊含的壓力能和熱能予以回收，達到節(jié)能、降噪、環(huán)保的目的，具有很好的經(jīng)濟和社會效益。,采用TRT裝置后的節(jié)能環(huán)保效果：采用TRT裝置后，高爐煤氣減壓過程產(chǎn)生的噪聲由原采用減壓閥組的110-140分貝降低到80分貝以下；采用TRT發(fā)電，可減少等量燃煤火力發(fā)電的發(fā)電量，可以減少向大氣中排放大量的二氧化碳氣體，這對改善日益嚴重的溫室效應和酸雨的環(huán)境污染都將發(fā)揮積

11、極的作用。,2.4 既節(jié)水又節(jié)能的技術(shù)-干法除塵技術(shù),(1)高爐干法除塵技術(shù) 高爐煤氣靜電除塵技術(shù)是上世紀八十年代發(fā)展起來的一項新技術(shù)，它首次將干式靜電除塵技術(shù)應用于高爐煤氣的凈化。系統(tǒng)阻力損失小，設(shè)備維修量少，節(jié)省占地面積，安全可靠，耐壓，耐溫，無污染，壽命長，效率高，可節(jié)電70%，節(jié)約工藝用水9m3/t鐵，回收顯熱節(jié)11.321.7kgce/t鐵，提高風溫而節(jié)能88kgce/t鐵，除塵效率達99%以上，出口煤氣含塵濃度10mg/Nm3左右，而且可以與TRT技術(shù)配套使用，降低TRT入口粉塵量，提高發(fā)電效率。,(2)轉(zhuǎn)爐煤氣干法除塵技術(shù),轉(zhuǎn)爐煙氣干法除塵目前常用的是LT(轉(zhuǎn)爐煤氣干法凈化回收技

12、術(shù))法，即電除塵器在轉(zhuǎn)爐煙氣凈化工程中應用的除塵工藝。經(jīng)除塵器后的轉(zhuǎn)爐煤氣含塵量可降至10mg/Nm3，大大低于濕法處理系統(tǒng)100mg/Nm3標準。但是LT法難以有效利用煙氣的顯熱(1000左右)，投資大，控制系統(tǒng)復雜。為此，需在此基礎(chǔ)上開發(fā)適應現(xiàn)有轉(zhuǎn)爐節(jié)能、環(huán)保和資源利用要求的新型干法除塵技術(shù)。,2.5 蓄熱式軋鋼加熱爐技術(shù),蓄熱式加熱爐技術(shù)的核心是高風溫燃燒技術(shù)，它具有高效煙氣余熱回收(排煙溫度低于150)，高預熱空氣溫度(空氣預熱溫度高于800)和低NOx排放等多重優(yōu)越性。 采用蓄熱式加熱爐技術(shù)，具有如下優(yōu)點：可將加熱爐排放的高溫煙氣降至150以下，熱回收率達80%以上，節(jié)能30%以上；

13、可將煤氣和空氣預熱到1000以上；加熱能力提高，生產(chǎn)效率可提高10%15%；減少氧化燒損，使氧化燒損小于0.7%；有害廢氣量(如CO2、NOx、SOx等)的排放大大減少。,2.6 能源管理中心,能源管理以信息技術(shù)為手段，實現(xiàn)鋼鐵企業(yè)能源數(shù)據(jù)的采集、收集與處理，能流的實時監(jiān)控，采取在線、離線有機結(jié)合的方式，對全廠能源信息進行集中監(jiān)控和管理，實現(xiàn)數(shù)據(jù)和信息共享。其功能主要包括一次能源和二次能源介質(zhì)的生產(chǎn)、轉(zhuǎn)換、輸送，特別是能源管網(wǎng)的穩(wěn)定運行和各種能源介質(zhì)的分配平衡、優(yōu)化和統(tǒng)一調(diào)配。,2.7 開發(fā)低溫余熱回收、爐渣顯熱回收等技術(shù),燒結(jié)熱平衡計算表明，熱燒結(jié)礦的顯熱和廢氣帶走的顯熱約占總支出的60%。

14、從節(jié)省能源，改善環(huán)境，提高企業(yè)經(jīng)濟效益出發(fā)，應盡可能回收利用。,第三節(jié) 鋼鐵冶金的先進的減排技術(shù),3.1 世界鋼鐵工業(yè)CO2減排及趨勢 鋼鐵工業(yè)CO2排放量降低主要原因包括： 轉(zhuǎn)爐鋼、電爐鋼產(chǎn)量的不斷增加和平爐的逐步淘汰，2003年，世界轉(zhuǎn)爐鋼比達到63.7%、電爐鋼比32.6%，而平爐鋼比僅為3.6%，大部分國家已徹底淘汰平爐； 連鑄技術(shù)的發(fā)展和應用：2003年，世界平均連鑄比已達到88.8%，先進國家已達到96%以上(如日本97.7%，德國96.2%，韓國98.5%)； 淘汰落后工藝、裝備，采用節(jié)能新工藝、新技術(shù)，如CDQ、TRT、高爐噴煤、轉(zhuǎn)爐煤氣回收、超高功率電弧爐、直流電弧爐、連鑄坯

15、熱裝熱送、直接軋制、半無頭軋制等技術(shù)。,3.2 鋼鐵工業(yè)CO2減排措施,(1)進一步改進現(xiàn)有生產(chǎn)工藝，節(jié)能減排 淘汰落后工藝、技術(shù)和設(shè)備是節(jié)能的最直接體現(xiàn)；不斷優(yōu)化流程中各工序的工藝水平及工序間的銜接，使鋼鐵生產(chǎn)流程向有序化、協(xié)調(diào)化、高效化和連續(xù)化方向發(fā)展，從而減少物料損失，提高物料轉(zhuǎn)化率，從源頭減少污染物的產(chǎn)生，過程中控制污染物的排放，實現(xiàn)鐵素資源收得率最大、資源能源效率最高、排放最少；改進現(xiàn)有工藝、技術(shù)，優(yōu)化界面技術(shù)，開發(fā)新一代鋼鐵制造流程；進一步推廣采用節(jié)能降耗的工藝技術(shù)，加強二次資源、二次能源的再資源化、再能源化回收利用，進一步降低鋼鐵工業(yè)的資源、能源消耗。,(2)充分利用高爐渣用于水

16、泥工業(yè),2002年我國鋼鐵工業(yè)產(chǎn)生的鋼鐵渣約8500萬噸，其中高爐渣約6000萬噸，利用率為85%。目前我國高爐渣約有90%以上用于水泥工業(yè)。高爐渣用于水泥不僅可以節(jié)約石灰石等天然礦產(chǎn)資源，減少工業(yè)廢棄物的占地面積，對于建材工業(yè)節(jié)能和減排CO2也具有重要的意義。使用高爐渣生產(chǎn)的水泥與普通水泥相比，每噸水泥可節(jié)約石灰石原料45%，節(jié)約能源50%，減少CO2排放44%。隨著鋼產(chǎn)量的增加，2010年鋼鐵渣將產(chǎn)生約1.2億噸(其中高爐渣約9300萬噸)；2020年的鋼鐵渣量約9500萬噸(其中高爐渣約7200萬噸)。若2020年高爐渣全部用做水泥，將可減排CO2 3600萬噸/年。,(3)生產(chǎn)高性能鋼

17、材,生產(chǎn)高性能鋼材可以節(jié)約資源，降低環(huán)境負荷：減少最終產(chǎn)品生產(chǎn)的原料消耗；延長產(chǎn)品使用年限，從而減少物質(zhì)消耗；改善設(shè)備性能、工藝參數(shù)，從而提高能源效率。如，以高強度結(jié)構(gòu)鋼替代普通結(jié)構(gòu)鋼，可節(jié)約鋼材使用量。更為突出、明顯的是，汽車、火車等運輸工具使用高強度鋼材，可減少自身制造過程的鋼材消耗，同時由于車身重量減少，從而在使用中減少能源消耗。,(4)形成工業(yè)生態(tài)鏈，推進循環(huán)經(jīng)濟,促進、推動鋼廠與發(fā)電、水泥、石化等行業(yè)形成工業(yè)生態(tài)鏈：發(fā)電廠利用鋼廠剩余煤氣發(fā)電，水泥利用爐渣，利用鋼廠煤氣制氫、二甲醚等與石化行業(yè)鏈接；同時，鋼廠還可處理社會大宗廢棄物，如：廢鋼、廢水、廢塑料等。這些都有利于整個社會資源的充分循環(huán)、能源的充分利用，從而推動