2017年高炉炼铁系统能耗现状及节能潜力分析

高炉炼铁工序能耗情况

2017年钢协会员单位炼铁工序能耗为390.75kgce/t,比2016年升高0.12kgce/t。工序能耗较低的企业有:重钢282.61kgce/t,涟钢331.33kgce/t,安钢354.21kgce/t,新冶钢357.06kgce/t等。企业炼铁工序能耗最高值达434.58kgce/t。高炉耗能

目前,企业之间统计的炼铁工序能耗存在较大误差。焦比在炼铁工序能耗数据中约占60%,煤比约占17%,煤气消耗占12%,高炉鼓风约占5%。高炉炼铁所需的热量有78%来自碳素燃烧,有19%由热风提供,3%是炉料化学热。因此,燃料比的变化对工序能耗起决定性的作用,热风温度的高低有较大影响。

燃料比低是工序能耗低的保证。2017年炼铁燃料比较低的企业有:鞍钢3200m3高炉493.72kg/t,韶钢3200m3高炉498.31kg/t,宝钢武钢2200m3高炉499.83kg/t,宝钢武钢3200m3高炉509.80kg/t等。

目前,我国高炉炼铁指标中与国际先进水平相比,差距最大的地方是热风温度偏低,差80℃~100℃。企业应尽快扭转这种局面,促进高炉工序节能。

据统计,2017年钢协会员单位炼铁工序能耗有39个单位得到下降,下降幅度较大的企业有:盐城联鑫下降6.07%,新疆八一钢铁下降5.87%,天铁下降4.35%等;但有38个单位炼铁工序能耗在上升,上升最多的企业幅度达9.85%。

2017年全国钢铁行业已有近800台TRT装置,配备率达到95%。煤气干法除尘(已有600多套,可提高发电能力30%)可实现吨铁发电45千瓦时的业绩,湿法除尘的发电量也应在32千瓦时/吨左右。但目前TRT平均发电量在32千瓦时/吨左右,有1/3的发电能力没有发挥出来,相关企业应努力提高TRT装置的工作能力。

烧结工序能耗情况。

2017年钢协会员单位烧结工序能耗为48.50kgce/t,比2016年下降0.03kgce/t。烧结工序能耗较低的企业有:新疆八一钢铁38.39kgce/t,萍乡钢铁39.57kgce/t,安钢42.40kgce/t等, 企业能耗最高值达到58.14kgce/t。

据统计,2017年钢协会员单位中有38个单位烧结工序能耗得到降低,能耗降低较多的企业有:首钢水钢降低13.59%,首钢长钢降10.53%,东北特钢降10.37%,太钢降7.89%等。2017年有32个单位烧结工序能耗比2016年有所增加。

焦化工序能耗现状

2017年钢协会员单位统计了41个单位的焦化工序能耗,平均值为99.67kgce/t,比2016年升高2.51kgce/t。能耗指标较好的企业有:鞍钢60.83kgce/t,新钢73.00kgce/t,福建三钢75.07kgce/t等,企业能耗最高值达137.66kgce/t。据统计,2017年有14家企业焦化工序能耗得到下降,下降幅度较大的企业有:鄂钢下降20.19%,新钢下降19.34%,邯钢下降7.79%,宣钢下降6.84%等;但16家企业焦化工序能耗在上升,升幅最大的企业达82.48%。

焦化工序能耗中扣除煤消耗以外,消耗最大的是焦炉或高炉煤气,占能耗的10%左右。煤气消耗量与结焦时间、热工制度的稳定有关。

 

烧结工序节能潜力分析

烧结工序能耗中,固体燃耗约占80%,电力约占13%,点火燃耗约占6.5%,其他约为0.5%。因此,降低固体燃耗是烧结节能工作的重点,此外还有提高烧结工序余热回收利用水平等。2017年,烧结固体燃耗较低的企业有:达钢33.07kg/t,申特钢铁42.93kg/t,新冶钢44.49kg/t,唐钢44.74kg/t等。采取热风烧结和烧结余热回收等措施,也可促进烧结工序能耗降低。

用热空气冷却热烧结矿(烧结设计规范要求生产冷烧结矿),高温空气使锅炉产生高压和中压蒸汽,再进行发电;高温空气可以用于热风烧结,可使烧结工序能耗降低10kgce/t。对于300m2烧结机,可配置12500kW的电站,蒸汽压力4kPa,,温度为425℃,提高发电效率。

高炉工序节能潜力分析。

高炉炼铁用能有78%来自燃料燃烧,19%由热风提供。因此,降低炼铁工序能耗工作的重点是努力降低炼铁燃料比,以及提高热风温度等。理论上,铁矿石还原需要热量9GJ/t~11GJ/t铁,因此,个别高炉出现燃料比或工序能耗数据过低的现象,是不科学的。

炼铁系统应推广应用余能回收利用技术,包括高炉炉顶煤气压差发电技术(TRT)、热风炉烟气余热回收技术等。

TRT发电能力随炉顶煤气压力而变化,一般每吨生铁可发电20kWh~40kWh。采用干法除尘,可提高发电量30%左右。因煤气温度每提高10℃,发电透平机出力可提高3%。最高发电量可达54kWh/t。

高炉鼓风能耗约占炼铁工序能耗10%~15%,采用TRT装置可回收高炉鼓风机能量的30%左右,可降低炼铁工序能耗11kgce/t~18kgce/t。

从技术政策上讲,炉顶压力大于120kPa的高炉均应当有TRT装置。我国已有700多套TRT装置。

热风炉烟气余热回收技术,是用这些余热来预热热风炉烧炉所用的助燃空气和燃烧煤气(简称双预热)。应用此项技术后,可实现单烧高炉煤气条件下,热风温度≥1200℃,工序节能10kgce/t铁。风温提高100℃,高炉炼铁可节焦8kg/t~15kg/t铁。

此外,高炉炼铁应该推广富氧高风温大喷煤技术,可实现高炉喷煤比在200kg/t铁以上。高炉喷吹煤粉是炼铁系统结构优化的中心环节,可以实现节焦增产、环境友好的效果,同时可降低生铁成本。喷煤比达到100kg/t铁以上,可降低吨铁成本60元以上。

高炉炼铁精料技术对节能也有影响。高品位是精料技术的核心,在入炉品位57%左右时,入炉品位提高1%,炼铁燃料比下降1.5%,生铁产量提高2.5%。提高原燃料强度,也可降低炼铁燃料消耗。同时,铁矿石冶金性能要好。

焦化工序节能潜力分析

以某企业焦化工序能源消耗为例,洗精煤占88.68%,煤气消耗占9.2%,蒸汽占1.29%,电力占0.63%。企业采用干法熄焦(CDQ)可节能,因为从焦炉出来的红焦炭(950℃~1050℃)所含显热相当于炼焦生产消耗总热量的35%~40%。采用干法熄焦,可回收红焦显热的80%,吨焦可产生3.9MPa的蒸汽0.45t(先进的可达0.6t)。宝钢干熄焦可降低焦化工序能耗68kgce/t。而且干熄焦的焦炭质量得到提高,热反应性降低10%~13%,M40提高了3%~4%,M10改善0.3%~0.8%;在焦炭质量不变的条件下,焦炉可多配10%~20%弱黏结性煤,可节水0.38t/t焦;高炉使用干熄焦炭,可降低焦比2%,提高产量1%。

采用高压锅炉发电技术,可以使CDQ的发电效率提高10%。其蒸汽压力从5.4kPa升到9.5kPa,蒸汽温度从450℃升高到580℃,并可进一步采用二级蒸汽发电工艺。

加强焦炉热工调节可节能。用焦炉煤气加热时,α值从1.45降到1.2;用高炉煤气加热时,α值从1.25降至1.15后,可节省炼焦能耗5.91kJ/kg~11.82kJ/kg湿煤。

对烟道空气过剩系数进行自动控制,可降10%炼焦能耗。

对焦炉煤气上升管余热进行回收,可回收炼焦用能的37%,是焦化工序第二大的节能项目;目前,尚未大力开展。

来源:中国冶金报社