摘要：分析了武漢鋼鐵(集團)公司煉鐵系統的能源消耗狀況，介紹了武鋼降低煉鐵系統能源消耗的主要措施，開展節能技術進步，降低燃料和動力消耗，加強余熱余能回收，不斷強化節能管理工作。
關鍵詞：節能；煉鐵系統；余熱余能回收；能源管理 內/容/來/自:中-國-碳-排-放*交…易-網-tan pai fang . com
中圖分類號：TF08文獻標識碼：B 文章編號：10047948(2007)01000704
1 引言 本%文$內-容-來-自；中_國_碳|排 放_交-易^網^t an pa i fang . c om
煉鐵系統是焦化、燒結、煉鐵等工序的總稱。該系統直接消耗的能源占鋼鐵聯合企業總能耗的70％左右，是鋼鐵聯合企業節能的重點。同時，由于該系統還產生大量焦爐煤氣、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合企業的能源 (動力)介質平衡，而且還影響到企業的環境保護工作。因此，降低煉鐵系統能源消耗是鋼鐵聯合企業可持續發展的極其重要的方面。 內/容/來/自:中-國/碳-排*放^交%易#網-tan p a i fang . com
2 武鋼煉鐵系統能源消耗狀況
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％、燒結占11.5％、煉鐵占49.59％。
武鋼焦化公司現有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現代化大型焦爐，焦炭設計產能為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年共生產焦炭363.32萬t，工序能耗(標準煤)為146.2kg／t。 內/容/來/自:中-國/碳-排*放^交%易#網-tan p a i fang . com
武鋼股份燒結廠現有4個燒結車間，共有7臺燒結機，有效燒結總面積1530m2，設計產能為1364萬t／a。其中，一燒車間設有4臺75m2燒結機，燒結總面積300m2；二燒和四燒車間各設有1臺435 m2燒結機；三燒車間設有1臺360 m2燒結機。2004年共生產燒結礦(入爐量)1012.85萬t，工序能耗(標準煤)為64.2kg／t。 本`文內.容.來.自：中`國`碳`排*放*交*易^網 t a npai fan g.com
武鋼股份煉鐵廠現有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，總容積14165m3，設計生產能力為1140萬t／a。2004年共生產生鐵886.1l萬t，工序能耗(標準煤)為488.8kg／t。 禸*嫆唻@洎：狆國湠棑倣茭昜蛧 τāńｐāīｆāńɡ.ｃōｍ
十五以來，武鋼煉鐵系統各工序通過節能技術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各工序能耗情況詳見表1。
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煉鐵系統各工序在消耗能源的同時，也產生能源。分析煉鐵系統各工序的能耗結構對促進煉鐵系統節能工作具有積極的意義。表2列出了武鋼2004年煉鐵系統各工序能源消耗的數據。 本`文@內-容-來-自；中^國_碳0排0放^交-易=網 ta n pa i fa ng . co m
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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各工序的共同任務，加強回收對降低能耗的作用明顯。
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3 武鋼煉鐵系統降低能源消耗的主要措施
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十五以來，武鋼煉鐵系統通過開展節能技術改造，不斷降低各種能源介質消耗和加強余熱余能回收，保證了該系統能源消耗的不斷降低。 本`文@內/容/來/自:中-國^碳-排-放^*交*易^網-tan pai fang. com
3.1 積極開展工藝技術改造，大力采用節能新工藝、新技術
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3.1.1 焦化工序的節能技改
為降低成本，節約能源，焦化公司積極開展以焦爐大型化為中心的技術改造工作，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。這幾座焦爐均采用了多項節能環保技術，如先進的爐型結構和四大車連鎖技術；計算機控制爐溫技術輔助設備采用PLC程序控制，儀表采用DCS系統，計算機編排計劃；熄焦系統采用美鋼聯低水分熄焦工藝等先進技術。同時采用裝煤除塵環保技術，整個生產系統實現了煙塵控制和廢水的零排放，具有能耗低、焦炭強度高，環保條件好的優點，為降低焦化能耗提供了硬件保證。 本%文$內-容-來-自；中_國_碳|排 放_交-易^網^t an pa i fang . c om
3.1.2 燒結工序的節能技改 本*文`內/容/來/自:中-國-碳^排-放“交|易^網-tan pai fang . c o m
(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-容-來-自；中_國_碳|排 放_交-易^網^t an pa i fang . c om
(2)三燒車間于2004年元月改造完畢，將4臺82.5m2的小型燒結機改成1臺360m2的大型燒結機，采用了厚料層－燃料分加－小球燒結新工藝，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，回收環冷機廢氣余熱。
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(3)老二燒車間是引進法國二手設備，雖經多次技改，能耗仍高于全廠平均值，產品質量也受限制。2003年2月，開始對二燒車間易地大修改造，新建的1臺435m2燒結機于2004年12月投產，采用鋪底料及添加生石灰的燒結新工藝，可實現超高料層燒結，提高燒結礦產量和質量；采用雙斜式點火保溫爐，能耗低，使用壽命長，并消化移植奧鋼聯的燒結終點模糊控制技術，實現燒結過程全自動化操作。同時該工程還高度重視環境保護工作，使新二燒粉塵排放濃度由原二燒的100mg／m3降到50 mg／m3，優于國家標準。同時，還采用了余熱回收裝置和節電電機與變壓器等。 本`文-內.容.來.自：中`國^碳`排*放*交^易^網 ta np ai fan g.com
3.1.3 煉鐵工序的節能技改
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(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。采用了多項具有當今世界先進水平的技術：如爐底、爐缸采用半石墨碳磚和微孔碳磚的薄爐底技術，高爐高溫熱風及雙預熱系統，磚壁合一的冷卻壁，軟水密閉循環聯合冷卻系統，環保型冷INBA等。
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(2)新建6號高爐。2004年7月投產的6號高爐不僅集中了煉鐵廠其他5座高爐的技術優點，還裝備了爐料分級人爐技術、銅冷卻壁等11項世界頂級煉鐵技術。其綜合技術先進性使武鋼煉鐵廠在國內外同行業中依然處于領先地位，技術經濟指標得到優化。
3.2 降低各工序燃料消耗
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3.2.1 降低燒結固體燃料消耗
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燒結固體燃料消耗占該工序能耗的70％以上，降低燒結固體燃料消耗是燒結工序節能的關鍵。武鋼燒結通過進行節能工藝技術改造，采用厚料層－燃料分加－小球燒結等新工藝，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，還提高了燒結礦的質量和產量。 本`文內.容.來.自：中`國`碳`排*放*交*易^網 t a npai fan g.com
3.2.2 降低高爐的焦比和燃料比 本+文+內/容/來/自:中-國-碳-排-放（交—易^網-tan pai fang . com
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經濟指標見表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技術改造，如燒結機大型化，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礦的過篩效果，減少了粉末入爐，為高爐強化冶煉，優化技術經濟指標，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，改用多鐵口出鐵創造了有利條件。焦炭是高爐料柱的骨架，焦炭質量好壞直接關系到高爐技術經濟指標優化程度，近年來武鋼焦炭質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，優化用料結構創造了條件。精料水平的提高對降低入爐焦比作用明顯，經驗表明，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。
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(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、最經濟的節能措施，同時高風溫還是大噴煤量的必要條件。經驗表明，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、高爐專家系統等技術，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。
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(3)提高煤比。提高煤比降低焦比可以直接帶來經濟效益，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。 禸*嫆唻@洎：狆國湠棑倣茭昜蛧 τāńｐāīｆāńɡ.ｃōｍ
(4)提高煤氣利用率。經驗表明，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定順行，運用上下部調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，節約能源，促進高爐順行高產。 本+文`內/容/來/自:中-國-碳-排-放-網-tan pai fang . com
3.2.3 降低燒結點火能耗消耗
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燒結點火能耗占燒結工序能耗的4％～10％。努力降低點火能耗是燒結節能的重要途徑。武鋼燒結廠在采用點火新技術、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，爐內壓力由微負壓調整為微正壓或零壓。(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。四個燒結車間已全部采用雙斜帶式點火爐。(5)利用燒結熱廢氣作助燃空氣。新建的四燒車間就是利用了部分環冷機出的熱廢氣作點火助燃空氣。 本`文@內/容/來/自:中-國^碳-排-放^*交*易^網-tan pai fang. com
3.3 降低各工序的動力消耗 本%文$內-容-來-自；中_國_碳|排 放_交-易^網^t an pa i fang . c om
3.3.1 降低電力消耗 本文+內-容-來-自；中^國_碳+排.放_交^易=網 t a n pa ifa ng .c om
電力在煉鐵系統能源介質消耗中所占比重較大，尤其是燒結工序，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能的重點，采取措施降低電能消耗。
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除塵風機高壓電機采用變頻軟啟動技術。原二燒車間煤粉破碎系統、四燒熔劑破碎系統和四燒煤粉破碎系統的除塵電機都屬于間隙作業，破碎機工作2h破碎的煤或熔劑的數量就能滿足燒結機生產8h的數量。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％的時間都是關風門空轉，電能浪費很大。武鋼燒結廠將其列為重大節能攻關項目，選用了美國AB公司新一代的高頻變頻器POWERFLEX700，分別在2002年、2003年實現了上述電機的軟啟動，做到了與破碎生產設備同步開、停。由于消除了電機的空轉，因而節電效果顯著，年節電量約788萬kWh，節省電費315萬元。
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3.3.2 降低高爐鼓風消耗
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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。 本文@內/容/來/自:中-國-碳^排-放-交易&*網-tan pai fang . com
3.3.3 降低水耗 本+文`內/容/來/自:中-國-碳-排-放-網-tan pai fang . com
武鋼焦化公司是用水大戶，且由于設計原因工業廢水基本上一次性排入長江，每年達5330萬t，對長江水質造成極大污染。為降低水耗和減少污染，武鋼開始興建制冷站工程，該工程用循環冷卻系統取代現有的冷卻水直排系統，冷卻水循環率可達95％，不但使焦化公司結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，每年可為武鋼焦化公司節約使用長江水和地下水資源費用1500萬元，并實現對長江工業冷卻廢水的零排放。
燒結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。
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3.4 加強各工序余熱余能回收 內.容.來.自：中`國*碳-排*放*交*易^網 t a npai fa ng.com
3.4.1 采用干熄焦(CDQ)技術 禸*嫆唻@洎：狆國湠棑倣茭昜蛧 τāńｐāīｆāńɡ.ｃōｍ
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。傳統的濕法熄焦，不僅紅焦顯熱全部損失，而且大量耗水，污染環境。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蒸汽和發電。它不僅可以回收熱量，而且可以節水和避免濕法熄焦造成的環境污染。更值得重視的是它可以改善焦炭質量。根據日本、前蘇聯、前聯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％，高爐生產能力提高1％～3％。
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，年發電可達2360萬kWh，年產蒸汽38萬t。是我國目前最大的一套干熄焦裝置，是國務院發改委引進、消化、吸收干熄焦技術一條龍工程的牽頭項目，也是國家重點節能示范項目，從新日鐵引進的工藝技術，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，焦炭干熄率均突破93％大關，節能和環保成效明顯，尤其是焦炭M40提高3％，M10降低0.47％，為保證高爐穩定順行，提高生鐵產量、質量，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，供焦化公司內部使用，今年4月已開始發電。 本+文+內/容/來/自:中-國-碳-排-放（交—易^網-tan pai fang . com
3.4.2 回收燒結煙氣和冷卻風余熱
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煙氣和冷卻風帶走的顯熱約占燒結能耗的20％以上，應采取措施加以回收。武鋼燒結廠三燒車間采用了余熱回收技術，在環冷機入口處安裝余熱鍋爐裝置，利用環冷熱廢氣產生蒸汽，自產蒸汽量可達10t／h，用于預熱燒結混合料，使料溫提高了15℃左右，燒結機臺時產量增加了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，在環冷機人口處安裝余熱鍋爐裝置，利用環冷熱廢氣產生蒸汽，自產蒸汽18t／h，用于預熱燒結混合料。 本文`內-容-來-自；中_國_碳_交^易=網 tan pa i fa ng . c om
3.4.3 回收熱風爐煙氣余熱 本%文$內-容-來-自；中_國_碳|排 放_交-易^網^t an pa i fang . c om
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，其他高爐也采用了熱風爐煙氣余熱技術，保證了高爐風溫的提高。 本`文@內-容-來-自；中_國_碳排0放_交-易=網 t an pa ifa ng . c om
3.4.4 采用高爐爐頂煤氣余壓發電(TRT)技術 本+文內.容.來.自：中`國`碳`排*放*交*易^網 ta np ai fan g.com
高爐爐頂余壓發電技術，就是利用爐頂煤氣剩余壓力使氣體在透平內膨脹做功，推動透平轉動，帶動發電機發電。目前，武鋼的6座高爐全部采用高爐爐頂煤氣余壓發電(TRT)技術，TRT發電量逐年提高(見表5)。
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3.5 強化節能管理工作 內/容/來/自:中-國/碳-排*放^交%易#網-tan p a i fang . com
3.5.1 不斷提高職工的節能意識，強化三級節能管理網絡 本+文內.容.來.自：中`國`碳`排*放*交*易^網 ta np ai fan g.com
十五以來，武鋼煉鐵系統各單位積極參加集團公司組織的節能宣傳活動，大力宣傳節能降耗、降低成本的重要性和緊迫性，使廣大職工節能的自覺性、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能管理的領導機構和管理體系。建立了以廠長(經理)或主管副廠長(副經理)為主任、主要車間(科室)領導為成員的節能管理委員會，在各車間成立相應的節能領導小組，在班組設立節能小組，構成三級節能網絡，為促進節能工作的開展提供了組織保證。 禸嫆@唻洎：狆國湠棑倣茭昜蛧 τāńｐāīｆāńɡ.ｃōｍ
3.5.2 加強能源動態控制和管理 本+文`內.容.來.自：中`國`碳`排*放*交*易^網 t a np ai fan g.com
為強化節能工作，煉鐵系統各單位均采取措施加強能源動態控制和管理。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技術部門，不斷加強能源的綜合動態管理。 內/容/來/自:中-國-碳-排-放*交…易-網-tan pai fang . com
3.5.3 開展能耗指標對標挖潛活動和強化經濟責任制考核
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近年來，煉鐵系統各單位堅持開展能耗指標對標挖潛活動，通過與寶鋼等國內外先進企業的能耗指標對比，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濟責任制，將各能源介質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濟利益掛鉤，充分調動各崗位職工的節能積極性。 本*文@內-容-來-自；中_國_碳^排-放*交-易^網 t an pa i fa ng . c om
4 結語 本*文`內/容/來/自:中-國-碳^排-放“交|易^網-tan pai fang . c o m
武鋼煉鐵系統各工序通過節能技術改造，降低燃料和動力消耗，加強余熱余能回收，以及強化節能管理工作，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，為實現武鋼的可持續發展作出了積極的貢獻。
參考文獻
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作者簡介：魏建新(1965－)，男，研究員(教授)，碩士，現任武鋼經濟技術研究中心政策研究室副主任。
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