钢铁企业铁前重点工序节能环保技术现状与发展

刘建朋

（唐钢国际工程技术股份有限公司，河北 唐山 063000）

在钢铁生产中，铁前系统能耗占总工序能耗的73.5%，成为钢铁企业节能减排，降本增效的重点[1]。笔者结合钢铁冶金铁前工序的具体流程，梳理了现行科学合理的节能环保技术措施，为建成现代化、智能化、绿色化钢铁企业提供借鉴。

1 料场工序节能环保技术现状

原料场为钢铁联合企业生产所用原料的准备和存储的必备工序，承担着受卸、贮料、混匀、破碎、筛分、转运输出等综合性功能。从露天料场发展到封闭料场，一直是节能环保政策要求的重点对象。随着环保政策不断加剧、钢铁公司产能整合、搬迁，综合料场技术得到迅猛发展，其中采用的主要节能环保技术有：大面积料场顶部架设光伏发电系统、大跨度新型环保料场封闭技术、智能化综合料场技术等。

1.1 厂房顶布置光伏发电设施

综合原料场厂房面积大，如B 型、C 型、D 型料库更适合在厂房屋顶加设光伏发电系统，以充分利用太阳能，抵消原料场部分用电量，降低能源消耗。如，宝钢股份在一二期矿场C型料库厂房顶建设的分布式光伏发电应用示范项目，经济效果明显，月均发电量在14 万度左右，可抵消原料场部分用电量，降低能源消耗[2]。盐城市联鑫钢铁有限公司料场光伏电站项目于2020 年4 月已通过验收，建设内容为13MWp 光伏并网电站系统，包含5个1.6MWp 子系统，4 个1.25MWp 子系统，项目建成后可形成年发电量为1315.56 万KWh 的生产能力，为企业节能降耗做出很大贡献。

1.2 大跨度新型环保料场封闭技术

根据物料性质和存储要求，新型环保料场在相同储料能力条件下，投资小、占地面积减小50%，同时可防雨、防冻，有效降低物料风损，避免物料外泄，自动化水平高。大跨度的环保料场在实际应用中取得了良好效果，总体结构重量轻，同时可用于不同厂区地形环境，根据物料种类的堆取形式，可建成圆形（存储煤粉、精粉）、矩形（精粉、混合料）等多种平面。位于曹妃甸的首钢京唐球团料场改造封闭工程，是目前全球最大跨度的料场封闭项目，该项目单跨净跨度达到245m，长度650m，高63.228m，中间不设置立柱，较好利用了存储空间，降低物料损失，并实现了智能化操作。图1，图2 分别为某钢厂B 型料场和C型料场实景。

图1 B 型存储料场

图2 C 型存储料场

1.3 智能化综合料场技术

目前，原料场自动化水平参差不齐，大型钢铁联合企业正在不断探索和建设智能化综合料场，实现智能环保、无人值守一键式生产，如唐钢新区、首钢京唐二期等项目已建成应用。

智能化料场是通过建立数字化管理系统，实现料位检测、物料跟踪与扫描、设备自动定位、物料系统路径最优规划，提高了料场利用效率和设备安全可靠性，降低设备作业能耗、改善劳动环境、降低劳动强度，综合生产成本得到大幅降低。

2 烧结工序节能环保技术现状

在钢铁冶炼流程中，90%二噁英，60%SO2，50%NOX和25%粉尘来自烧结工序[3]，烧结已成为环保治理的重点领域。随着近几年的研发与实践，烟气循环技术、料面喷洒热蒸汽技术、厚料层技术、余热利用技术等已为钢铁企业所应用。

2.1 烟气循环技术

烧结烟气循环实现了能源梯阶利用，降低运行费用，已成为烧结工序实现节能环保的有效措施。按取气源位置区分，有内循环和外循环两种模式。烧结烟气内循环技术是利用头、尾部分烧结大烟道烟气，生产操作灵活；外循环是从主抽风机后分流部分烟气，管道布置结构简单。内循环工艺是目前主流的烧结烟气循环技术[4]，每吨烧结矿可节约标准煤约2Kg～3Kg，降低烟气脱硫脱硝处理运行费约25%左右，该技术已成为部分地区强制推行实施的环保措施。

2.2 料面喷洒热蒸汽技术

给烧结料面喷蒸汽，可提高空气比热，在同等数量的空气加上蒸汽进入料层便形成更强的热交换能力，有助于降低烧结燃料消耗，提高料层的燃烧速度，提高烧结产量，降低CO 排放。在首钢京唐烧结机生产中[5]，平均废气CO 含量降幅25%，二噁英排放降幅约50%，固体燃耗降低4.4%；烧结矿增产2.37%，吨矿废气减排6.7%。该技术性价比高，已成为部分地区强制要求必须具备的工艺环节，节能环保效益明显。在首钢京唐、唐钢新区等众多烧结机上进行了应用。

图3 唐钢新区烧结料面喷蒸汽

图4 首钢京唐烧结料面喷蒸汽

2.3 其他节能环保技术

（1）环保导料槽的应用。传统皮带机导料槽存在撒料、扬尘的问题，已不能满足日益严格的环保要求。采用新型环保导料槽代替传统皮带机标准导料槽，可降低扬尘率、除尘器风量，改善生产环境，降低生产成本。

（2）厚料层烧结技术。厚料层烧结通过自蓄热作用，减少烧结料中的燃料用量，提高料层内部的氧位，增强氧化性气氛从而减少固体燃料的消耗，提高烧结矿产能和质量。通过精准配料、强化制粒、烧结料预热以及治理漏风等措施，大型烧结机料层厚度已达到900mm～1000mm[5]，烧结质量稳定，产能稳步提升。

（3）余热利用技术。烧结尾部封箱和环冷机三段热废气含有大量显热，大部分钢厂都进行了不同方式的余热回收，节能减排效益显著。目前主要是利用烧结过程热废气，建设余热锅炉产蒸汽，中压蒸汽进厂区外网送至其他用户，低压蒸汽给烧结车间制粒或矿槽预热。另一种方式是进行烧结余热发电，提高企业自发电率、节约能源、减少废气外排。

3 高炉工序节能环保技术现状

高炉炼铁工序能耗占钢铁企业能源消耗的49.4%，各钢铁企业正在通过采用各种先进技术以达到炼铁工序节能、降耗、减排的目的，比如：降低燃料比、富氧、冲渣水余热回收、炉顶均压煤气回收、喷煤、高风温热风炉等技术已得到广泛应用。本文重点描述降低燃料比、富氧和冲渣水余热回收技术。

3.1 降低燃料比

炼铁用能的78%[1]是来自焦炭和煤粉的燃烧，燃料比的高低直接影响高炉工序节能。降低燃料比主要措施有：坚持精料方针，提高入炉矿石含铁品位；实现高风温，采用空气、煤气双预热，提高炉料透气性；根据不同炉型，合理控制冶炼强度等。总之，需要根据原燃料、炉型、设备条件等综合系统考虑降低燃料比措施。如，为增加入炉品位，降低能耗和污染物排放，高比例球团矿冶炼正在被众多钢厂所实践，目前国内部分大型钢铁公司已可实现高炉入炉球团矿比例＞50%，综合入炉品位＞60%。但与国外还有很大差距，需要我们从炉型、设备、操作等各方面进行摸索。

3.2 富氧技术

富氧技术是减排降耗的重要技术之一，高炉富氧率每提高1%，煤比提高20kg/t～25kg/t，高炉产量约增加3%。提高富氧量可以提高风口前燃烧温度，提高煤粉的燃烧率和喷煤量，降低焦比，节约炼铁成本。

3.3 冲渣水余热回收技术

高炉冲渣时大量水急剧熄灭熔渣，产生大量低温热能。经换热后，采暖水供回水温度均在60℃/50℃以上，可给钢厂内部需采暖车间供暖，剩余可外供进行市政采暖，但在提高换热效率，设备防腐方面还需做细致研究工作。目前高炉冲渣水余热供暖以其成本低、无排放等优势得到了广泛应用，社会效益明显。

图5 冲渣水换热流程示意图

4 冶炼工序节能环保技术的发展方向

对于钢铁企业，节能措施不是孤立存在的，从整体考虑、系统性节能是降低能源成本消耗，提高整体效益的重要措施。钢铁流程的系统节能[6]，主要是在提高效率的基础上实现煤炭、焦炭、电力等资源的消耗减量化；将余热、余压、蒸汽、煤气等转化为动力或电力，以降低外购成本；增加能源产品产出，以实现产出增量化，最终降低能源成本，为企业创造经济和社会价值。

5 结论

近几年，国家对钢铁企业节能环保要求逐年提高，很多有效措施得到了广泛推广应用，如环保、智能化料场技术，烧结烟气循环、料面喷蒸汽技术，高炉精料、富氧、炉顶均压放散技术等。但钢铁生产节能潜力将越来越有限，通过实施系统节能来实现钢铁企业深层次的节能环保、降本增效是未来钢铁企业需要重点研究和发展的方向。