我国钢铁工业节能潜力分析

        内容提示：在钢铁生产的高温物料流程中，各种工业炉窑的热效率均低于70%。五个中高温平台保温设施不完善，大量热能散失; 五个降温期中有三个降温过程的绝大部分热量未回收，两个过程的热量进行了回收; 其中焦炭的热量通过CDQ 得到了有效回收，而烧结矿、球团矿热回收效率低，冶金渣的热量几乎未进行有效回收。整个流程中近70%的能源处于散失状态。

        中国钢铁工业的节能降耗发展历程，大致经历了三个阶段。每15 年出现一次周期性变化，每次的能耗曲线均呈“滑梯式”下降走势。第一个15 年，主要着重第一、二载能体的工序节能、单体设备节能;第二个15 年，主要着重以流程优化为主的系统节能，包括连铸、喷煤、一火成材等新工艺，以及淘汰落后工艺及装备，采用能源的“梯级利用、高效转化”等措施; 分析下一个15 年应是能源高效转化，能量流智能调控、集成匹配优化，以能源价值最大化为目标的能源结构、用能方式系统优化的新阶段。

        2012-2016年中国钢铁行业市场调研与投资战略咨询报告

        我国钢铁企业流程节能潜力分析：

        在钢铁生产的高温物料流程中，各种工业炉窑的热效率均低于70%。五个中高温平台保温设施不完善，大量热能散失; 五个降温期中有三个降温过程的绝大部分热量未回收，两个过程的热量进行了回收; 其中焦炭的热量通过CDQ 得到了有效回收，而烧结矿、球团矿热回收效率低，冶金渣的热量几乎未进行有效回收。整个流程中近70%的能源处于散失状态。

        从能源转化功能的角度，系统分析钢铁流程中的能量流代谢过程，可以发现能源利用的潜力依然很大: 冶金生产过程中消耗的有效能量仅占28. 3%，而转化为余热余能的占71. 7%，达到14. 34GJ /t，折合490kgce /t。过去，国内钢铁企业关注工序能耗的下降，特别是一、二类载能体单耗的下降，也关注了过程余热余能的回收利用，但在余热余能的高效转化、余热余能回收的高效利用方面关注度不够，潜力依然很大。

        据对国内20 家有代表性的钢铁企业余热余能资源回收利用情况进行调查，2005 年这些企业余热资源平均回收率为25. 8%，其中产品显热回收率为50. 04%， 烟气显热回收率为14. 92%，冷却水的显热回收率只有1. 90%，各种渣的显热回收率仅为1. 59%。而国外先进国家对余热余能资源( 包括副产煤气) 的回收率已达到90%以上，如日本新日铁达到了92%。

        分析影响节能的主要因素包括以下几点:

        ( 1) 长期以来，人们一直关注钢铁流程中产品形成技术的开发和主流程的资源保证及管理，而较忽视产品形成过程中能质转化价值及技术的开发和管理，忽视能质转化及传递、使用过程的耦合匹配。恰恰是这些能质转化技术直接涉及资源、能源的高效利用和转化，因而造成过程运行成本高、效率低、污染重，其实质是资源、能源的流失。

        ( 2) 钢铁流程各生产工序基本上都是余热余能的阈值工序，在工序无热“阱”，工序回收的余热余能效率低，且数量不足。

        ( 3) 钢铁企业余热余能资源载体多样、分布分散、衰变快、不可储存、稳定性差、数量和质量差别大，集中回收利用难度大。

        ( 4) 钢铁企业传统的余热余能回收方式忽视回收能的质量，以低参数热风、热水、蒸汽等为工质，回收效率低，且受能量品质低、衰变快、不稳定、用户不匹配等因素影响，能源利用效率低，甚至造成回收后又放散的无效状态。

        ( 5) 钢铁企业以钢铁产品生产为主的工艺，能量指标体系设置裕度大，指标优化技术落后，能量输送、转化、使用时耗损大，缺少集成优化智能控制手段。

        ( 6) 余热余能回收利用的理论研究滞后，能源高效利用、转化的关键装备技术、工艺技术和管理技术依赖进口，缺乏集成创新。回收热能贬值严重、能效低，甚至还有大量高、中、低品位余热余能尚没有形成有价值回收利用的手段。

        ( 7) 钢铁企业中焦炉煤气、高炉煤气、转炉煤气均是优质化工合成原料，并且作为副产物其成本较低。钢铁企业化工合成功能有待深度开发，并可为社会的可持续发展提供新价值和资源。

        我国钢铁企业在用能结构、用能管理方面还存在很大潜力，主要表现在:

        ( 1) 钢厂用能以煤炭为主，占83. 49%，大量使用蒸汽作为传热介质，导致过程能量损失严重。如某钢铁企业使用蒸汽状况: 每年产生及消耗蒸汽500 余万t，折合55 万tce; 其构成为0. 8 ～ 1. 35MPa 占22%、0. 5 ～ 0. 8MPa 占37%、0. 3 ～ 0. 5MPa 占28%、小于0. 3MPa 的还有13%。从蒸汽管网1. 4MPa 到用户通过减压降至0. 5MPa，火用损失达12. 8% 以上。可见能源转化效率低、使用效率低，优化提高能效的潜力巨大。

        ( 2) 钢厂在能源介质配置、转化、使用、回收再利用等环节，大量存在能量、能质、能级用户不匹配和高质低用、低质不用的问题，远未实现“分配得当、各得所需、温度对口、梯级利用”。存在的问题包括: 高品质蒸汽节流减压为低品质蒸汽使用，用燃气干燥物料，用高品质燃气烘烤，焦炉煤气与高炉煤气混合用于工艺加热，蒸汽喷射抽真空精炼，水淬高温炉渣，高温烟气湿法除尘等。

        ( 3) 能源流远未实现“动态、有序、高效”运行。能量流从“无序”到“有序”，管理潜力很大。并且工艺过程指标裕度大，转化效率低、回收能质低、用户不匹配，系统能效潜力很大。