1 引言
煉鐵系統(tǒng)是焦化、燒結(jié)、煉鐵等工序的總稱。該系統(tǒng)直接消耗的能源占鋼鐵聯(lián)合企業(yè)總能耗的70％左右，是鋼鐵聯(lián)合企業(yè)節(jié)能的重點。同時，由于該系統(tǒng)還產(chǎn)生大量焦爐煤氣、高爐煤氣等二次能源，其利用效果如何不僅直接影響鋼鐵聯(lián)合企業(yè)的能源 (動力)介質(zhì)平衡，而且還影響到企業(yè)的環(huán)境保護工作。因此，降低煉鐵系統(tǒng)能源消耗是鋼鐵聯(lián)合企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的極其重要的方面。
2 武鋼煉鐵系統(tǒng)能源消耗狀況
以武漢鋼鐵(集團)公司(簡稱武鋼)為例，其煉鐵系統(tǒng)2004年共消耗能源為480.36萬t標準煤，占武鋼能源消耗總量的68.69％。其中焦化占7.6％、燒結(jié)占11.5％、煉鐵占49.59％。 禸嫆@唻洎：狆國湠棑倣茭昜蛧 τāńｐāīｆāńɡ.ｃōｍ
武鋼焦化公司現(xiàn)有10座焦爐，其中1、2、4～6號為65孔4.3m焦爐，7～10號及新3號為55孔6m現(xiàn)代化大型焦爐，焦炭設計產(chǎn)能為480萬t／a。除7號、8號焦爐為干法熄焦外，其余均為濕法熄焦。2004年共生產(chǎn)焦炭363.32萬t，工序能耗(標準煤)為146.2kg／t。 本+文`內(nèi).容.來.自：中`國`碳`排*放*交*易^網(wǎng) t a np ai fan g.com
武鋼股份燒結(jié)廠現(xiàn)有4個燒結(jié)車間，共有7臺燒結(jié)機，有效燒結(jié)總面積1530m2，設計產(chǎn)能為1364萬t／a。其中，一燒車間設有4臺75m2燒結(jié)機，燒結(jié)總面積300m2；二燒和四燒車間各設有1臺435 m2燒結(jié)機；三燒車間設有1臺360 m2燒結(jié)機。2004年共生產(chǎn)燒結(jié)礦(入爐量)1012.85萬t，工序能耗(標準煤)為64.2kg／t。 本*文`內(nèi)/容/來/自:中-國-碳^排-放“交|易^網(wǎng)-tan pai fang . c o m
武鋼股份煉鐵廠現(xiàn)有6座高爐，其中1#高爐容積2200 m3，2#高爐容積1536 m3，3#高爐容積1513 m3，4#高爐容積2516 m3，5#和6#高爐容積3200 m3，總?cè)莘e14165m3，設計生產(chǎn)能力為1140萬t／a。2004年共生產(chǎn)生鐵886.1l萬t，工序能耗(標準煤)為488.8kg／t。
十五以來，武鋼煉鐵系統(tǒng)各工序通過節(jié)能技術(shù)進步和加強能源管理，各工序能耗均有不同程度下降。焦化工序能耗(標準煤)由2000年的183.1kg／t下降到2004年的146.2kg／t，降低20.15％；燒結(jié)工序能耗(標準煤)由64.7kg／t下降到64.2kg／t，降低0.77％；煉鐵工序能耗(標準煤)由452.5kg／t下降到448.8kg／t，降低0.82％。武鋼十五以來煉鐵系統(tǒng)各工序能耗情況詳見表1。 內(nèi).容.來.自：中`國`碳#排*放*交*易^網(wǎng) t a np ai f an g.com
煉鐵系統(tǒng)各工序在消耗能源的同時，也產(chǎn)生能源。分析煉鐵系統(tǒng)各工序的能耗結(jié)構(gòu)對促進煉鐵系統(tǒng)節(jié)能工作具有積極的意義。表2列出了武鋼2004年煉鐵系統(tǒng)各工序能源消耗的數(shù)據(jù)。
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由表2可見，降低燃料消耗，特別是固體燃料消耗是煉鐵系統(tǒng)各工序的共同任務，加強回收對降低能耗的作用明顯。
3 武鋼煉鐵系統(tǒng)降低能源消耗的主要措施
十五以來，武鋼煉鐵系統(tǒng)通過開展節(jié)能技術(shù)改造，不斷降低各種能源介質(zhì)消耗和加強余熱余能回收，保證了該系統(tǒng)能源消耗的不斷降低。
3.1 積極開展工藝技術(shù)改造，大力采用節(jié)能新工藝、新技術(shù)
3.1.1 焦化工序的節(jié)能技改 本文@內(nèi)/容/來/自:中-國-碳^排-放-交易&*網(wǎng)-tan pai fang . com
為降低成本，節(jié)約能源，焦化公司積極開展以焦爐大型化為中心的技術(shù)改造工作，3座55孔6m焦爐分別于2003年(新3號焦爐)、2004年(10號焦爐)和2005年(9號焦爐)建成投產(chǎn)。這幾座焦爐均采用了多項節(jié)能環(huán)保技術(shù)，如先進的爐型結(jié)構(gòu)和四大車連鎖技術(shù)；計算機控制爐溫技術(shù)輔助設備采用PLC程序控制，儀表采用DCS系統(tǒng)，計算機編排計劃；熄焦系統(tǒng)采用美鋼聯(lián)低水分熄焦工藝等先進技術(shù)。同時采用裝煤除塵環(huán)保技術(shù)，整個生產(chǎn)系統(tǒng)實現(xiàn)了煙塵控制和廢水的零排放，具有能耗低、焦炭強度高，環(huán)保條件好的優(yōu)點，為降低焦化能耗提供了硬件保證。
3.1.2 燒結(jié)工序的節(jié)能技改
(1)一燒車間2001年3月改造完畢，采用了厚料層－燃料分加－小球燒結(jié)新工藝，料層厚度由420mm提高到600mm，混合料中3mm粒級由50％提高到70％，煤粉外加比例達到70％，使固體燃料消耗明顯下降，由改造前的48.79kg／t礦降低到46.75kg／t礦。 本/文-內(nèi)/容/來/自:中-國-碳-排-放-網(wǎng)-tan pai fang . com
(2)三燒車間于2004年元月改造完畢，將4臺82.5m2的小型燒結(jié)機改成1臺360m2的大型燒結(jié)機，采用了厚料層－燃料分加－小球燒結(jié)新工藝，料層厚度由500mm提高到700mm，混合料中3mm粒級由48％提高到72％，煤粉外加比例達到75％，使固體燃耗下降了2 kg／t礦。另外，三燒還采用余熱回收技術(shù)，回收環(huán)冷機廢氣余熱。 內(nèi)/容/來/自:中-國/碳-排*放^交%易#網(wǎng)-tan p a i fang . com
(3)老二燒車間是引進法國二手設備，雖經(jīng)多次技改，能耗仍高于全廠平均值，產(chǎn)品質(zhì)量也受限制。2003年2月，開始對二燒車間易地大修改造，新建的1臺435m2燒結(jié)機于2004年12月投產(chǎn)，采用鋪底料及添加生石灰的燒結(jié)新工藝，可實現(xiàn)超高料層燒結(jié)，提高燒結(jié)礦產(chǎn)量和質(zhì)量；采用雙斜式點火保溫爐，能耗低，使用壽命長，并消化移植奧鋼聯(lián)的燒結(jié)終點模糊控制技術(shù)，實現(xiàn)燒結(jié)過程全自動化操作。同時該工程還高度重視環(huán)境保護工作，使新二燒粉塵排放濃度由原二燒的100mg／m3降到50 mg／m3，優(yōu)于國家標準。同時，還采用了余熱回收裝置和節(jié)電電機與變壓器等。
3.1.3 煉鐵工序的節(jié)能技改 內(nèi).容.來.自：中`國`碳#排*放*交*易^網(wǎng) t a np ai f an g.com
(1)1號高爐大修改造。對該高爐的擴容改造 (由原來的1386 m3擴為2200 m3)于2001年5月投產(chǎn)。采用了多項具有當今世界先進水平的技術(shù)：如爐底、爐缸采用半石墨碳磚和微孔碳磚的薄爐底技術(shù)，高爐高溫熱風及雙預熱系統(tǒng)，磚壁合一的冷卻壁，軟水密閉循環(huán)聯(lián)合冷卻系統(tǒng)，環(huán)保型冷INBA等。
(2)新建6號高爐。2004年7月投產(chǎn)的6號高爐不僅集中了煉鐵廠其他5座高爐的技術(shù)優(yōu)點，還裝備了爐料分級人爐技術(shù)、銅冷卻壁等11項世界頂級煉鐵技術(shù)。其綜合技術(shù)先進性使武鋼煉鐵廠在國內(nèi)外同行業(yè)中依然處于領(lǐng)先地位，技術(shù)經(jīng)濟指標得到優(yōu)化。
3.2 降低各工序燃料消耗 禸嫆@唻洎：狆國湠棑倣茭昜蛧 τāńｐāīｆāńɡ.ｃōｍ
3.2.1 降低燒結(jié)固體燃料消耗
燒結(jié)固體燃料消耗占該工序能耗的70％以上，降低燒結(jié)固體燃料消耗是燒結(jié)工序節(jié)能的關(guān)鍵。武鋼燒結(jié)通過進行節(jié)能工藝技術(shù)改造，采用厚料層－燃料分加－小球燒結(jié)等新工藝，料層厚度提高到600mm以上，煤粉外加比例達到70％，使固體燃料消耗明顯下降(見表3)。同時，還提高了燒結(jié)礦的質(zhì)量和產(chǎn)量。
3.2.2 降低高爐的焦比和燃料比
高爐煉鐵的能耗主要集中在燃料消耗上。降低焦比和燃料比，不僅直接降低了高爐的燃料消耗，同時還降低了高爐的風耗(風耗也是能耗)。同時，焦比的降低還減少了煉焦的能耗。武鋼煉鐵工序的主要技術(shù)經(jīng)濟指標見表4。
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(1)提高精料水平。十五以來，武鋼通過對煉鐵系統(tǒng)技術(shù)改造，如燒結(jié)機大型化，采用燃料分加、厚料層操作；焦化的4.3m焦爐改為6m焦爐，7號、8號焦爐的干熄焦技術(shù)等均提高了煉鐵的整體精料水平。同時煉鐵加強溝下過篩改造，先后對1～5號高爐篩子進行改造，大大改善了焦炭和燒結(jié)礦的過篩效果，減少了粉末入爐，為高爐強化冶煉，優(yōu)化技術(shù)經(jīng)濟指標，改善煤氣利用打下了基礎。從武鋼近年的入爐鐵份和焦炭質(zhì)量來看，精料水平的提高有利于降低燃料消耗。武鋼的入爐鐵份由2000年的57.93％提高到2004年的59.22％，有效地降低了高爐渣量，改善了高爐的透氣性，為高爐消滅渣口，改用多鐵口出鐵創(chuàng)造了有利條件。焦炭是高爐料柱的骨架，焦炭質(zhì)量好壞直接關(guān)系到高爐技術(shù)經(jīng)濟指標優(yōu)化程度，近年來武鋼焦炭質(zhì)量也有不同程度的改善，焦炭M40由2000年的80.03％提高到2004年的80.46％，上升了0.43％；M10由2000年的7.74％下降到2004年的7.33％，下降了0.41％，給高爐強化冶煉，優(yōu)化用料結(jié)構(gòu)創(chuàng)造了條件。精料水平的提高對降低入爐焦比作用明顯，經(jīng)驗表明，入爐礦品位提高1％，入爐焦比可下降1.5％；焦炭M40提高l％，入爐焦比可下降0.75％；焦炭M10下降1％，入爐焦比可下降2％?？梢?，精料水平提高是武鋼入爐焦比降低的重要因素。 本%文$內(nèi)-容-來-自；中_國_碳|排 放_交-易^網(wǎng)^t an pa i fang . c om
(2)提高風溫。鼓風帶進高爐的熱量能夠100％被利用。提高風溫是最有效、最經(jīng)濟的節(jié)能措施，同時高風溫還是大噴煤量的必要條件。經(jīng)驗表明，風溫提高100℃，入爐焦比可下降約12 kg／t。武鋼通過高爐技改，采用硅磚熱分爐、矩形陶瓷燃燒器、雙預熱、高爐專家系統(tǒng)等技術(shù)，平均風溫水平由2000年的1087℃上升到2004年的1102℃，有效地保證了入爐焦比的降低和煤比的提高。
(3)提高煤比。提高煤比降低焦比可以直接帶來經(jīng)濟效益，同時還可提高風溫，進一步降低燃料比。此外，由于焦比降低，少用了焦炭，還可以減少煉焦的能耗和污染物排放量。武鋼通過采取多種措施，逐步增加高爐噴煤量，煤比由2000年的111.8kg／t鐵提高到2004年的122.4kg／t鐵。目前正在進行的高爐煙煤改造工程，采用中速磨制粉，將實現(xiàn)煙煤與無煙煤混合直接噴吹，可滿足高爐噴煤比達到180～200kg／t鐵的需要。
(4)提高煤氣利用率。經(jīng)驗表明，爐頂煤氣CO2每提高l％，可降低焦比1.2％左右。武鋼近幾年采取措施維持高爐穩(wěn)定順行，運用上下部調(diào)劑手段改善煤氣分布，在保證中心氣流暢通的情況下，采取多點錯層布料方法，適當抑制邊沿氣流，并結(jié)合高風溫、高富氧、大噴吹操作手段強化冶煉，改善煤氣利用，煤氣CO2含量基本在19％以上，個別高爐達到20％。同時還首次在武鋼高爐上實行燒結(jié)礦分級入爐的新工藝。這項新工藝既能保護高爐爐襯及爐體冷卻設備，利于高爐長壽，又能提高煤氣利用率，節(jié)約能源，促進高爐順行高產(chǎn)。
3.2.3 降低燒結(jié)點火能耗消耗
燒結(jié)點火能耗占燒結(jié)工序能耗的4％～10％。努力降低點火能耗是燒結(jié)節(jié)能的重要途徑。武鋼燒結(jié)廠在采用點火新技術(shù)、改進點火器方面做了大量工作，主要有：(1)采用集中點火代替老式的均勻點火。(2)采用低溫低負壓點火。點火溫度由1250℃下降到1100℃左右，點火器下風箱負壓由7000Pa下降為300Pa，點火時間由60s下降為45s，爐內(nèi)壓力由微負壓調(diào)整為微正壓或零壓。(3)用焦爐煤氣代替高、焦爐混合煤氣。(4)研制和使用新型點火、保溫爐和煤氣燒嘴。四個燒結(jié)車間已全部采用雙斜帶式點火爐。(5)利用燒結(jié)熱廢氣作助燃空氣。新建的四燒車間就是利用了部分環(huán)冷機出的熱廢氣作點火助燃空氣。 禸嫆@唻洎：狆國湠棑倣茭昜蛧 τāńｐāīｆāńɡ.ｃōｍ
3.3 降低各工序的動力消耗
3.3.1 降低電力消耗 本+文內(nèi).容.來.自：中`國`碳`排*放*交*易^網(wǎng) ta np ai fan g.com
電力在煉鐵系統(tǒng)能源介質(zhì)消耗中所占比重較大，尤其是燒結(jié)工序，電力消耗僅次于固體燃料消耗。各工序均將降低電耗作為節(jié)能的重點，采取措施降低電能消耗。
除塵風機高壓電機采用變頻軟啟動技術(shù)。原二燒車間煤粉破碎系統(tǒng)、四燒熔劑破碎系統(tǒng)和四燒煤粉破碎系統(tǒng)的除塵電機都屬于間隙作業(yè)，破碎機工作2h破碎的煤或熔劑的數(shù)量就能滿足燒結(jié)機生產(chǎn)8h的數(shù)量。但由于高壓電機不能頻繁啟動，盡管破碎機停了，除塵電機也不能停，因此這些電機70％的時間都是關(guān)風門空轉(zhuǎn)，電能浪費很大。武鋼燒結(jié)廠將其列為重大節(jié)能攻關(guān)項目，選用了美國AB公司新一代的高頻變頻器POWERFLEX700，分別在2002年、2003年實現(xiàn)了上述電機的軟啟動，做到了與破碎生產(chǎn)設備同步開、停。由于消除了電機的空轉(zhuǎn)，因而節(jié)電效果顯著，年節(jié)電量約788萬kWh，節(jié)省電費315萬元。
3.3.2 降低高爐鼓風消耗 內(nèi).容.來.自：中`國*碳-排*放*交*易^網(wǎng) t a npai fa ng.com
高爐鼓風消耗在煉鐵工序能耗中所占比例較大。為改變鼓風機與高爐不匹配的矛盾，武鋼煉鐵廠對鼓風機進行了改造，杜絕了大馬拉小車現(xiàn)象，減少了高爐放風操作，使鼓風消耗由1.500 m3／t下降到1420 m3／t。
3.3.3 降低水耗
武鋼焦化公司是用水大戶，且由于設計原因工業(yè)廢水基本上一次性排入長江，每年達5330萬t，對長江水質(zhì)造成極大污染。為降低水耗和減少污染，武鋼開始興建制冷站工程，該工程用循環(huán)冷卻系統(tǒng)取代現(xiàn)有的冷卻水直排系統(tǒng)，冷卻水循環(huán)率可達95％，不但使焦化公司結(jié)束了使用地下水資源的歷史，同時冷卻水在封閉設備中運行，杜絕了有毒氣體污染大氣。第一期工程于2002年6月竣工投產(chǎn)，每年可為武鋼焦化公司節(jié)約使用長江水和地下水資源費用1500萬元，并實現(xiàn)對長江工業(yè)冷卻廢水的零排放。
燒結(jié)廠在水箱上安裝自動水位控制裝置，減少或消除水的溢流。2003年該廠在二燒、四燒及廠辦公樓等十個水箱上安裝了性能較好的水位控制儀，基本上消除了水的溢流，使全廠水的單耗下降了0.08t／t礦。
3.4 加強各工序余熱余能回收
3.4.1 采用干熄焦(CDQ)技術(shù)
焦炭出爐時溫度為1000～1050℃，其顯熱占煉焦加熱所耗熱量的45％左右。傳統(tǒng)的濕法熄焦，不僅紅焦顯熱全部損失，而且大量耗水，污染環(huán)境。干法熄焦是用惰性氣體將紅焦熄滅，同時惰性氣體被加熱，然后將惰性氣體中的熱量回收用以生產(chǎn)蒸汽和發(fā)電。它不僅可以回收熱量，而且可以節(jié)水和避免濕法熄焦造成的環(huán)境污染。更值得重視的是它可以改善焦炭質(zhì)量。根據(jù)日本、前蘇聯(lián)、前聯(lián)邦德國等國的檢測和實踐，焦炭的M40可提高2％～8％，M10可降低0.5％～1.0％，高爐焦比降低2％～4％，高爐生產(chǎn)能力提高1％～3％。 夲呅內(nèi)傛萊源?。骇鎲┨?排*放^鮫*易-網(wǎng) τā ńｐāīｆāńɡ.ｃōｍ
武鋼焦化公司7號、8號焦爐采用了干熄焦工藝，新建了一座140t／h干熄焦裝置，一座70t／h鍋爐及3000kW汽輪機組，年發(fā)電可達2360萬kWh，年產(chǎn)蒸汽38萬t。是我國目前最大的一套干熄焦裝置，是國務院發(fā)改委引進、消化、吸收干熄焦技術(shù)一條龍工程的牽頭項目，也是國家重點節(jié)能示范項目，從新日鐵引進的工藝技術(shù)，投資2億余元。這一裝置于2003年12月一次性投紅焦成功。干熄焦裝置從2004年9月份開始達產(chǎn)，焦炭干熄率均突破93％大關(guān)，節(jié)能和環(huán)保成效明顯，尤其是焦炭M40提高3％，M10降低0.47％，為保證高爐穩(wěn)定順行，提高生鐵產(chǎn)量、質(zhì)量，降低焦比，提供了良好的燃料條件。2004年CDQ裝置共回收蒸汽35萬t，供焦化公司內(nèi)部使用，今年4月已開始發(fā)電。
3.4.2 回收燒結(jié)煙氣和冷卻風余熱 本+文+內(nèi)/容/來/自:中-國-碳-排-放（交—易^網(wǎng)-tan pai fang . com
煙氣和冷卻風帶走的顯熱約占燒結(jié)能耗的20％以上，應采取措施加以回收。武鋼燒結(jié)廠三燒車間采用了余熱回收技術(shù)，在環(huán)冷機入口處安裝余熱鍋爐裝置，利用環(huán)冷熱廢氣產(chǎn)生蒸汽，自產(chǎn)蒸汽量可達10t／h，用于預熱燒結(jié)混合料，使料溫提高了15℃左右，燒結(jié)機臺時產(chǎn)量增加了8～10t，各項能源單耗都有明顯降低。四燒車間利用了部分環(huán)冷機出的熱廢氣作點火助燃空氣。新二燒車間也采用了余熱回收裝置，在環(huán)冷機人口處安裝余熱鍋爐裝置，利用環(huán)冷熱廢氣產(chǎn)生蒸汽，自產(chǎn)蒸汽18t／h，用于預熱燒結(jié)混合料。
3.4.3 回收熱風爐煙氣余熱
回收熱風爐煙氣余熱來預熱燒熱風爐的助燃空氣和煤氣，既回收了煙氣中的熱量，又可部分地彌補煤氣熱值低的缺陷，提高高爐風溫。武鋼煉鐵工序的1號、2號、6號高爐熱風爐煤氣和空氣雙預熱技術(shù)，其他高爐也采用了熱風爐煙氣余熱技術(shù)，保證了高爐風溫的提高。
3.4.4 采用高爐爐頂煤氣余壓發(fā)電(TRT)技術(shù)
高爐爐頂余壓發(fā)電技術(shù)，就是利用爐頂煤氣剩余壓力使氣體在透平內(nèi)膨脹做功，推動透平轉(zhuǎn)動，帶動發(fā)電機發(fā)電。目前，武鋼的6座高爐全部采用高爐爐頂煤氣余壓發(fā)電(TRT)技術(shù)，TRT發(fā)電量逐年提高(見表5)。 本+文內(nèi).容.來.自：中`國`碳`排*放*交*易^網(wǎng) ta np ai fan g.com
3.5 強化節(jié)能管理工作
3.5.1 不斷提高職工的節(jié)能意識，強化三級節(jié)能管理網(wǎng)絡
十五以來，武鋼煉鐵系統(tǒng)各單位積極參加集團公司組織的節(jié)能宣傳活動，大力宣傳節(jié)能降耗、降低成本的重要性和緊迫性，使廣大職工節(jié)能的自覺性、主動性和責任感不斷提高。同時，各單位還始終堅持不斷完善和強化節(jié)能管理的領(lǐng)導機構(gòu)和管理體系。建立了以廠長(經(jīng)理)或主管副廠長(副經(jīng)理)為主任、主要車間(科室)領(lǐng)導為成員的節(jié)能管理委員會，在各車間成立相應的節(jié)能領(lǐng)導小組，在班組設立節(jié)能小組，構(gòu)成三級節(jié)能網(wǎng)絡，為促進節(jié)能工作的開展提供了組織保證。
3.5.2 加強能源動態(tài)控制和管理
為強化節(jié)能工作，煉鐵系統(tǒng)各單位均采取措施加強能源動態(tài)控制和管理。各單位堅持每月一次總分析制度，將能耗情況及時通報給生產(chǎn)技術(shù)部門，不斷加強能源的綜合動態(tài)管理。 內(nèi)/容/來/自:中-國/碳-排*放^交%易#網(wǎng)-tan p a i fang . com
3.5.3 開展能耗指標對標挖潛活動和強化經(jīng)濟責任制考核
近年來，煉鐵系統(tǒng)各單位堅持開展能耗指標對標挖潛活動，通過與寶鋼等國內(nèi)外先進企業(yè)的能耗指標對比，找出各自的能耗指標差距，并制定趕超措施，不斷降低工序能耗。同時，各單位均制定了能耗經(jīng)濟責任制，將各能源介質(zhì)消耗指標下達給主管科室，主管科室進一步將這些指標細化分解到車間(科室)、班組，層層分解，嚴格考核，使能耗指標與各用能單位的經(jīng)濟利益掛鉤，充分調(diào)動各崗位職工的節(jié)能積極性。
4 結(jié)語 內(nèi)/容/來/自:中-國-碳-排-放*交…易-網(wǎng)-tan pai fang . com
武鋼煉鐵系統(tǒng)各工序通過節(jié)能技術(shù)改造，降低燃料和動力消耗，加強余熱余能回收，以及強化節(jié)能管理工作，各工序能源消耗逐年降低，從而保證了生鐵成本的降低和武鋼市場競爭力的提高，為實現(xiàn)武鋼的可持續(xù)發(fā)展作出了積極的貢獻。
煉鐵系統(tǒng)是焦化、燒結(jié)、煉鐵等工序的總稱。該系統(tǒng)直接消耗的能源占鋼鐵聯(lián)合企業(yè)總能耗的70％左右，是鋼鐵聯(lián)合企業(yè)節(jié)能的重點。同時，由于該系統(tǒng)還產(chǎn)生大量焦爐煤氣、高爐煤氣等二次能源，其利用效果如何不僅直接影響鋼鐵聯(lián)合企業(yè)的能源 (動力)介質(zhì)平衡，而且還影響到企業(yè)的環(huán)境保護工作。因此，降低煉鐵系統(tǒng)能源消耗是鋼鐵聯(lián)合企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的極其重要的方面。
2 武鋼煉鐵系統(tǒng)能源消耗狀況
以武漢鋼鐵(集團)公司(簡稱武鋼)為例，其煉鐵系統(tǒng)2004年共消耗能源為480.36萬t標準煤，占武鋼能源消耗總量的68.69％。其中焦化占7.6％、燒結(jié)占11.5％、煉鐵占49.59％。 禸嫆@唻洎：狆國湠棑倣茭昜蛧 τāńｐāīｆāńɡ.ｃōｍ
武鋼焦化公司現(xiàn)有10座焦爐，其中1、2、4～6號為65孔4.3m焦爐，7～10號及新3號為55孔6m現(xiàn)代化大型焦爐，焦炭設計產(chǎn)能為480萬t／a。除7號、8號焦爐為干法熄焦外，其余均為濕法熄焦。2004年共生產(chǎn)焦炭363.32萬t，工序能耗(標準煤)為146.2kg／t。 本+文`內(nèi).容.來.自：中`國`碳`排*放*交*易^網(wǎng) t a np ai fan g.com
武鋼股份燒結(jié)廠現(xiàn)有4個燒結(jié)車間，共有7臺燒結(jié)機，有效燒結(jié)總面積1530m2，設計產(chǎn)能為1364萬t／a。其中，一燒車間設有4臺75m2燒結(jié)機，燒結(jié)總面積300m2；二燒和四燒車間各設有1臺435 m2燒結(jié)機；三燒車間設有1臺360 m2燒結(jié)機。2004年共生產(chǎn)燒結(jié)礦(入爐量)1012.85萬t，工序能耗(標準煤)為64.2kg／t。 本*文`內(nèi)/容/來/自:中-國-碳^排-放“交|易^網(wǎng)-tan pai fang . c o m
武鋼股份煉鐵廠現(xiàn)有6座高爐，其中1#高爐容積2200 m3，2#高爐容積1536 m3，3#高爐容積1513 m3，4#高爐容積2516 m3，5#和6#高爐容積3200 m3，總?cè)莘e14165m3，設計生產(chǎn)能力為1140萬t／a。2004年共生產(chǎn)生鐵886.1l萬t，工序能耗(標準煤)為488.8kg／t。
十五以來，武鋼煉鐵系統(tǒng)各工序通過節(jié)能技術(shù)進步和加強能源管理，各工序能耗均有不同程度下降。焦化工序能耗(標準煤)由2000年的183.1kg／t下降到2004年的146.2kg／t，降低20.15％；燒結(jié)工序能耗(標準煤)由64.7kg／t下降到64.2kg／t，降低0.77％；煉鐵工序能耗(標準煤)由452.5kg／t下降到448.8kg／t，降低0.82％。武鋼十五以來煉鐵系統(tǒng)各工序能耗情況詳見表1。 內(nèi).容.來.自：中`國`碳#排*放*交*易^網(wǎng) t a np ai f an g.com
煉鐵系統(tǒng)各工序在消耗能源的同時，也產(chǎn)生能源。分析煉鐵系統(tǒng)各工序的能耗結(jié)構(gòu)對促進煉鐵系統(tǒng)節(jié)能工作具有積極的意義。表2列出了武鋼2004年煉鐵系統(tǒng)各工序能源消耗的數(shù)據(jù)。
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由表2可見，降低燃料消耗，特別是固體燃料消耗是煉鐵系統(tǒng)各工序的共同任務，加強回收對降低能耗的作用明顯。
3 武鋼煉鐵系統(tǒng)降低能源消耗的主要措施
十五以來，武鋼煉鐵系統(tǒng)通過開展節(jié)能技術(shù)改造，不斷降低各種能源介質(zhì)消耗和加強余熱余能回收，保證了該系統(tǒng)能源消耗的不斷降低。
3.1 積極開展工藝技術(shù)改造，大力采用節(jié)能新工藝、新技術(shù)
3.1.1 焦化工序的節(jié)能技改 本文@內(nèi)/容/來/自:中-國-碳^排-放-交易&*網(wǎng)-tan pai fang . com
為降低成本，節(jié)約能源，焦化公司積極開展以焦爐大型化為中心的技術(shù)改造工作，3座55孔6m焦爐分別于2003年(新3號焦爐)、2004年(10號焦爐)和2005年(9號焦爐)建成投產(chǎn)。這幾座焦爐均采用了多項節(jié)能環(huán)保技術(shù)，如先進的爐型結(jié)構(gòu)和四大車連鎖技術(shù)；計算機控制爐溫技術(shù)輔助設備采用PLC程序控制，儀表采用DCS系統(tǒng)，計算機編排計劃；熄焦系統(tǒng)采用美鋼聯(lián)低水分熄焦工藝等先進技術(shù)。同時采用裝煤除塵環(huán)保技術(shù)，整個生產(chǎn)系統(tǒng)實現(xiàn)了煙塵控制和廢水的零排放，具有能耗低、焦炭強度高，環(huán)保條件好的優(yōu)點，為降低焦化能耗提供了硬件保證。
3.1.2 燒結(jié)工序的節(jié)能技改
(1)一燒車間2001年3月改造完畢，采用了厚料層－燃料分加－小球燒結(jié)新工藝，料層厚度由420mm提高到600mm，混合料中3mm粒級由50％提高到70％，煤粉外加比例達到70％，使固體燃料消耗明顯下降，由改造前的48.79kg／t礦降低到46.75kg／t礦。 本/文-內(nèi)/容/來/自:中-國-碳-排-放-網(wǎng)-tan pai fang . com
(2)三燒車間于2004年元月改造完畢，將4臺82.5m2的小型燒結(jié)機改成1臺360m2的大型燒結(jié)機，采用了厚料層－燃料分加－小球燒結(jié)新工藝，料層厚度由500mm提高到700mm，混合料中3mm粒級由48％提高到72％，煤粉外加比例達到75％，使固體燃耗下降了2 kg／t礦。另外，三燒還采用余熱回收技術(shù)，回收環(huán)冷機廢氣余熱。 內(nèi)/容/來/自:中-國/碳-排*放^交%易#網(wǎng)-tan p a i fang . com
(3)老二燒車間是引進法國二手設備，雖經(jīng)多次技改，能耗仍高于全廠平均值，產(chǎn)品質(zhì)量也受限制。2003年2月，開始對二燒車間易地大修改造，新建的1臺435m2燒結(jié)機于2004年12月投產(chǎn)，采用鋪底料及添加生石灰的燒結(jié)新工藝，可實現(xiàn)超高料層燒結(jié)，提高燒結(jié)礦產(chǎn)量和質(zhì)量；采用雙斜式點火保溫爐，能耗低，使用壽命長，并消化移植奧鋼聯(lián)的燒結(jié)終點模糊控制技術(shù)，實現(xiàn)燒結(jié)過程全自動化操作。同時該工程還高度重視環(huán)境保護工作，使新二燒粉塵排放濃度由原二燒的100mg／m3降到50 mg／m3，優(yōu)于國家標準。同時，還采用了余熱回收裝置和節(jié)電電機與變壓器等。
3.1.3 煉鐵工序的節(jié)能技改 內(nèi).容.來.自：中`國`碳#排*放*交*易^網(wǎng) t a np ai f an g.com
(1)1號高爐大修改造。對該高爐的擴容改造 (由原來的1386 m3擴為2200 m3)于2001年5月投產(chǎn)。采用了多項具有當今世界先進水平的技術(shù)：如爐底、爐缸采用半石墨碳磚和微孔碳磚的薄爐底技術(shù)，高爐高溫熱風及雙預熱系統(tǒng)，磚壁合一的冷卻壁，軟水密閉循環(huán)聯(lián)合冷卻系統(tǒng)，環(huán)保型冷INBA等。
(2)新建6號高爐。2004年7月投產(chǎn)的6號高爐不僅集中了煉鐵廠其他5座高爐的技術(shù)優(yōu)點，還裝備了爐料分級人爐技術(shù)、銅冷卻壁等11項世界頂級煉鐵技術(shù)。其綜合技術(shù)先進性使武鋼煉鐵廠在國內(nèi)外同行業(yè)中依然處于領(lǐng)先地位，技術(shù)經(jīng)濟指標得到優(yōu)化。
3.2 降低各工序燃料消耗 禸嫆@唻洎：狆國湠棑倣茭昜蛧 τāńｐāīｆāńɡ.ｃōｍ
3.2.1 降低燒結(jié)固體燃料消耗
燒結(jié)固體燃料消耗占該工序能耗的70％以上，降低燒結(jié)固體燃料消耗是燒結(jié)工序節(jié)能的關(guān)鍵。武鋼燒結(jié)通過進行節(jié)能工藝技術(shù)改造，采用厚料層－燃料分加－小球燒結(jié)等新工藝，料層厚度提高到600mm以上，煤粉外加比例達到70％，使固體燃料消耗明顯下降(見表3)。同時，還提高了燒結(jié)礦的質(zhì)量和產(chǎn)量。
3.2.2 降低高爐的焦比和燃料比
高爐煉鐵的能耗主要集中在燃料消耗上。降低焦比和燃料比，不僅直接降低了高爐的燃料消耗，同時還降低了高爐的風耗(風耗也是能耗)。同時，焦比的降低還減少了煉焦的能耗。武鋼煉鐵工序的主要技術(shù)經(jīng)濟指標見表4。
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(1)提高精料水平。十五以來，武鋼通過對煉鐵系統(tǒng)技術(shù)改造，如燒結(jié)機大型化，采用燃料分加、厚料層操作；焦化的4.3m焦爐改為6m焦爐，7號、8號焦爐的干熄焦技術(shù)等均提高了煉鐵的整體精料水平。同時煉鐵加強溝下過篩改造，先后對1～5號高爐篩子進行改造，大大改善了焦炭和燒結(jié)礦的過篩效果，減少了粉末入爐，為高爐強化冶煉，優(yōu)化技術(shù)經(jīng)濟指標，改善煤氣利用打下了基礎。從武鋼近年的入爐鐵份和焦炭質(zhì)量來看，精料水平的提高有利于降低燃料消耗。武鋼的入爐鐵份由2000年的57.93％提高到2004年的59.22％，有效地降低了高爐渣量，改善了高爐的透氣性，為高爐消滅渣口，改用多鐵口出鐵創(chuàng)造了有利條件。焦炭是高爐料柱的骨架，焦炭質(zhì)量好壞直接關(guān)系到高爐技術(shù)經(jīng)濟指標優(yōu)化程度，近年來武鋼焦炭質(zhì)量也有不同程度的改善，焦炭M40由2000年的80.03％提高到2004年的80.46％，上升了0.43％；M10由2000年的7.74％下降到2004年的7.33％，下降了0.41％，給高爐強化冶煉，優(yōu)化用料結(jié)構(gòu)創(chuàng)造了條件。精料水平的提高對降低入爐焦比作用明顯，經(jīng)驗表明，入爐礦品位提高1％，入爐焦比可下降1.5％；焦炭M40提高l％，入爐焦比可下降0.75％；焦炭M10下降1％，入爐焦比可下降2％?？梢?，精料水平提高是武鋼入爐焦比降低的重要因素。 本%文$內(nèi)-容-來-自；中_國_碳|排 放_交-易^網(wǎng)^t an pa i fang . c om
(2)提高風溫。鼓風帶進高爐的熱量能夠100％被利用。提高風溫是最有效、最經(jīng)濟的節(jié)能措施，同時高風溫還是大噴煤量的必要條件。經(jīng)驗表明，風溫提高100℃，入爐焦比可下降約12 kg／t。武鋼通過高爐技改，采用硅磚熱分爐、矩形陶瓷燃燒器、雙預熱、高爐專家系統(tǒng)等技術(shù)，平均風溫水平由2000年的1087℃上升到2004年的1102℃，有效地保證了入爐焦比的降低和煤比的提高。
(3)提高煤比。提高煤比降低焦比可以直接帶來經(jīng)濟效益，同時還可提高風溫，進一步降低燃料比。此外，由于焦比降低，少用了焦炭，還可以減少煉焦的能耗和污染物排放量。武鋼通過采取多種措施，逐步增加高爐噴煤量，煤比由2000年的111.8kg／t鐵提高到2004年的122.4kg／t鐵。目前正在進行的高爐煙煤改造工程，采用中速磨制粉，將實現(xiàn)煙煤與無煙煤混合直接噴吹，可滿足高爐噴煤比達到180～200kg／t鐵的需要。
(4)提高煤氣利用率。經(jīng)驗表明，爐頂煤氣CO2每提高l％，可降低焦比1.2％左右。武鋼近幾年采取措施維持高爐穩(wěn)定順行，運用上下部調(diào)劑手段改善煤氣分布，在保證中心氣流暢通的情況下，采取多點錯層布料方法，適當抑制邊沿氣流，并結(jié)合高風溫、高富氧、大噴吹操作手段強化冶煉，改善煤氣利用，煤氣CO2含量基本在19％以上，個別高爐達到20％。同時還首次在武鋼高爐上實行燒結(jié)礦分級入爐的新工藝。這項新工藝既能保護高爐爐襯及爐體冷卻設備，利于高爐長壽，又能提高煤氣利用率，節(jié)約能源，促進高爐順行高產(chǎn)。
3.2.3 降低燒結(jié)點火能耗消耗
燒結(jié)點火能耗占燒結(jié)工序能耗的4％～10％。努力降低點火能耗是燒結(jié)節(jié)能的重要途徑。武鋼燒結(jié)廠在采用點火新技術(shù)、改進點火器方面做了大量工作，主要有：(1)采用集中點火代替老式的均勻點火。(2)采用低溫低負壓點火。點火溫度由1250℃下降到1100℃左右，點火器下風箱負壓由7000Pa下降為300Pa，點火時間由60s下降為45s，爐內(nèi)壓力由微負壓調(diào)整為微正壓或零壓。(3)用焦爐煤氣代替高、焦爐混合煤氣。(4)研制和使用新型點火、保溫爐和煤氣燒嘴。四個燒結(jié)車間已全部采用雙斜帶式點火爐。(5)利用燒結(jié)熱廢氣作助燃空氣。新建的四燒車間就是利用了部分環(huán)冷機出的熱廢氣作點火助燃空氣。 禸嫆@唻洎：狆國湠棑倣茭昜蛧 τāńｐāīｆāńɡ.ｃōｍ
3.3 降低各工序的動力消耗
3.3.1 降低電力消耗 本+文內(nèi).容.來.自：中`國`碳`排*放*交*易^網(wǎng) ta np ai fan g.com
電力在煉鐵系統(tǒng)能源介質(zhì)消耗中所占比重較大，尤其是燒結(jié)工序，電力消耗僅次于固體燃料消耗。各工序均將降低電耗作為節(jié)能的重點，采取措施降低電能消耗。
除塵風機高壓電機采用變頻軟啟動技術(shù)。原二燒車間煤粉破碎系統(tǒng)、四燒熔劑破碎系統(tǒng)和四燒煤粉破碎系統(tǒng)的除塵電機都屬于間隙作業(yè)，破碎機工作2h破碎的煤或熔劑的數(shù)量就能滿足燒結(jié)機生產(chǎn)8h的數(shù)量。但由于高壓電機不能頻繁啟動，盡管破碎機停了，除塵電機也不能停，因此這些電機70％的時間都是關(guān)風門空轉(zhuǎn)，電能浪費很大。武鋼燒結(jié)廠將其列為重大節(jié)能攻關(guān)項目，選用了美國AB公司新一代的高頻變頻器POWERFLEX700，分別在2002年、2003年實現(xiàn)了上述電機的軟啟動，做到了與破碎生產(chǎn)設備同步開、停。由于消除了電機的空轉(zhuǎn)，因而節(jié)電效果顯著，年節(jié)電量約788萬kWh，節(jié)省電費315萬元。
3.3.2 降低高爐鼓風消耗 內(nèi).容.來.自：中`國*碳-排*放*交*易^網(wǎng) t a npai fa ng.com
高爐鼓風消耗在煉鐵工序能耗中所占比例較大。為改變鼓風機與高爐不匹配的矛盾，武鋼煉鐵廠對鼓風機進行了改造，杜絕了大馬拉小車現(xiàn)象，減少了高爐放風操作，使鼓風消耗由1.500 m3／t下降到1420 m3／t。
3.3.3 降低水耗
武鋼焦化公司是用水大戶，且由于設計原因工業(yè)廢水基本上一次性排入長江，每年達5330萬t，對長江水質(zhì)造成極大污染。為降低水耗和減少污染，武鋼開始興建制冷站工程，該工程用循環(huán)冷卻系統(tǒng)取代現(xiàn)有的冷卻水直排系統(tǒng)，冷卻水循環(huán)率可達95％，不但使焦化公司結(jié)束了使用地下水資源的歷史，同時冷卻水在封閉設備中運行，杜絕了有毒氣體污染大氣。第一期工程于2002年6月竣工投產(chǎn)，每年可為武鋼焦化公司節(jié)約使用長江水和地下水資源費用1500萬元，并實現(xiàn)對長江工業(yè)冷卻廢水的零排放。
燒結(jié)廠在水箱上安裝自動水位控制裝置，減少或消除水的溢流。2003年該廠在二燒、四燒及廠辦公樓等十個水箱上安裝了性能較好的水位控制儀，基本上消除了水的溢流，使全廠水的單耗下降了0.08t／t礦。
3.4 加強各工序余熱余能回收
3.4.1 采用干熄焦(CDQ)技術(shù)
焦炭出爐時溫度為1000～1050℃，其顯熱占煉焦加熱所耗熱量的45％左右。傳統(tǒng)的濕法熄焦，不僅紅焦顯熱全部損失，而且大量耗水，污染環(huán)境。干法熄焦是用惰性氣體將紅焦熄滅，同時惰性氣體被加熱，然后將惰性氣體中的熱量回收用以生產(chǎn)蒸汽和發(fā)電。它不僅可以回收熱量，而且可以節(jié)水和避免濕法熄焦造成的環(huán)境污染。更值得重視的是它可以改善焦炭質(zhì)量。根據(jù)日本、前蘇聯(lián)、前聯(lián)邦德國等國的檢測和實踐，焦炭的M40可提高2％～8％，M10可降低0.5％～1.0％，高爐焦比降低2％～4％，高爐生產(chǎn)能力提高1％～3％。 夲呅內(nèi)傛萊源?。骇鎲┨?排*放^鮫*易-網(wǎng) τā ńｐāīｆāńɡ.ｃōｍ
武鋼焦化公司7號、8號焦爐采用了干熄焦工藝，新建了一座140t／h干熄焦裝置，一座70t／h鍋爐及3000kW汽輪機組，年發(fā)電可達2360萬kWh，年產(chǎn)蒸汽38萬t。是我國目前最大的一套干熄焦裝置，是國務院發(fā)改委引進、消化、吸收干熄焦技術(shù)一條龍工程的牽頭項目，也是國家重點節(jié)能示范項目，從新日鐵引進的工藝技術(shù)，投資2億余元。這一裝置于2003年12月一次性投紅焦成功。干熄焦裝置從2004年9月份開始達產(chǎn)，焦炭干熄率均突破93％大關(guān)，節(jié)能和環(huán)保成效明顯，尤其是焦炭M40提高3％，M10降低0.47％，為保證高爐穩(wěn)定順行，提高生鐵產(chǎn)量、質(zhì)量，降低焦比，提供了良好的燃料條件。2004年CDQ裝置共回收蒸汽35萬t，供焦化公司內(nèi)部使用，今年4月已開始發(fā)電。
3.4.2 回收燒結(jié)煙氣和冷卻風余熱 本+文+內(nèi)/容/來/自:中-國-碳-排-放（交—易^網(wǎng)-tan pai fang . com
煙氣和冷卻風帶走的顯熱約占燒結(jié)能耗的20％以上，應采取措施加以回收。武鋼燒結(jié)廠三燒車間采用了余熱回收技術(shù)，在環(huán)冷機入口處安裝余熱鍋爐裝置，利用環(huán)冷熱廢氣產(chǎn)生蒸汽，自產(chǎn)蒸汽量可達10t／h，用于預熱燒結(jié)混合料，使料溫提高了15℃左右，燒結(jié)機臺時產(chǎn)量增加了8～10t，各項能源單耗都有明顯降低。四燒車間利用了部分環(huán)冷機出的熱廢氣作點火助燃空氣。新二燒車間也采用了余熱回收裝置，在環(huán)冷機人口處安裝余熱鍋爐裝置，利用環(huán)冷熱廢氣產(chǎn)生蒸汽，自產(chǎn)蒸汽18t／h，用于預熱燒結(jié)混合料。
3.4.3 回收熱風爐煙氣余熱
回收熱風爐煙氣余熱來預熱燒熱風爐的助燃空氣和煤氣，既回收了煙氣中的熱量，又可部分地彌補煤氣熱值低的缺陷，提高高爐風溫。武鋼煉鐵工序的1號、2號、6號高爐熱風爐煤氣和空氣雙預熱技術(shù)，其他高爐也采用了熱風爐煙氣余熱技術(shù)，保證了高爐風溫的提高。
3.4.4 采用高爐爐頂煤氣余壓發(fā)電(TRT)技術(shù)
高爐爐頂余壓發(fā)電技術(shù)，就是利用爐頂煤氣剩余壓力使氣體在透平內(nèi)膨脹做功，推動透平轉(zhuǎn)動，帶動發(fā)電機發(fā)電。目前，武鋼的6座高爐全部采用高爐爐頂煤氣余壓發(fā)電(TRT)技術(shù)，TRT發(fā)電量逐年提高(見表5)。 本+文內(nèi).容.來.自：中`國`碳`排*放*交*易^網(wǎng) ta np ai fan g.com
3.5 強化節(jié)能管理工作
3.5.1 不斷提高職工的節(jié)能意識，強化三級節(jié)能管理網(wǎng)絡
十五以來，武鋼煉鐵系統(tǒng)各單位積極參加集團公司組織的節(jié)能宣傳活動，大力宣傳節(jié)能降耗、降低成本的重要性和緊迫性，使廣大職工節(jié)能的自覺性、主動性和責任感不斷提高。同時，各單位還始終堅持不斷完善和強化節(jié)能管理的領(lǐng)導機構(gòu)和管理體系。建立了以廠長(經(jīng)理)或主管副廠長(副經(jīng)理)為主任、主要車間(科室)領(lǐng)導為成員的節(jié)能管理委員會，在各車間成立相應的節(jié)能領(lǐng)導小組，在班組設立節(jié)能小組，構(gòu)成三級節(jié)能網(wǎng)絡，為促進節(jié)能工作的開展提供了組織保證。
3.5.2 加強能源動態(tài)控制和管理
為強化節(jié)能工作，煉鐵系統(tǒng)各單位均采取措施加強能源動態(tài)控制和管理。各單位堅持每月一次總分析制度，將能耗情況及時通報給生產(chǎn)技術(shù)部門，不斷加強能源的綜合動態(tài)管理。 內(nèi)/容/來/自:中-國/碳-排*放^交%易#網(wǎng)-tan p a i fang . com
3.5.3 開展能耗指標對標挖潛活動和強化經(jīng)濟責任制考核
近年來，煉鐵系統(tǒng)各單位堅持開展能耗指標對標挖潛活動，通過與寶鋼等國內(nèi)外先進企業(yè)的能耗指標對比，找出各自的能耗指標差距，并制定趕超措施，不斷降低工序能耗。同時，各單位均制定了能耗經(jīng)濟責任制，將各能源介質(zhì)消耗指標下達給主管科室，主管科室進一步將這些指標細化分解到車間(科室)、班組，層層分解，嚴格考核，使能耗指標與各用能單位的經(jīng)濟利益掛鉤，充分調(diào)動各崗位職工的節(jié)能積極性。
4 結(jié)語 內(nèi)/容/來/自:中-國-碳-排-放*交…易-網(wǎng)-tan pai fang . com
武鋼煉鐵系統(tǒng)各工序通過節(jié)能技術(shù)改造，降低燃料和動力消耗，加強余熱余能回收，以及強化節(jié)能管理工作，各工序能源消耗逐年降低，從而保證了生鐵成本的降低和武鋼市場競爭力的提高，為實現(xiàn)武鋼的可持續(xù)發(fā)展作出了積極的貢獻。
