节能减排关键共性技术以及装备发展研究

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现阶段我国与世界钢铁强国的主要差距之一是钢铁企业的能耗水平和环境保护现状尚未达到钢铁强国的要求。钢铁工业是典型的流程制造业，它所消耗的能源和非能源对全社会资源、能源、环境的影响举足轻重，所以节能减排是我国做强钢铁工业和走新型工业化道路的重要切入点。

从四个方面开展节能工作

钢铁工业的节能既要节约能源，又要节约非能源；既要研究钢铁生产流程和它的表现形式———物质流，又要研究能源转换过程及其表现形式———能量流和能量流网络。整个钢铁企业，只有物质流和能量流都实现连续化、紧凑化和高效化，才会收到显著的经济和环境效益。依据“载能体”的概念，今后钢铁企业的节能应该沿着以下四个方向展开：

一是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———铁水、烧结矿的消耗，这是节能工作的基础。实施精料方针，提高烧结矿和球团矿品位，才是降低原料消耗的有效途径。

二是提高能源系统生产、转换、加工等环节的能源转换效率。能源转换是现阶段我国钢铁企业与国际先进水平的主要差距之一。今后，须加强对钢铁联合企业能量流运行规律的研究和能量流网络的建设，通过多种有效手段提高能源系统转换效率。

三是降低各生产工序燃料、电力、氧气、蒸汽和工业水等能源动力的单耗及其载能量。这是钢铁企业节能的又一重要方向。

四是回收生产过程中散失的各种余热、余能和废弃物等。经调查，我国钢铁企业余热资源的回收利用率约落后国外近20个百分点。今后，钢铁生产必须更多地依靠技术进步，深入研究余热和余能资源的回收利用理论、技术和装备。对各种余热资源，要彻底改变以往的单一间接回收方式为间接和直接联合回收方式，改变单纯的热回收为热电冷联产。

节能减排中的关键共性技术

随着钢铁工业生产流程的逐步优化和工序能耗的不断降低，回收利用各生产工序产生的余热、余能资源受到钢铁联合企业的普遍关注。科学地回收利用各生产工序输出的余热、余能资源，是未来钢铁工业节能的主攻方向。钢铁企业应根据余热、余能的数量和质量，以及用户对能量的需求，确定余热、余能的最佳回收方式和优先使用顺序，做到“按质用能、温度对口，有序利用”。

烧结余热的回收与利用技术：我国烧结工序能耗比国外先进指标高20%以上，主要原因是烧结工序余热资源的回收与利用水平低。回收利用烧结生产过程产生的余热资源，须严格遵循“分级回收、温度对口、梯级利用”的原则，对高温热源首先实施动力回收，用于余热锅炉生产高品质蒸汽并发电；对中低温热源进行直接热回收，用于预热或干燥烧结原料和点火炉的助燃空气，为烧结生产提供热风等。

必须说明的是，最初的烧结环冷机是为冷却烧结矿设计的。如今既要冷却烧结矿又要回收热量，环冷机的结构设计与热工操作都应进行相应的改进，如在结构尺寸、料层厚度、鼓风流量、防止漏风和粉尘等方面都要考虑改进。否则，只在原有设备上简单地回收余热资源是不会取得好效果的。

干熄焦技术：未来，CDQ的发展方向是大型化和高效化。日本有关企业处理红焦的能力已达到200t/h，产生的蒸汽量为116.5t/h，每小时发电量为34200kWh。我国首钢京唐的超大型干熄焦装置与7.63米特大型焦炉相配套，设计每小时可处理红焦量260吨，是目前世界上处理焦炭能力最强的干熄焦工程。

受干熄焦技术的启发，凡赤热的烧结矿、球团矿甚至经粒化处理的冶金渣等固体散料的物理显热，都有可能像干熄焦那样用散料床气固热热交换的方式来回收余热。可以设想，未来立式的散料床气固热交换装置，有望取代现有的卧式烧结矿环冷机和球团竖炉等落后装备，最大可能地推动余热回收成套装备的技术进步。

高炉熔渣显热回收技术：高炉熔渣显热是迄今为止钢铁生产中尚未得到回收利用的高温余热资源。我国在高炉熔渣粒化处理方面一直采用水淬法，不仅不能高效回收熔渣显热，而且造成水资源的大量浪费，也给大气、水和土壤造成严重污染。建议企业采用空气、惰性气体、化学反应气体等气态物质作为粒化介质，开展高炉熔渣风淬粒化及其显热回收与利用技术的工程化应用研究。开发高炉渣显热回收技术将极大地促进我国钢铁工业的节能技术进步，它对钢铁工业节能的贡献不亚于干熄焦技术。

干法粒化是熔渣显热回收的第一道工序和关键技术，发达国家已经对其研究了几年甚至几十年，成效甚微。试验研究表明，风淬法和化学法有望成为未来高炉渣显热回收的发展方向，只是目前许多关键技术问题尚未解决，大规模的工业应用为时尚早。

转炉负能炼钢技术：转炉工序负能炼钢已成为衡量一个现代化钢铁企业炼钢生产技术水平的重要标志。要实现负能炼钢，必须千方百计地提高转炉煤气和蒸汽的回收数量与品质，同时使回收的蒸汽得以高效利用。未来转炉负能炼钢技术的发展方向是，转炉煤气回收、转炉烟气余热回收发电、烟气干法除尘技术一体化。这些技术通过设置调温余热锅炉不但能最大限度地回收转炉工序的余热、余能，而且能保证转炉烟气温度降到200℃以下，满足干法除尘的要求，经过布袋除尘后将转炉烟气粉尘浓度降到20mg/m3以下。

高温蓄热燃烧技术：以烧纯高炉煤气为特色的高温蓄热燃烧技术，集中应用于我国地方中小型和民营钢铁企业。蓄热式加热炉以低热值的高炉煤气为燃料，可解决部分企业高炉煤气严重放散的问题，同时实现了低热值煤气在超高温度（＞1000℃）和低氧气浓度（＜10%）条件下的高效洁净燃烧，因此具有显著的节能效果和大幅度减少烟气中NOx排放的双重优越性。

高温蓄热式火焰炉在大型钢铁联合企业中推广，要依据企业的煤气资源状况，轧钢产品的种类、规格和产量，以及钢坯热装热送程度等具体分析。在工业炉热工方面，要着重研究大型蓄热式加热炉的结构与操作的优化设计和自动化控制等，重点解决炉压波动大、冒火现象严重、炉子投资高、维修频繁和使用寿命短等问题。在工业炉设计方面，要充分发挥不同炉型的优越性，建议开发蓄热－换热式联用火焰炉技术，以便从根本上解决蓄热室热交换过程中冷热两种换热介质水当量有时不相等的技术难题。钢铁企业要根据煤气资源现状、轧钢厂整体布局、钢坯热送率和热装温度，以及轧材品种和轧制工艺要求，不断改善加热炉的炉型结构，形成换热式、蓄热式、蓄热－换热式多种炉型并存的加热炉系统。

界面热衔接技术：钢铁生产流程中以高炉－转炉、连铸－加热炉界面最为重要。发展界面技术可实现生产过程中物质流和能量流等基本参数的衔接（尤其是热衔接）、匹配、协调、稳定，可极大地促进生产流程整体运行的稳定、协调，实现生产紧凑化、连续化和高效化。

能源管理与控制技术：进入新世纪以来，我国部分钢铁企业的能源管控中心已经建成或正在建设之中。其建设水平多数处于能源计量网和能源管理系统的建设阶段，少数进入离线决策和优化运行的开发阶段。今后，钢铁企业须用“动态”的和“非平衡”的思维方法和能量流网络优化技术，重新认识钢铁企业中能源供需关系的变化规律、科学地规划并制定能源供应与使用间的“不平衡”策略，特别是富余煤气、氧气、蒸汽的缓冲和使用问题，把钢铁企业节能工作推向新阶段。

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