鋼鐵企業(yè)各生產(chǎn)工序的節(jié)能診斷研究,低碳經(jīng)濟(jì)論文

鋼鐵企業(yè)各生產(chǎn)工序的節(jié)能診斷研究,低碳經(jīng)濟(jì)論文摘要：以中部地區(qū)某長(zhǎng)流程鋼鐵企業(yè)為典型案例，分析鋼鐵企業(yè)能源消耗情況，2021年該企業(yè)噸鋼綜合能耗569.37kgce，燒結(jié)、煉鐵、轉(zhuǎn)爐煉鋼和軋鋼工序能耗分別為51.56kgce/t礦、427.5kgce/t鐵、-14.51kgce/t鋼和77.5kgce/t材，企業(yè)能源利用情況總體處于行業(yè)中等偏下水平。通過(guò)對(duì)企業(yè)各生產(chǎn)工序進(jìn)行節(jié)能診斷，并結(jié)合企業(yè)實(shí)際，提出節(jié)能降耗建議。本文關(guān)鍵詞語(yǔ)：鋼鐵;節(jié)能診斷;降本增效;我們國(guó)家(節(jié)約能源法〕提出節(jié)約資源是中國(guó)的基本國(guó)策，并提出國(guó)家施行節(jié)約與開(kāi)發(fā)并舉、把節(jié)約放在首位的能源發(fā)展戰(zhàn)略。鋼鐵工業(yè)是典型的能源、資源密集型產(chǎn)業(yè)。隨著鋼鐵工業(yè)裝備水平的不斷提高和技術(shù)的不斷進(jìn)步，噸鋼綜合能耗水平顯著降低。但由于近年來(lái)我們國(guó)家粗鋼產(chǎn)量快速增長(zhǎng)，鋼鐵工業(yè)能源消費(fèi)總量還在不斷上升，鋼鐵工業(yè)在工業(yè)節(jié)能減排中仍占有舉足輕重的地位，是中國(guó)工業(yè)節(jié)能的重點(diǎn)。同時(shí)，鋼鐵企業(yè)能源需求量大，能源成本占生產(chǎn)成本比例較高，降低能源消耗、提高能源使用效率也是企業(yè)降低成本、提高競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的重要途徑。為推動(dòng)鋼鐵工業(yè)綠色發(fā)展，提高鋼鐵企業(yè)能源管理的意識(shí)和水平，促進(jìn)鋼鐵企業(yè)降本增效的持續(xù)改良，本文以中部地區(qū)某長(zhǎng)流程鋼鐵企業(yè)為典型案例，對(duì)鋼鐵企業(yè)能源消耗情況進(jìn)行系統(tǒng)分析，對(duì)各生產(chǎn)工序進(jìn)行節(jié)能診斷，進(jìn)而提出有針對(duì)性的節(jié)能降耗建議。一、企業(yè)裝備及生產(chǎn)情況企業(yè)為長(zhǎng)流程鋼鐵企業(yè)，擁有原料、燒結(jié)、煉鐵、煉鋼、軋鋼等生產(chǎn)工序?，F(xiàn)擁有2臺(tái)100m2燒結(jié)機(jī)、2座450m3高爐、2座40t轉(zhuǎn)爐、2臺(tái)方坯連鑄機(jī)、1套高速線材生產(chǎn)線及公輔配套設(shè)施。主要設(shè)備建成于2003年前后，主要產(chǎn)品為建筑用線材。2021年企業(yè)生產(chǎn)燒結(jié)礦141.6萬(wàn)噸，鐵水105.9萬(wàn)噸，鋼坯119.4萬(wàn)噸，線材114.5萬(wàn)噸。二、能源消耗情況企業(yè)生產(chǎn)用能主要包括電、煤粉、焦炭、焦沫、柴油等。2021年消耗焦炭429013.64t，焦沫82389.9t，煤149994.1t，電力35994.288萬(wàn)千瓦時(shí)，柴油718.28t。2021年企業(yè)綜合能源消費(fèi)量為679715.87tce〔當(dāng)量值〕，華而不實(shí)：焦炭〔含焦沫〕499417.39tce，占73.48%；無(wú)煙煤134994.69tce，占19.86%；電力44236.98tce，占6.51%；柴油1046.61tce，占0.15%。詳見(jiàn)表1。表12021年企業(yè)能源消費(fèi)構(gòu)造三、能源消耗分析1.噸鋼綜合能耗水平2021年，企業(yè)噸鋼綜合能耗569.37kgce，較重點(diǎn)統(tǒng)計(jì)企業(yè)平均水平555.24kgce高出14.13kgce，能源利用總體處于行業(yè)中等偏下水平，企業(yè)具有較大的節(jié)能降耗潛力。2.燒結(jié)工序2021年，鋼鐵企業(yè)燒結(jié)工序能耗為51.56kgce/t燒結(jié)礦，較2021年重點(diǎn)統(tǒng)計(jì)企業(yè)平均水平48.6kgce/t燒結(jié)礦，高出2.96kgce/t燒結(jié)礦?？梢?jiàn)2021年企業(yè)燒結(jié)工序能耗偏高。詳情見(jiàn)表2。表22021年企業(yè)燒結(jié)工序能耗經(jīng)診斷，企業(yè)燒結(jié)工序能耗偏高的主要原因有：一是燒結(jié)生產(chǎn)工藝為平燒，較帶式燒結(jié)工藝在能耗、產(chǎn)品質(zhì)量及余熱回收利用方面相對(duì)較差。二是燒結(jié)水分偏大。從現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際狀況看，應(yīng)在9%以上，高于一般7%～8%的控制水平。燒結(jié)混合料水分過(guò)高會(huì)增加能耗、加重?zé)Y(jié)過(guò)濕、腐蝕通風(fēng)除塵系統(tǒng)等。當(dāng)前，企業(yè)燒結(jié)水分高出實(shí)際需要較多，還有較大的降水分空間。三是燒結(jié)混合料溫度偏低。燒結(jié)混合料溫度是減緩或消除燒結(jié)過(guò)濕的一個(gè)重要參數(shù)，一般要求混合料溫度要高于60℃的露點(diǎn)溫度，冬天料溫也要力爭(zhēng)到達(dá)45℃以上，這樣能夠減輕季節(jié)變化對(duì)燒結(jié)的影響。11月份燒結(jié)料溫只要30℃，冬季料溫會(huì)更低，導(dǎo)致燒結(jié)礦產(chǎn)量降低、固體燃耗和電耗上升。四是燒結(jié)篦條糊塞嚴(yán)重，影響燒結(jié)料透氣性，降低垂直燒結(jié)速度，影響燒結(jié)產(chǎn)量，增加能耗。五是燒結(jié)機(jī)布料不夠規(guī)范，沿?zé)Y(jié)寬度和長(zhǎng)度方向料面不夠均勻平整。料面架設(shè)狼牙刺松料設(shè)施，對(duì)燒結(jié)經(jīng)過(guò)的均勻性有影響。六是燒結(jié)工序大煙道及冷卻臺(tái)車區(qū)域煙氣余熱未回收。3.煉鐵工序2021年煉鐵工序能耗為427.5kgce/t鐵，高于2021年重點(diǎn)企業(yè)平均水平〔392.13kgce/t鐵〕，詳見(jiàn)表3。表32021年企業(yè)煉鐵工序能耗經(jīng)診斷，企業(yè)煉鐵工序能耗偏高的主要原因有：一是環(huán)保限產(chǎn)對(duì)高爐操作影響較大。當(dāng)前，企業(yè)所在地區(qū)停產(chǎn)、限產(chǎn)基本常態(tài)化，造成高爐頻繁進(jìn)行啟、停操作，對(duì)高爐連續(xù)化生產(chǎn)造成不利影響，使得單位產(chǎn)品能源、資源消耗增加。二是高爐原料不穩(wěn)定，爐料構(gòu)造波動(dòng)大。2021年高爐鐵礦綜合入爐檔次為56.4%左右，較重點(diǎn)企業(yè)平均水平57.42%低1個(gè)百分點(diǎn)左右。受企業(yè)無(wú)球團(tuán)工序制約，爐料構(gòu)造中燒結(jié)礦、塊礦、球團(tuán)礦比例為7∶2∶1或8∶1∶1。爐料構(gòu)造波動(dòng)大，對(duì)高爐操作影響較大，也導(dǎo)致高爐利用系數(shù)偏低，工序能耗增加。三是高爐利用系數(shù)偏低。2021年該系數(shù)為3.63t/〔m3d〕，現(xiàn)場(chǎng)診斷時(shí)為3.57t/〔m3d〕，國(guó)內(nèi)部分同類高爐利用系數(shù)可達(dá)5t/〔m3d〕左右。造成高爐利用系數(shù)低的原因主要有原燃料條件差、操作不穩(wěn)定、爐前出鐵不均勻等。四是送風(fēng)操作不規(guī)范，熱風(fēng)溫度波動(dòng)大。五是受管道壓力波動(dòng)影響，高爐富氧流量波動(dòng)較大。六是爐頂溫度偏高。高爐爐頂溫度大于200℃的情況較多，主要原因有：高爐布料不合理，氣流分布不均勻，導(dǎo)致局部氣流過(guò)于發(fā)展；爐況不穩(wěn)定。七是爐頂氣流分布不均勻，煤氣利用率低。4.轉(zhuǎn)爐煉鋼工序2021年轉(zhuǎn)爐煉鋼工序能耗為-14.51kgce/t鋼，優(yōu)于2021年重點(diǎn)企業(yè)平均水平〔-13.39kgce/t鋼〕，詳見(jiàn)表4。表42021年企業(yè)轉(zhuǎn)爐煉鋼工序能耗經(jīng)診斷，企業(yè)轉(zhuǎn)爐煉鋼工序用能存在問(wèn)題有：一是企業(yè)有2座混鐵爐，分別為300t和600t，一用一備。但在實(shí)際使用經(jīng)過(guò)中存在同時(shí)啟用的情況，增加了能耗。二是轉(zhuǎn)爐煤氣回收量低。轉(zhuǎn)爐煤氣回收量76.9m3/t鋼，低于國(guó)內(nèi)同類設(shè)備平均水平〔～110m3/t鋼〕。據(jù)現(xiàn)場(chǎng)報(bào)表反映，1號(hào)轉(zhuǎn)爐煤氣回收時(shí)間僅為2～4min，回收時(shí)間較短，轉(zhuǎn)爐吹煉時(shí)間為9～10min。煤氣回收時(shí)間至少應(yīng)在7min以上，轉(zhuǎn)爐煤氣回收系統(tǒng)不穩(wěn)定。5.軋鋼工序2021年軋鋼工序能耗為77.5kgce/t材，高于2021年重點(diǎn)企業(yè)平均水平〔50.25kgce/t材〕，詳見(jiàn)表5。表52021年企業(yè)軋鋼工序能耗經(jīng)診斷，企業(yè)軋鋼工序能耗偏高的主要原因有：一是軋鋼機(jī)組產(chǎn)量偏低。主要原因是設(shè)備裝備水平較低、工藝故障偏多、加熱爐能力偏低。二是機(jī)組成材率為98.14%，低于國(guó)內(nèi)平均值。主要原因是切損大；除此之外，現(xiàn)場(chǎng)診斷時(shí)了解到氧化率在1%以上，加熱氧化燒損高。三是軋鋼加熱爐為推鋼式加熱爐。其煤氣消耗大，2022年經(jīng)噴涂黑體材料進(jìn)行節(jié)能改造后，當(dāng)前仍高于國(guó)內(nèi)同類設(shè)備平均水平〔165m3/t〕。四是連鑄鋼坯通過(guò)汽車轉(zhuǎn)運(yùn)至加熱爐，熱送溫度在450℃左右，熱送溫度偏低。四、節(jié)能降耗建議現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研了解到，企業(yè)正在施行產(chǎn)能置換項(xiàng)目。建議盡快推進(jìn)產(chǎn)能置換項(xiàng)目，提升企業(yè)裝備水平。同時(shí)，配套建設(shè)能源管理中心，做好相關(guān)數(shù)據(jù)的采集、處理和分析工作，做好各項(xiàng)控制和調(diào)度、平衡預(yù)測(cè)等能源管理工作，切實(shí)有效提升企業(yè)能源管理技術(shù)水平，推進(jìn)企業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展。在新項(xiàng)目建成投產(chǎn)前，從技改可實(shí)現(xiàn)性、系統(tǒng)優(yōu)化、運(yùn)行管理提升等方面提出如下節(jié)能降耗建議：燒結(jié)工序：建立水分檢測(cè)管理制度，提高員工的操作水平，逐步降低燒結(jié)混合料水分；運(yùn)用返礦預(yù)熱、蒸汽預(yù)熱、生石灰預(yù)熱等措施和技術(shù)，提高燒結(jié)料溫，同時(shí)在預(yù)熱部位及保溫方式上做些考慮，提高預(yù)熱效果；對(duì)燒結(jié)料中含堿金屬多的料種適當(dāng)控制，同時(shí)加強(qiáng)管理，對(duì)篦條清理、更換制度化，盡量避免燒結(jié)篦條糊塞；完善布料設(shè)施和設(shè)備，嚴(yán)格落實(shí)布料管理操作制度，規(guī)范燒結(jié)布料；對(duì)燒結(jié)工序大煙道及冷卻臺(tái)車區(qū)域高溫?zé)煔庥酂徇M(jìn)行回收，知足燒結(jié)一混和二混的加熱需求，降低固體燃料的消耗。煉鐵工序：對(duì)焦炭熱態(tài)指標(biāo)進(jìn)行分析，提高燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度和增加粒度組成測(cè)定次數(shù)〔保證每班1次〕，為高爐強(qiáng)化冶煉提供根據(jù)；規(guī)范高爐操作，穩(wěn)定富氧和熱風(fēng)溫度，保證高爐內(nèi)部軟熔帶穩(wěn)定，促進(jìn)爐況順行；穩(wěn)定下料速度，穩(wěn)定富氧量，利用上下部調(diào)節(jié)做好高爐煤氣的三次分布；穩(wěn)定爐前打泥量，嚴(yán)禁潮鐵口出鐵，保證爐前及時(shí)穩(wěn)定出凈渣鐵。煉鋼工序：加強(qiáng)轉(zhuǎn)爐煤氣回收，煤氣回收時(shí)間至少控制在7min以上；合理使用2座混鐵爐，建議使用高熱值轉(zhuǎn)爐煤氣給混鐵爐鐵水補(bǔ)熱；加強(qiáng)轉(zhuǎn)爐蒸汽回收，進(jìn)一步提高節(jié)能潛力。軋鋼工序：適當(dāng)升級(jí)裝備，提高軋制速度和軋機(jī)作業(yè)率，提