钢铁行业工序能耗分析及节能发展方向探讨

王志伟

摘 要：基于钢铁行业各工序平均能耗以及钢铁行业原燃料结构，对钢铁行业焦化、烧结、炼铁、炼钢、轧钢等工序的原燃料结构、能耗特点和节能技术进行了分析，在此基础上对钢铁行业节能发展的重点进行了讨论，并针对炼铁工序焦比、煤气利用率、二次能源回收等重点环节的发展方向进行了探讨，对于钢铁行业的节能降耗有着较大的实际意义。

关键词：钢铁行业 能耗 节能 煤气利用率 回收率

中图分类号：F426 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）06（a）-0050-02

Energy consumption analysis and energy saving direction discussion of iron and steel industry process

WANG Zhiwei

（Intelligent Engineering Department of CISDI Chongqing Information Technology Co.， Ltd.， Hui Jin Road 11# in Chongqing New North Zone， 401122）

Abstract：According to the average procedure energy consumption and crude fuel structure of iron and steel industry，the crude fuel structure，energy consumption characteristic and energy saving technology of the processes including coking，sintering，iron making，steelmaking and rolling were analyzed.On this basis，the key points of the energy saving development of iron and steel industry were discussed.Then the development direction of the key aspects including the coke ratio of iron making process，gas utilization rate，secondary energy recovery and etc were investigated， which has a great practical significance to iron and steel industry.

Keywords：iron and steel industry energy consumption energy saving gas utilization rate recovery rate

自2000年以来，钢铁行业经过年平均18.5%的粗犷式发展，产能严重过剩，同时环境、能耗、污染等问题突出，严重制约了钢铁行业的发展。目前，钢铁行业已成为我国能源资源消耗和污染排放的重点行业[1]，占全国工业总能耗的25%以上[2]，节能降耗、提高原燃料利用率和附加值，已成为钢铁行业发展的重中之重。

针对上述情况，该文基于钢铁行业各工序平均能耗以及钢铁行业原燃料结构，对钢铁行业焦化、烧结、炼铁、炼钢、轧钢等工序的原燃料结构、能耗特点和节能技术进行了分析，在此基础上讨论了钢铁行业节能发展的重点，并针对炼铁工序焦比、煤气利用率、二次能源回收等重点环节的发展方向进行了探讨，对于钢铁行业的节能降耗有着较大的实际意义。

1 钢铁行业能耗分析

1.1 钢铁行业原燃料结构

我国钢铁行业以长流程为主，工序包括：烧结、焦化、炼铁（高炉）、炼钢（转炉）、轧钢（热轧、冷轧），主要的原燃料为：铁矿石、洗精煤、无烟煤、动力煤、电力、汽柴油和工业水。其中，洗精煤、无烟煤和动力煤占整体购入能源的90%以上，其能量利用率、余热余能回收率是钢铁行业降低能耗、提高产品附加值的关键。据统计[3]：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.steel，折合490kgce/t.steel。

1.2 钢铁行业工序能耗

钢铁行业吨钢及各工序行业平均能耗见表1。

从表1可知，铁前（烧结+焦化）和炼铁工序占吨钢能耗超过90%，同时也是原燃料消耗的主要工序，提高铁前和炼铁工序的原燃料利用率、余热、余能回收率是钢铁行业降低能耗的关键。

同时，从1.1可知，原燃料消耗的理论回收能量为490kgce/t.steel，实际回收能量仅为63.4kgce/t.steel，实际回收能量所占比例较小，主要原因包括：1） 钢铁厂副产的高、焦、转混合煤气未充分利用，主要用于煤气发电，发电效率较低（通常30%左右），导致能量利用率低，能耗损失严重；2） 由于低温发电技术尚未得到推广，大量的低温热源未得到回收，导致能耗损失较大；3） 能量回收系统和钢铁行业各工序的作业率、能质等匹配问题，导致能耗的损失。

2 钢铁行业节能发展方向探讨

从上述分析可知，钢铁行业节能降耗的关键在于提高原燃料利用率，以及加大对余热、余能的回收。目前，钢铁行业各工序主要的节能技术如下：

1）烧结工序：

烧结余热回收技术；烧结机厚料层烧结技术。

2）焦化工序：

干熄焦技术、干熄焦发电技术；焦化加热自动控制；焦煤调湿技术；焦煤成型煤技术。

3）炼铁工序：

高炉煤气干法除尘技术；高炉炉顶余压发电技术；热风炉富氧及余热回收技术；高炉富氧喷吹技术。endprint

4）炼钢工序：

转炉煤气湿法回收技术；转炉煤气干法回收技术；蒸汽回收技术；蓄热式燃烧技术。

5）热轧工序：

连铸坯热送热装技术；蓄热燃烧技术；高效隔热材料；加热炉自动燃烧控制；加热炉汽化冷却技术；脉冲烧嘴技术。

6）冷轧工序：

耐火纤维应用；能耗精益化管理；蓄热式燃烧技术。

7）其它：

纯烧高炉煤气燃气轮机发电技术；转炉煤气合成技术。

上述方法主要针对化石能源产生的高温煤气余热、余压的回收，以及提高冶炼强度降低燃料比的富氧和喷吹技术，对于提高煤气利用率的研究较少。近年来，随着钢铁企业对余热、余压回收的重视，以及高炉富氧大喷煤的发展，上述技术进一步发展的空间不大，因此，拓展煤气利用方式，提高煤气利用率，是钢铁行业未来节能发展的重要方向。另一方面，我国钢铁行业以高炉-转炉长流程为主，铁前（烧结+焦化）和炼铁工序占吨钢能耗超过90%，焦化是必不可少的重要环节，因此，铁前和炼铁工序是钢铁行业节能应关注的重点所在。

基于上述情况，目前钢铁行业的节能技术发展方向主要集中在以下几个方面：

1）降低高炉焦比和燃料比

高炉炼铁工序占吨钢能耗近70%，降低高炉焦比和燃料比对节能的效果显而易见。目前主要的研究在提高富氧率、增加喷煤量、采用精矿进料以及高炉专家系统等，以提高冶炼强度、降低燃料比和焦比，全氧高炉、焦炉煤气返吹、高炉煤气脱碳等技术尚处于试验过程中，尚未实现工业化。

2）提高焦炉煤气利用率

焦化工序是钢铁流程的能源转化中心，焦化富产的焦炉煤气是钢铁企业中最好的优质燃气，同时也是折合能耗最高的燃气，约70kgce/t.steel，提高焦炉煤气的利用率对于钢铁行业的节能来说意义重大。焦炉煤气发电是最常用的利用方法，但存在转化效率低，能耗损失严重等缺点，利用焦炉煤气制海绵铁、制天然气、制H2等可以更好的提高焦炉煤气利用率[4]，同时可以增加焦化工序的产品附加值，是当前以及未来焦炉煤气利用的发展方向。

3）提高二次能源回收

钢铁行业副产高温煤气、烟气的余热回收是钢铁行业节能降耗的重要方向。目前的研究主要集中在高温煤气、烟气的回收，中、低温煤气、烟气的余热回收尚未得到重视，同时对于回收得到的蒸汽存在大量的高质低用现象，如高压蒸汽经管网减压后送至低压蒸汽用户，等。因此，分阶段（高温、中温、低温）进行余热回收和利用，开发低品质余热余能的高效利用技术，是当前以及未来二次能源回收的发展方向。

3 结语

通过对钢铁行业各工序原燃料结构、能耗特点和节能技术的分析，得到如下结论：

1）铁前、炼铁是钢铁行业原燃料消耗的主要工序，提高铁前和炼铁工序的原燃料利用率、余热、余能回收率是钢铁行业降低能耗的关键。

2）钢铁行业的节能技术的发展方向应重点关注降低高炉焦比和燃料比、提高焦炉煤气利用率、中低温能源的回收和高效利用方式。

参考文献

[1] 国务院办公厅.工业和信息化部关于钢铁工业节能减排的指导意见[Z].2010

[2] 冶金工业规划研究院.钢铁企业要积极应对低碳经济的挑战[J].中国钢铁业， 2010（5）：7-18.

[3] 李洪福，苍大强，温燕明.中国钢铁工业节能现状与发展前景分析[J].冶金能源， 2011，30（4）：3-7.

[4] 陈凌，张涛，郭敏，等.利用焦炉煤气生产海绵铁的前景分析[J].钢铁研究， 2013，41（5）：56-59.endprint

4）炼钢工序：

转炉煤气湿法回收技术；转炉煤气干法回收技术；蒸汽回收技术；蓄热式燃烧技术。

5）热轧工序：

连铸坯热送热装技术；蓄热燃烧技术；高效隔热材料；加热炉自动燃烧控制；加热炉汽化冷却技术；脉冲烧嘴技术。

6）冷轧工序：

耐火纤维应用；能耗精益化管理；蓄热式燃烧技术。

7）其它：

纯烧高炉煤气燃气轮机发电技术；转炉煤气合成技术。

上述方法主要针对化石能源产生的高温煤气余热、余压的回收，以及提高冶炼强度降低燃料比的富氧和喷吹技术，对于提高煤气利用率的研究较少。近年来，随着钢铁企业对余热、余压回收的重视，以及高炉富氧大喷煤的发展，上述技术进一步发展的空间不大，因此，拓展煤气利用方式，提高煤气利用率，是钢铁行业未来节能发展的重要方向。另一方面，我国钢铁行业以高炉-转炉长流程为主，铁前（烧结+焦化）和炼铁工序占吨钢能耗超过90%，焦化是必不可少的重要环节，因此，铁前和炼铁工序是钢铁行业节能应关注的重点所在。

基于上述情况，目前钢铁行业的节能技术发展方向主要集中在以下几个方面：

1）降低高炉焦比和燃料比

高炉炼铁工序占吨钢能耗近70%，降低高炉焦比和燃料比对节能的效果显而易见。目前主要的研究在提高富氧率、增加喷煤量、采用精矿进料以及高炉专家系统等，以提高冶炼强度、降低燃料比和焦比，全氧高炉、焦炉煤气返吹、高炉煤气脱碳等技术尚处于试验过程中，尚未实现工业化。

2）提高焦炉煤气利用率

焦化工序是钢铁流程的能源转化中心，焦化富产的焦炉煤气是钢铁企业中最好的优质燃气，同时也是折合能耗最高的燃气，约70kgce/t.steel，提高焦炉煤气的利用率对于钢铁行业的节能来说意义重大。焦炉煤气发电是最常用的利用方法，但存在转化效率低，能耗损失严重等缺点，利用焦炉煤气制海绵铁、制天然气、制H2等可以更好的提高焦炉煤气利用率[4]，同时可以增加焦化工序的产品附加值，是当前以及未来焦炉煤气利用的发展方向。

3）提高二次能源回收

钢铁行业副产高温煤气、烟气的余热回收是钢铁行业节能降耗的重要方向。目前的研究主要集中在高温煤气、烟气的回收，中、低温煤气、烟气的余热回收尚未得到重视，同时对于回收得到的蒸汽存在大量的高质低用现象，如高压蒸汽经管网减压后送至低压蒸汽用户，等。因此，分阶段（高温、中温、低温）进行余热回收和利用，开发低品质余热余能的高效利用技术，是当前以及未来二次能源回收的发展方向。

3 结语

通过对钢铁行业各工序原燃料结构、能耗特点和节能技术的分析，得到如下结论：

1）铁前、炼铁是钢铁行业原燃料消耗的主要工序，提高铁前和炼铁工序的原燃料利用率、余热、余能回收率是钢铁行业降低能耗的关键。

2）钢铁行业的节能技术的发展方向应重点关注降低高炉焦比和燃料比、提高焦炉煤气利用率、中低温能源的回收和高效利用方式。

参考文献

[1] 国务院办公厅.工业和信息化部关于钢铁工业节能减排的指导意见[Z].2010

[2] 冶金工业规划研究院.钢铁企业要积极应对低碳经济的挑战[J].中国钢铁业， 2010（5）：7-18.

[3] 李洪福，苍大强，温燕明.中国钢铁工业节能现状与发展前景分析[J].冶金能源， 2011，30（4）：3-7.

[4] 陈凌，张涛，郭敏，等.利用焦炉煤气生产海绵铁的前景分析[J].钢铁研究， 2013，41（5）：56-59.endprint

4）炼钢工序：

转炉煤气湿法回收技术；转炉煤气干法回收技术；蒸汽回收技术；蓄热式燃烧技术。

5）热轧工序：

连铸坯热送热装技术；蓄热燃烧技术；高效隔热材料；加热炉自动燃烧控制；加热炉汽化冷却技术；脉冲烧嘴技术。

6）冷轧工序：

耐火纤维应用；能耗精益化管理；蓄热式燃烧技术。

7）其它：

纯烧高炉煤气燃气轮机发电技术；转炉煤气合成技术。

上述方法主要针对化石能源产生的高温煤气余热、余压的回收，以及提高冶炼强度降低燃料比的富氧和喷吹技术，对于提高煤气利用率的研究较少。近年来，随着钢铁企业对余热、余压回收的重视，以及高炉富氧大喷煤的发展，上述技术进一步发展的空间不大，因此，拓展煤气利用方式，提高煤气利用率，是钢铁行业未来节能发展的重要方向。另一方面，我国钢铁行业以高炉-转炉长流程为主，铁前（烧结+焦化）和炼铁工序占吨钢能耗超过90%，焦化是必不可少的重要环节，因此，铁前和炼铁工序是钢铁行业节能应关注的重点所在。

基于上述情况，目前钢铁行业的节能技术发展方向主要集中在以下几个方面：

1）降低高炉焦比和燃料比

高炉炼铁工序占吨钢能耗近70%，降低高炉焦比和燃料比对节能的效果显而易见。目前主要的研究在提高富氧率、增加喷煤量、采用精矿进料以及高炉专家系统等，以提高冶炼强度、降低燃料比和焦比，全氧高炉、焦炉煤气返吹、高炉煤气脱碳等技术尚处于试验过程中，尚未实现工业化。

2）提高焦炉煤气利用率

焦化工序是钢铁流程的能源转化中心，焦化富产的焦炉煤气是钢铁企业中最好的优质燃气，同时也是折合能耗最高的燃气，约70kgce/t.steel，提高焦炉煤气的利用率对于钢铁行业的节能来说意义重大。焦炉煤气发电是最常用的利用方法，但存在转化效率低，能耗损失严重等缺点，利用焦炉煤气制海绵铁、制天然气、制H2等可以更好的提高焦炉煤气利用率[4]，同时可以增加焦化工序的产品附加值，是当前以及未来焦炉煤气利用的发展方向。

3）提高二次能源回收

钢铁行业副产高温煤气、烟气的余热回收是钢铁行业节能降耗的重要方向。目前的研究主要集中在高温煤气、烟气的回收，中、低温煤气、烟气的余热回收尚未得到重视，同时对于回收得到的蒸汽存在大量的高质低用现象，如高压蒸汽经管网减压后送至低压蒸汽用户，等。因此，分阶段（高温、中温、低温）进行余热回收和利用，开发低品质余热余能的高效利用技术，是当前以及未来二次能源回收的发展方向。

3 结语

通过对钢铁行业各工序原燃料结构、能耗特点和节能技术的分析，得到如下结论：

1）铁前、炼铁是钢铁行业原燃料消耗的主要工序，提高铁前和炼铁工序的原燃料利用率、余热、余能回收率是钢铁行业降低能耗的关键。

2）钢铁行业的节能技术的发展方向应重点关注降低高炉焦比和燃料比、提高焦炉煤气利用率、中低温能源的回收和高效利用方式。

参考文献

[1] 国务院办公厅.工业和信息化部关于钢铁工业节能减排的指导意见[Z].2010

[2] 冶金工业规划研究院.钢铁企业要积极应对低碳经济的挑战[J].中国钢铁业， 2010（5）：7-18.

[3] 李洪福，苍大强，温燕明.中国钢铁工业节能现状与发展前景分析[J].冶金能源， 2011，30（4）：3-7.

[4] 陈凌，张涛，郭敏，等.利用焦炉煤气生产海绵铁的前景分析[J].钢铁研究， 2013，41（5）：56-59.endprint