钢铁企业转型之路——冶金多联产循环经济①

季爱兵, 郭新颖

(神雾集团江苏省冶金设计院有限公司, 江苏 南京　210000)



钢铁企业转型之路
——冶金多联产循环经济①

季爱兵, 郭新颖

(神雾集团江苏省冶金设计院有限公司, 江苏 南京210000)

简介了多联产循环经济的概念，以及在冶金行业的开发意义；阐述了神雾集团示范工艺流程的特点和应用。

冶金企业； 转型升级； 多联产； 循环经济

引　言

冶金行业是国民经济的重要基础产业，是实现工业化的支撑产业。冶金行业的快速发展为中国国民经济的发展提供了有力保障。但是，近年来随着中国钢铁产能严重过剩、产品价格不断探底，冶金行业的发展已遭遇到历史的寒冬，行业亟需转型升级[1,2]。

1　冶金多联产循环经济

“多联产”的概念最初源自于化工行业，指进行跨行业、跨部门的联合生产，得到多种具有高附加值的产品，以及充分利用各工艺过程中产生的能源的综合系统[3，4]。“多联产”概念的应用，能够使各生产工序之间进行有机耦合，实现资源共享、能源梯级回收利用，在最大程度上充分发挥了原料的利用价值，降低了企业的能源消耗及成本。

在目前冶金行业发展形势下，若采用传统的生产模式对冶金企业进行新建、重组或者转型都已经不太现实，综合发展“多联产循环经济”是今后的重要发展方向。冶金行业的多联产循环经济可以扩展为在工艺方面将冶金、固废处理、煤化工、发电等环节相结合，形成以冶金行业为主导，金属材料、化学品、液体燃料、电力、热力、煤气等行业的关联生产，以达到资源、能源的充分利用和循环生产，以及环境和经济效益最大化的目的。具有规模化、大型化、一体化、基地化等特征的多联产联合企业相对于单一的冶金企业在综合投资规模、生产成本、产品能耗等关键指标上展现出巨大优势，是大型企业的重要发展方向。

2　神雾创新型冶金多联产循环经济示范工艺

北京神雾环境能源科技集团股份有限公司(以下简称“神雾集团”)是目前中国专业从事化石能源、矿产资源及可再生资源高效清洁利用、新技术研发及产业化实施的行业领军企业。神雾集团以其拥有的核心技术为基础，依托旗下的研究机构与工程设计单位，创新性地开发了集钒钛资源综合利用、冶金固废粉尘综合处理、蓄热式燃气高温熔融电石、蓄热式旋转床煤热解、粉煤气化、LNG制备以及发电为一体的综合性冶金多联产循环经济示范工艺。

2.1示范工艺流程

示范工艺流程以钒钛资源综合处理、冶金固废粉尘综合利用和蓄热式燃气高温熔融电石为主体，其他子项相互耦合、关联：

双床粉煤气化单元为全厂提供燃料气和原料气；发电单元为全厂提供电力资源；蓄热式旋转床煤热解单元为粉煤气化单元和发电单元提供低阶煤炭资源；蓄热式旋转床煤热解单元和蓄热式燃气高温熔融电石单元副产的高热值热解气和电石尾气用于LNG生产单元的原料。整体工艺流程如图1所示。

图1　示范工艺流程图

本示范工艺集成了神雾集团多项自主创新、成熟的国际领先技术，通过能源耦合、资源分级提质、梯级使用，实现资源综合循环使用，各项能源、环保指标均优于国家现行标准；符合中国冶金工业绿色、清洁、环保的可持续发展的战略要求。

2.2示范工艺子项

2.2.1钒钛资源综合利用单元

本单元主体工艺路线为：钒钛海砂矿→钒钛氧化球团→氢气竖炉直接还原→熔分提钛→转炉提钒。氢气竖炉处理钒钛矿技术成熟、可靠，比高炉工艺节能11.7%以上，CO2减排60%以上，SO2，NOx减排80%以上，是一种清洁、环保的短流程冶金技术。本单元的产品高品质铁水可外送至附近钢铁企业作为炼钢原料销售；钛渣、钒渣可外售临近的钒钛深加工企业。

2.2.2冶金固废粉尘综合处理单元

本单元主体工艺路线为：固废粉尘预处理→转底炉直接还原→熔分冶炼。转底炉处理冶金固废粉尘可实现粉尘中的铁、碳、锌等有价元素综合回收、多金属循环使用，实现固废粉尘零排放，比传统冶金固废粉尘处理技术节能17.7%以上，CO2减排16.7%，SO2减排95%以上，NOx减排34%以上；本单元的产品高品质铁水可外送至附近钢铁企业作为炼钢原料销售；高品质氧化锌可外售临近的化工企业。

2.2.3蓄热式燃气高温熔融电石单元

本单元主体工艺路线为：原料处理→预热炉干馏→密闭电炉冶炼。蓄热式燃气高温熔融电石技术比传统电石生产技术节能15%以上，CO2减排11.5%，SO2减排90%以上，NOx减排48%以上。本单元的副产品热解气和电石气作为LNG单元的原料气；产品焦油、粗苯、高品质电石可外售临近化工企业。

2.2.4蓄热式旋转床煤热解单元

本单元主体工艺路线为：原料处理→低温干馏系统→煤气净化系统。蓄热式旋转床热解技术可实现低阶煤炭资源分级提质、梯级使用，比传统技术节能35%以上，CO2减排21%，SO2减排90%以上，NOx减排45%以上。本单元的产品热解气作为LNG单元的原料气；副产品焦油、粗苯、硫铵和硫磺可在市场就近销售。

2.2.5粉煤气化单元

本单元主体工艺路线为：原料预处理→粉煤气化→煤气净化处理。本单元的原料采用蓄热式旋转床热解单元生产的半焦，产品洁净煤气用作LNG制备单元的原料气以及钒钛资源综合利用单元的还原气。

2.2.6LNG制备单元

本单元主体工艺路线为：原料气预处理→转化预处理→产品气整合系统。本技术比传统LNG制备技术节能46.4%以上，CO2减排75%以上。本单元的原料气采用蓄热式旋转床热解单元的热解气和蓄热式燃气高温熔融电石单元的电石炉气；产品LNG可在市场就近销售。

2.2.7发电单元

本单元用于发电的原料为蓄热式旋转床煤热解单元生产的半焦，产生的电力用于钒钛资源综合利用单元、冶金固废粉尘综合处理单元、蓄热式燃气高温熔融电石单元、蓄热式旋转床煤热解单元、粉煤气化单元、LNG制备单元及其辅助系统的动力消耗。

2.3示范工艺原料及产品

本示范工艺的主要原料为钒钛海砂矿、冶金固废粉尘和长焰煤。钒钛海砂矿成分复杂、冶炼难度大，传统的工艺很难处理，但其储量大、易于开采且价格低廉，有利于降低生产成本。冶金固废粉尘属于冶金企业产生的废弃物，本工艺将固废粉尘作为原料，变废为宝，符合国家循环经济和环保政策的要求。长焰煤属于低阶劣质煤炭，价格低廉，本工艺通过低温干馏工艺将长焰煤变为燃料气和半焦，用作LNG制备和发电的原料，为整个示范工艺提供能源，实现能源综合利用。

本示范工艺的产品主要有高品质铁水、钛渣、钒渣、电石、氧化锌、焦油以及LNG等。铁水可外送至附近钢铁企业作为原料；钛渣、钒渣可外售至临近的钒钛深加工企业；电石、氧化锌可外售至临近的化工企业；焦油、LNG可就地销售。各产品均具有良好的市场销售前景。

3　结　论

神雾集团开发的综合性冶金多联产循环经济示范工艺，通过能源耦合、资源分级提质、梯级使用，实现资源综合循环使用，提高原料利用率，降低污染排放，提升经济价值。本工艺的工业化必将为中国冶金工业结构调整、转型升级提供示范和标杆作用。

[1]周存典.论中国钢铁工业发展战略[M].北京:冶金工业出版社,2001.

[2]李福祥.我国钢铁行业发展态势分析[J].西北师大学报(社会科学版),2006,5(43):122—127.

[3]徐振刚.多联产是煤化工的发展方向[J].洁净煤技术,2002,8(2):5—7.

[4]岑建孟,方梦祥,王勤辉，等.煤分级利用多联产技术及其发展前景[J].化工进展,2011,30(1):88—94.

2016-02-04

季爱兵(1981—)，男，工程师。电话：15996353878。E-mail：ji5fivesix@126．com

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