鋼鐵行業工序能耗分析及節能發展方向探討

王志偉

摘 要：基于鋼鐵行業各工序平均能耗以及鋼鐵行業原燃料結構，對鋼鐵行業焦化、燒結、煉鐵、煉鋼、軋鋼等工序的原燃料結構、能耗特點和節能技術進行了分析，在此基礎上對鋼鐵行業節能發展的重點進行了討論，并針對煉鐵工序焦比、煤氣利用率、二次能源回收等重點環節的發展方向進行了探討，對于鋼鐵行業的節能降耗有著較大的實際意義。

關鍵詞：鋼鐵行業 能耗 節能 煤氣利用率 回收率

中圖分類號：F426 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）06（a）-0050-02

Energy consumption analysis and energy saving direction discussion of iron and steel industry process

WANG Zhiwei

（Intelligent Engineering Department of CISDI Chongqing Information Technology Co.， Ltd.， Hui Jin Road 11# in Chongqing New North Zone， 401122）

Abstract：According to the average procedure energy consumption and crude fuel structure of iron and steel industry，the crude fuel structure，energy consumption characteristic and energy saving technology of the processes including coking，sintering，iron making，steelmaking and rolling were analyzed.On this basis，the key points of the energy saving development of iron and steel industry were discussed.Then the development direction of the key aspects including the coke ratio of iron making process，gas utilization rate，secondary energy recovery and etc were investigated， which has a great practical significance to iron and steel industry.

Keywords：iron and steel industry energy consumption energy saving gas utilization rate recovery rate

自2000年以來，鋼鐵行業經過年平均18.5%的粗獷式發展，產能嚴重過剩，同時環境、能耗、污染等問題突出，嚴重制約了鋼鐵行業的發展。目前，鋼鐵行業已成為我國能源資源消耗和污染排放的重點行業[1]，占全國工業總能耗的25%以上[2]，節能降耗、提高原燃料利用率和附加值，已成為鋼鐵行業發展的重中之重。

針對上述情況，該文基于鋼鐵行業各工序平均能耗以及鋼鐵行業原燃料結構，對鋼鐵行業焦化、燒結、煉鐵、煉鋼、軋鋼等工序的原燃料結構、能耗特點和節能技術進行了分析，在此基礎上討論了鋼鐵行業節能發展的重點，并針對煉鐵工序焦比、煤氣利用率、二次能源回收等重點環節的發展方向進行了探討，對于鋼鐵行業的節能降耗有著較大的實際意義。

1 鋼鐵行業能耗分析

1.1 鋼鐵行業原燃料結構

我國鋼鐵行業以長流程為主，工序包括：燒結、焦化、煉鐵（高爐）、煉鋼（轉爐）、軋鋼（熱軋、冷軋），主要的原燃料為：鐵礦石、洗精煤、無煙煤、動力煤、電力、汽柴油和工業水。其中，洗精煤、無煙煤和動力煤占整體購入能源的90%以上，其能量利用率、余熱余能回收率是鋼鐵行業降低能耗、提高產品附加值的關鍵。據統計[3]：冶金生產過程中消耗的有效能量僅占28.3%，而轉化為余熱余能的占71.7%，達到14.34GJ/t.steel，折合490kgce/t.steel。

1.2 鋼鐵行業工序能耗

鋼鐵行業噸鋼及各工序行業平均能耗見表1。

從表1可知，鐵前（燒結+焦化）和煉鐵工序占噸鋼能耗超過90%，同時也是原燃料消耗的主要工序，提高鐵前和煉鐵工序的原燃料利用率、余熱、余能回收率是鋼鐵行業降低能耗的關鍵。

同時，從1.1可知，原燃料消耗的理論回收能量為490kgce/t.steel，實際回收能量僅為63.4kgce/t.steel，實際回收能量所占比例較小，主要原因包括：1） 鋼鐵廠副產的高、焦、轉混合煤氣未充分利用，主要用于煤氣發電，發電效率較低（通常30%左右），導致能量利用率低，能耗損失嚴重；2） 由于低溫發電技術尚未得到推廣，大量的低溫熱源未得到回收，導致能耗損失較大；3） 能量回收系統和鋼鐵行業各工序的作業率、能質等匹配問題，導致能耗的損失。

2 鋼鐵行業節能發展方向探討

從上述分析可知，鋼鐵行業節能降耗的關鍵在于提高原燃料利用率，以及加大對余熱、余能的回收。目前，鋼鐵行業各工序主要的節能技術如下：

1）燒結工序：

燒結余熱回收技術；燒結機厚料層燒結技術。

2）焦化工序：

干熄焦技術、干熄焦發電技術；焦化加熱自動控制；焦煤調濕技術；焦煤成型煤技術。

3）煉鐵工序：

高爐煤氣干法除塵技術；高爐爐頂余壓發電技術；熱風爐富氧及余熱回收技術；高爐富氧噴吹技術。endprint

4）煉鋼工序：

轉爐煤氣濕法回收技術；轉爐煤氣干法回收技術；蒸汽回收技術；蓄熱式燃燒技術。

5）熱軋工序：

連鑄坯熱送熱裝技術；蓄熱燃燒技術；高效隔熱材料；加熱爐自動燃燒控制；加熱爐汽化冷卻技術；脈沖燒嘴技術。

6）冷軋工序：

耐火纖維應用；能耗精益化管理；蓄熱式燃燒技術。

7）其它：

純燒高爐煤氣燃氣輪機發電技術；轉爐煤氣合成技術。

上述方法主要針對化石能源產生的高溫煤氣余熱、余壓的回收，以及提高冶煉強度降低燃料比的富氧和噴吹技術，對于提高煤氣利用率的研究較少。近年來，隨著鋼鐵企業對余熱、余壓回收的重視，以及高爐富氧大噴煤的發展，上述技術進一步發展的空間不大，因此，拓展煤氣利用方式，提高煤氣利用率，是鋼鐵行業未來節能發展的重要方向。另一方面，我國鋼鐵行業以高爐-轉爐長流程為主，鐵前（燒結+焦化）和煉鐵工序占噸鋼能耗超過90%，焦化是必不可少的重要環節，因此，鐵前和煉鐵工序是鋼鐵行業節能應關注的重點所在。

基于上述情況，目前鋼鐵行業的節能技術發展方向主要集中在以下幾個方面：

1）降低高爐焦比和燃料比

高爐煉鐵工序占噸鋼能耗近70%，降低高爐焦比和燃料比對節能的效果顯而易見。目前主要的研究在提高富氧率、增加噴煤量、采用精礦進料以及高爐專家系統等，以提高冶煉強度、降低燃料比和焦比，全氧高爐、焦爐煤氣返吹、高爐煤氣脫碳等技術尚處于試驗過程中，尚未實現工業化。

2）提高焦爐煤氣利用率

焦化工序是鋼鐵流程的能源轉化中心，焦化富產的焦爐煤氣是鋼鐵企業中最好的優質燃氣，同時也是折合能耗最高的燃氣，約70kgce/t.steel，提高焦爐煤氣的利用率對于鋼鐵行業的節能來說意義重大。焦爐煤氣發電是最常用的利用方法，但存在轉化效率低，能耗損失嚴重等缺點，利用焦爐煤氣制海綿鐵、制天然氣、制H2等可以更好的提高焦爐煤氣利用率[4]，同時可以增加焦化工序的產品附加值，是當前以及未來焦爐煤氣利用的發展方向。

3）提高二次能源回收

鋼鐵行業副產高溫煤氣、煙氣的余熱回收是鋼鐵行業節能降耗的重要方向。目前的研究主要集中在高溫煤氣、煙氣的回收，中、低溫煤氣、煙氣的余熱回收尚未得到重視，同時對于回收得到的蒸汽存在大量的高質低用現象，如高壓蒸汽經管網減壓后送至低壓蒸汽用戶，等。因此，分階段（高溫、中溫、低溫）進行余熱回收和利用，開發低品質余熱余能的高效利用技術，是當前以及未來二次能源回收的發展方向。

3 結語

通過對鋼鐵行業各工序原燃料結構、能耗特點和節能技術的分析，得到如下結論：

1）鐵前、煉鐵是鋼鐵行業原燃料消耗的主要工序，提高鐵前和煉鐵工序的原燃料利用率、余熱、余能回收率是鋼鐵行業降低能耗的關鍵。

2）鋼鐵行業的節能技術的發展方向應重點關注降低高爐焦比和燃料比、提高焦爐煤氣利用率、中低溫能源的回收和高效利用方式。

參考文獻

[1] 國務院辦公廳.工業和信息化部關于鋼鐵工業節能減排的指導意見[Z].2010

[2] 冶金工業規劃研究院.鋼鐵企業要積極應對低碳經濟的挑戰[J].中國鋼鐵業， 2010（5）：7-18.

[3] 李洪福，蒼大強，溫燕明.中國鋼鐵工業節能現狀與發展前景分析[J].冶金能源， 2011，30（4）：3-7.

[4] 陳凌，張濤，郭敏，等.利用焦爐煤氣生產海綿鐵的前景分析[J].鋼鐵研究， 2013，41（5）：56-59.endprint

4）煉鋼工序：

轉爐煤氣濕法回收技術；轉爐煤氣干法回收技術；蒸汽回收技術；蓄熱式燃燒技術。

5）熱軋工序：

連鑄坯熱送熱裝技術；蓄熱燃燒技術；高效隔熱材料；加熱爐自動燃燒控制；加熱爐汽化冷卻技術；脈沖燒嘴技術。

6）冷軋工序：

耐火纖維應用；能耗精益化管理；蓄熱式燃燒技術。

7）其它：

純燒高爐煤氣燃氣輪機發電技術；轉爐煤氣合成技術。

上述方法主要針對化石能源產生的高溫煤氣余熱、余壓的回收，以及提高冶煉強度降低燃料比的富氧和噴吹技術，對于提高煤氣利用率的研究較少。近年來，隨著鋼鐵企業對余熱、余壓回收的重視，以及高爐富氧大噴煤的發展，上述技術進一步發展的空間不大，因此，拓展煤氣利用方式，提高煤氣利用率，是鋼鐵行業未來節能發展的重要方向。另一方面，我國鋼鐵行業以高爐-轉爐長流程為主，鐵前（燒結+焦化）和煉鐵工序占噸鋼能耗超過90%，焦化是必不可少的重要環節，因此，鐵前和煉鐵工序是鋼鐵行業節能應關注的重點所在。

基于上述情況，目前鋼鐵行業的節能技術發展方向主要集中在以下幾個方面：

1）降低高爐焦比和燃料比

高爐煉鐵工序占噸鋼能耗近70%，降低高爐焦比和燃料比對節能的效果顯而易見。目前主要的研究在提高富氧率、增加噴煤量、采用精礦進料以及高爐專家系統等，以提高冶煉強度、降低燃料比和焦比，全氧高爐、焦爐煤氣返吹、高爐煤氣脫碳等技術尚處于試驗過程中，尚未實現工業化。

2）提高焦爐煤氣利用率

焦化工序是鋼鐵流程的能源轉化中心，焦化富產的焦爐煤氣是鋼鐵企業中最好的優質燃氣，同時也是折合能耗最高的燃氣，約70kgce/t.steel，提高焦爐煤氣的利用率對于鋼鐵行業的節能來說意義重大。焦爐煤氣發電是最常用的利用方法，但存在轉化效率低，能耗損失嚴重等缺點，利用焦爐煤氣制海綿鐵、制天然氣、制H2等可以更好的提高焦爐煤氣利用率[4]，同時可以增加焦化工序的產品附加值，是當前以及未來焦爐煤氣利用的發展方向。

3）提高二次能源回收

鋼鐵行業副產高溫煤氣、煙氣的余熱回收是鋼鐵行業節能降耗的重要方向。目前的研究主要集中在高溫煤氣、煙氣的回收，中、低溫煤氣、煙氣的余熱回收尚未得到重視，同時對于回收得到的蒸汽存在大量的高質低用現象，如高壓蒸汽經管網減壓后送至低壓蒸汽用戶，等。因此，分階段（高溫、中溫、低溫）進行余熱回收和利用，開發低品質余熱余能的高效利用技術，是當前以及未來二次能源回收的發展方向。

3 結語

通過對鋼鐵行業各工序原燃料結構、能耗特點和節能技術的分析，得到如下結論：

1）鐵前、煉鐵是鋼鐵行業原燃料消耗的主要工序，提高鐵前和煉鐵工序的原燃料利用率、余熱、余能回收率是鋼鐵行業降低能耗的關鍵。

2）鋼鐵行業的節能技術的發展方向應重點關注降低高爐焦比和燃料比、提高焦爐煤氣利用率、中低溫能源的回收和高效利用方式。

參考文獻

[1] 國務院辦公廳.工業和信息化部關于鋼鐵工業節能減排的指導意見[Z].2010

[2] 冶金工業規劃研究院.鋼鐵企業要積極應對低碳經濟的挑戰[J].中國鋼鐵業， 2010（5）：7-18.

[3] 李洪福，蒼大強，溫燕明.中國鋼鐵工業節能現狀與發展前景分析[J].冶金能源， 2011，30（4）：3-7.

[4] 陳凌，張濤，郭敏，等.利用焦爐煤氣生產海綿鐵的前景分析[J].鋼鐵研究， 2013，41（5）：56-59.endprint

4）煉鋼工序：

轉爐煤氣濕法回收技術；轉爐煤氣干法回收技術；蒸汽回收技術；蓄熱式燃燒技術。

5）熱軋工序：

連鑄坯熱送熱裝技術；蓄熱燃燒技術；高效隔熱材料；加熱爐自動燃燒控制；加熱爐汽化冷卻技術；脈沖燒嘴技術。

6）冷軋工序：

耐火纖維應用；能耗精益化管理；蓄熱式燃燒技術。

7）其它：

純燒高爐煤氣燃氣輪機發電技術；轉爐煤氣合成技術。

上述方法主要針對化石能源產生的高溫煤氣余熱、余壓的回收，以及提高冶煉強度降低燃料比的富氧和噴吹技術，對于提高煤氣利用率的研究較少。近年來，隨著鋼鐵企業對余熱、余壓回收的重視，以及高爐富氧大噴煤的發展，上述技術進一步發展的空間不大，因此，拓展煤氣利用方式，提高煤氣利用率，是鋼鐵行業未來節能發展的重要方向。另一方面，我國鋼鐵行業以高爐-轉爐長流程為主，鐵前（燒結+焦化）和煉鐵工序占噸鋼能耗超過90%，焦化是必不可少的重要環節，因此，鐵前和煉鐵工序是鋼鐵行業節能應關注的重點所在。

基于上述情況，目前鋼鐵行業的節能技術發展方向主要集中在以下幾個方面：

1）降低高爐焦比和燃料比

高爐煉鐵工序占噸鋼能耗近70%，降低高爐焦比和燃料比對節能的效果顯而易見。目前主要的研究在提高富氧率、增加噴煤量、采用精礦進料以及高爐專家系統等，以提高冶煉強度、降低燃料比和焦比，全氧高爐、焦爐煤氣返吹、高爐煤氣脫碳等技術尚處于試驗過程中，尚未實現工業化。

2）提高焦爐煤氣利用率

焦化工序是鋼鐵流程的能源轉化中心，焦化富產的焦爐煤氣是鋼鐵企業中最好的優質燃氣，同時也是折合能耗最高的燃氣，約70kgce/t.steel，提高焦爐煤氣的利用率對于鋼鐵行業的節能來說意義重大。焦爐煤氣發電是最常用的利用方法，但存在轉化效率低，能耗損失嚴重等缺點，利用焦爐煤氣制海綿鐵、制天然氣、制H2等可以更好的提高焦爐煤氣利用率[4]，同時可以增加焦化工序的產品附加值，是當前以及未來焦爐煤氣利用的發展方向。

3）提高二次能源回收

鋼鐵行業副產高溫煤氣、煙氣的余熱回收是鋼鐵行業節能降耗的重要方向。目前的研究主要集中在高溫煤氣、煙氣的回收，中、低溫煤氣、煙氣的余熱回收尚未得到重視，同時對于回收得到的蒸汽存在大量的高質低用現象，如高壓蒸汽經管網減壓后送至低壓蒸汽用戶，等。因此，分階段（高溫、中溫、低溫）進行余熱回收和利用，開發低品質余熱余能的高效利用技術，是當前以及未來二次能源回收的發展方向。

3 結語

通過對鋼鐵行業各工序原燃料結構、能耗特點和節能技術的分析，得到如下結論：

1）鐵前、煉鐵是鋼鐵行業原燃料消耗的主要工序，提高鐵前和煉鐵工序的原燃料利用率、余熱、余能回收率是鋼鐵行業降低能耗的關鍵。

2）鋼鐵行業的節能技術的發展方向應重點關注降低高爐焦比和燃料比、提高焦爐煤氣利用率、中低溫能源的回收和高效利用方式。

參考文獻

[1] 國務院辦公廳.工業和信息化部關于鋼鐵工業節能減排的指導意見[Z].2010

[2] 冶金工業規劃研究院.鋼鐵企業要積極應對低碳經濟的挑戰[J].中國鋼鐵業， 2010（5）：7-18.

[3] 李洪福，蒼大強，溫燕明.中國鋼鐵工業節能現狀與發展前景分析[J].冶金能源， 2011，30（4）：3-7.

[4] 陳凌，張濤，郭敏，等.利用焦爐煤氣生產海綿鐵的前景分析[J].鋼鐵研究， 2013，41（5）：56-59.endprint