循环经济在韶钢炼铁系统的应用

林冬，刘耀辉

循环经济在韶钢炼铁系统的应用

林冬，刘耀辉

（宝钢集团广东韶关钢铁有限公司能源环保部，广东韶关512123）

从提高高炉煤气显热回收、利用高炉煤气余压发电、利用高炉煤气化学能实现汽动鼓风和提高高炉水渣利用率四个方面，对近年来循环经济在韶钢炼铁系统的应用情况进行了详细介绍，并对韶钢未来循环经济工作的开展情况进行了展望。

炼铁系统；高炉煤气；水渣；利用

1 前言

钢铁工业是能源、水资源、矿产资源消耗的密集型产业，也是最具有潜力、最有条件、最迫切需要发展循环经济的产业。钢铁工业的发展，必须以循环经济的发展理念作为重要的指导原则，充分挖掘钢铁工业在能源、水资源、物料利用方面的潜力，以提高资源利用效率为核心，大力节能、节水、节材，加强资源综合利用，加快推进清洁生产，在减量化基础上实现资源的高效利用和循环利用，最大限度减少废物排放。因此发展循环经济是钢铁工业实现可持续发展的必由之路。

2 韶钢炼铁系统循环经济应用介绍

2.1 采用高炉煤气纯干法布袋除尘提高煤气显热的回收利用

高炉煤气全干式布袋除尘技术作为钢铁行业协会推进行业发展循环经济重点推广的六大类（三干三利用）先进技术之一，该技术以显著的节能效果、高效率的除尘与环保优势，在我国钢铁冶金行业中得到了充分的推广应用与发展，其特点之一就是比传统的湿法除尘可多回收和利用煤气显热。2005年，韶钢通过集中科研力量攻克了大型高炉纯干法布袋除尘器运行的一些关键问题，并在国内首次将该技术成功运用于2000 m3级以上高炉，从此韶钢实现了5座高炉（400 m3级的2座，750 m3级的1座，2500 m3级的1座和3200 m3级的1座）均采用纯干法布袋除尘的技术。

韶钢5座高炉的高炉煤气产气量约为120万m3/h，热风炉自用量按40%计算，约为48万m3/h。高炉煤气采用干法除尘技术，热风炉入口温度约为100℃，而采用湿法除尘技术，热风炉入口温度则约为40℃。按年运行时间7200 h，2012年韶钢标煤价格为1830元/t，折标系数为0.0341215 t标煤/GJ，高炉煤气定压比热容为1.3415 kJ/（m3·℃）[1]计算，由于高煤气显热的提高，可为热风炉1年节约标煤：48×104× 7200×（100-40）×1.3415×10-6×0.0341215=9491.7 t，年节约效益约：9491.7×1830=17369811元，即约1747万元。产生的其他效果包括：高炉煤气干法除尘取消了污水处理设施，既节省了投资，也从根本上解决了由于污水排放造成的环境污染问题；同时纯干法除尘的高炉煤气含尘量低，以高炉煤气为燃料的加热设备，如热风炉、加热炉等，因煤气含尘量低而减少堵塞和粉尘的排放，提高了燃料的理论燃烧温

度和加热设备的使用寿命。

2.2 利用高炉煤气压力进行TRT发电

能量回收透平装置简称TRT（Top Gas Pressur Recovery Turbine）是世界公认的钢铁企业重大能量回收装置。它是利用高炉炉顶煤气的余压余热，把煤气导入透平膨胀机，使压力能转化为机械能，驱动发电机发电的一种能量回收装置，该装置实际上回收了原来在减压阀组中丧失的能量。韶钢3200 m3、2500 m3和750 m33座高炉日产铁量分别为7770 t、5634 t和1762 t，高炉煤气发生量则分别为55万m3/h、45万m3/h和16万m3/h，3200 m3和2500 m3高炉炉顶煤气压力最高可达250 kPa，750 m3高炉炉顶煤气压力略低，最高也可达到120 kPa，并且该三座高炉均采用的是干法除尘，故煤气温度较高（120℃）、煤气压力损失较小（2～5 kPa），这为设置高炉炉顶余压透平发电装置创造了相当有利的条件。

经过对TRT技术的探索和研究，2005~2009年韶钢在2500 m3、750 m3和3200 m3高炉系统上相继投入使用了18 MW、6 MW和25 MW的TRT装置。

韶钢3台TRT机组投产后均产生了极其可观的经济效益，25 MW、18 MW和6 MW TRT 3台机组在高炉正常生产情况下平均负荷分别可达到15000 kW、12000 kW和4000 kW，按年运行时间7200 h，自用电率为0.36%，电价0.61元/kW·h计算，则1年由发电产生的效益为：（15000+12000+4000）×7200×（1-0.36%）×0.61＝135661852元，即约1.36亿元。产生的其他效果包括：（1）满足了高炉稳定生产需要，稳定了高炉顶压，减少了炉况波动；（2）采用干式TRT能最大限度地利用煤气的能量，同时也缓解了利用减压阀组产生的巨大噪声；（3）TRT的连续发电也是对目前电力紧张的一种有效补充；（4）节能效益显著，可实现年节约2.73万t标煤。

2.3 利用高炉煤气化学能通过锅炉产生蒸汽驱动高炉汽动鼓风机

高炉鼓风机是保证高炉稳产顺利的核心动力设备，也是钢铁企业主要耗能设备之一，目前高炉鼓风机大多采用电动或汽动驱动方式。韶钢高炉系统在生产过程中伴生了大量的低热值煤气剩余资源，为了能够充分回收利用这些富余的低热值煤气，韶钢采用锅炉燃烧低热值煤气技术，利用其化学能通过锅炉产生蒸汽，一部分用于驱动鼓风机运转，其余蒸汽用于发电，从而避免大量一氧化碳气体直接放散，减少大量标煤的消耗和大量二氧化硫、灰渣的排放。韶钢的2×220 t/h高温高压循环流化床锅炉（燃料结构采用50%高炉煤气和50%的本地劣质煤）于2005年建成，先后配置了1台AV80汽动鼓风机和2台AV90汽动鼓风机及其他配套设施，2010年将上述两台锅炉改建成220 t/h全部燃烧高炉煤气锅炉，将高炉煤气消耗量由原来的20万m3/h提高至40万m3/h，从而提升了高炉煤气系统的缓冲调节能力，进一步提高了韶钢二次能源的综合利用率。

韶钢目前的运行模式是两开一备（1台AV80风机和1台AV90风机在线运行，1台AV90风机备用）。在供风量正常的情况下，AV80风机和AV90风机耗蒸汽量（高温高压蒸汽）分别为100 t/h和125 /h。根据资料查询，如果AV80风机和AV90风机采用电动式，应分别相应配置32 MW和40 MW的电机，即在供风量正常的情况下，耗电量分别为32000 kW·h和40000 kW·h。按电折标系数为1.229 t标煤/万kW·h，年运行时间7200 h，电价0.61元/kW·h计算，韶钢汽动鼓风1年可节约外购电费：（32000+40000）×7200×0.61=316224000元，即3.16亿元，年可节约标煤：（3.2+4）×7200× 1.229=518408.8 t，即约51.8万t。产生的其他效果包括：（1）汽动鼓风可结合煤气综合利用方式，既能保障高炉的可靠供风，又能高效利用煤气，减少煤气放散；（2）节约电耗，减少外购电量和不受电网影响。

2.4 提高高炉水渣利用率

水渣是高炉炼铁时产生的固体废弃物，韶钢每年都会产生大量的高炉水渣。由于高炉水渣本身属于活性物质，如果不能及时处理，它将变质结块，严重污染周边环境，并占用大量堆放场地。近年来韶钢通过加大对固体废弃物的科学处理技术的引进和开发，使企业环境综合治理和提高产品附加值取得到了显著的成效。根据目前在混凝土生产中掺入矿渣微粉已成为一种新型建筑材料，而且国内市场对此类商品混凝土的需求量不断增加，韶钢紧跟市场热点，以“增加企业效益，减少矿渣积压”为目标，经过调查研究，并吸取同行业的有益经验，与香港嘉华建材公司、羊城建材公司共同投资，分别于2006年、2007年和2012年建设了3条年产60万t的矿渣微粉生产线，从而进一步提高企业矿渣的利用率。

韶钢5座高炉年产能力为630万t，按生产每吨生铁产生0.31 t矿渣计算，韶钢每年可产生195.3万t高炉水渣。按照2012年韶钢外销水渣的平均价格62.32元/t计算，外卖高炉水渣一年产生效益为：195.3×62.32=12171.096万元，即约1.22亿元。产生的其他效果为：通过将高炉水渣深加工成矿渣微粉用于混凝土工业，不仅能大大提高矿渣的附加值，而且对稳定企业矿渣的销售，减少矿渣占地，降低环境污染起到积极作用。

3 结束语

韶钢长期以来通过不断的自身努力和深入探索，使循环经济在炼铁系统的应用取得了初步成效，为提高企业核心竞争力作出了积极贡献。但是推进钢铁绿色制造，坚持走资源节约型、环境友好型的可持续发展之路将是企业艰巨而漫长的道路，因此韶钢将结合未来发展规划，跟踪国内外循环经济技术的进步和突破，深入挖掘自身潜力，进一步研究和开发高炉冲渣水余热的综合利用和高炉渣显热回收技术，从而实现提高韶钢资源的综合利用率，促进循环经济的发展。

[1]王秉铨．工业炉设计手册[M]．北京：机械工业出版社，1996．

Application of Recycling Economy in the Ironmaking System of SGIS

LIN Dong，LIU Yaohui
(Energy and Environmental Protection Department of Guangdong Shaoguan Steel CO.,Ltd.of Baosteel Group, Shaoguan,Guangdong 512123,China)

The application of recycling economy in the ironmaking system of SGIS is introduced in detail from four aspects of increasing latent heat recovery of BF gas,utilizing BF gas excessive pressure to generate power,utilizing the chemical energy of BF gas for steam-driven blasting and improving utilization rate of BF water slag.The development of recycling economy of SGIS in the future is also prospected.

ironmaking system;BF gas；water slag；utilization

TF58

B

1006-6764(2013)10-0025-02

2013－05－22

林冬（1982－），男，2005年毕业于广东工业大学材料与能源学院热能与动力工程专业，工业工程学士学位，冶金热能工程师，现从事能源管理工作。