河钢舞钢能源结构优化创新实践

供稿|曹殿正 / CAO Dian-zheng

内容导读

绿色，是一种颜色，更是一种庄严承诺。从曾经的滚滚浓烟，到如今的绿水青山，钢铁工业不再是傻大黑粗的代名词，也不再是浪费污染的冠亚军。节能降耗、绿色环保已经成为了新时代钢铁工业的新要求、新形象。河钢舞钢，新中国第一家宽厚板科研生产基地，从它诞生之日起，就肩负着厚重的历史责任，从一穷二白到大干快上再到今天的又好又快，在给新时代发展提供坚强钢铁材料支撑的同时，也在履行着自己的社会责任和时代追求。河钢舞钢生产的核电钢、水电钢、风电钢，被广泛应用在祖国的大江南北，替代了传统的火电，减少了燃煤的污染和消耗。在河钢舞钢40多年的发展历史上，不断追求能源结构优化的创新脚步从来没有停歇过，实现了经济效益和社会效益的双进步双提高，为实现低碳经济和绿色钢铁探索出了一条属于自己的特色之路。

2020年中国粗钢产量突破了10亿t，占到了世界总量的50%以上，中国钢铁大国的地位已经形成，也正在迈向钢铁强国的征程中。随之而来的是钢铁产业巨大的能源消耗和能源平衡以及由此带来的绿色低碳和环境保护问题。为有效解决这个问题，实现钢铁强国和绿水青山的和谐发展，河钢舞钢能源中心进行了积极探索和创新实践。

河钢舞钢发展简介

河钢舞钢是我国第一家宽厚板科研生产基地，始建于1970年，投产于1978年。被中国钢铁工业协会命名为“功勋轧机”的4200 mm轧机是我国自行设计、自行制造、自行安装的第一架宽厚板轧机，40多年来已经生产各类宽厚板2000万t，有力支撑了我国社会主义建设和改革开放经济发展。

1978年9月8日，河钢舞钢宽厚板轧机投产时仅仅有一条轧钢生产线，钢坯靠国家计划调拨，为钢坯加热的是12座均热炉和一台连续式加热炉，而这些炉子的加热介质都是重油。

1986年6月，河钢舞钢建成了自主知识产权的第一台75 t电炉，采用模铸的方式生产钢锭，作为轧钢的原材料，为特宽特厚钢板生产提供了来料支撑。

1991年11月，河钢舞钢又建成了一座90 t超高功率电炉，人民日报以“我国目前容量最大、技术最先进的电炉在舞阳钢铁公司建成”进行了报道。

1992年11月，一座1900 mm板坯连铸机建成投产，这是我国自行设计、自主制造的第一台板坯连铸机。至此，河钢舞钢形成了从炼钢、连铸、模铸到轧制、热处理一套完整的宽厚板生产工艺流程，奠定了良好的宽厚板生产装备基础。

2007年5月，新百万吨宽厚板生产线在河钢舞钢建成投产，形成了年产300万t钢、260万t宽厚钢板的综合实力。

2013年5月，1260 m3高炉结束了河钢舞钢有钢无铁的历史，也结束了河钢舞钢没有高炉煤气的历史。

2019年7月，河钢舞钢4300 mm宽厚板轧机升级改造项目完工，形成了4100 mm+4100 mm、4200 mm+4300 mm两条双机架宽厚板生产线，企业实力迈上了一个新台阶。初步形成了年产500万t钢，400万t宽厚板的生产能力。

不同时期能源结构演变发展

第一个时期(1978年—2004年)

这个时期，舞钢的能源介质主要是重油和发生炉煤气，重油主要用于轧钢厂的均热炉、连续炉加热钢锭和钢坯以及一台16 t燃油锅炉；发生炉煤气主要用于炼钢烘烤钢包、轧钢厂的热处理常化炉以及民用生活。每年消耗重油约5万t，消耗发生炉煤气约3万m3。

重油是原油提取汽油、柴油后的剩余重质油，其特点是分子量大、黏度高。重油的热值低，其成分主要是碳氢化合物。重油黏稠，流动性差，输送过程中需要有蒸汽伴热，一旦伴热蒸汽出现问题就会造成重油管线凝固报废。同时，在使用过程中，由于燃烧的不充分性，容易导致环境污染。

发生炉煤气主要成分为一氧化碳、氢、氮、二氧化碳等。由于含尘、含水等较大，生产过程中容易导致炉子烧嘴的堵塞以及炉内燃烧的不充分和温度场的不均匀，从而影响钢板的处理质量。

第二个时期(2004年—2013年)

2002年2月，国家“西气东输”工程正式启动，其中一线工程于2002年7月正式开工，2004年10月1日全线建成投产。至此，舞钢开始摆脱了传统的重油和发生炉煤气的使用，正式引进了天然气。

天然气是存在于地下岩石储集层中以烃为主体的混合气体的统称，比空气轻，具有无色、无味、无毒的特性。为此，舞钢实施了油改气工程，燃油加热炉和燃油锅炉进行了介质改造。

第三个时期(2013年至今)

2013年之前，舞钢没有自己的炼铁高炉和炼钢转炉，所以没有高炉煤气和转炉煤气。2013年之后，舞钢建成了自己的1260 m3高炉和120 t转炉，高炉煤气和转炉煤气的自循环利用促使舞钢进行了加热炉和热处理炉的改造，即将天然气置换成高炉煤气和转炉煤气，极大地节约了能源成本。

随着企业的发展和技术的进步，舞钢的能源结构发生了较大的变化，从重油、发生炉煤气到天然气再到高炉、转炉煤气，带来了两个方面的进步变化，一是能源介质质量得到提高，重油和发生炉煤气从生产、运输到使用整个过程的污染是较严重的，此项变化跟上了时代的发展步伐和国家环保的要求；二是能源成本得到了较大程度的降低。近五年来，舞钢的吨钢综合能耗从400 kg标煤降低到200 kg标煤。同时由于高炉煤气和转炉煤气都是自产能源介质，它的利用可以有效减少外购天然气的总量，为企业的发展提供了成本支撑。

舞钢能源结构优化的创新实践

40多年来，舞钢不断创新能源结构，从加热炉和热处理炉的结构改造到节能新材料新技术的利用，有力推动了舞钢能源管理的进步，有效促进了企业又好又快的发展。

(1)对两个轧钢的三座加热炉实施了节能改造。黑体技术是根据红外物理的黑体理论及燃料炉炉膛传热数学模型，制成集“增大炉膛面积、提高炉膛发射率和增加辐照度”三项功能于一体的工业标准黑体即黑体元件，将众多的黑体元件安装于炉膛内壁适当部位，与炉膛共同构成红外加热系统，既可增大传热面积，又可提高炉膛的发射率的节能措施。

(2)采用合同能源管理的模式，对公司117台水泵进行了升级改造。由于这些水泵都是舞钢早期的设备，原来的一些设计理念和生产方式都有了较大的改变，它的运行的科学性和合理性都不是最佳状态，通过这种合同能源管理模式，对这部分效率低下，耗电较大的水泵实施了节能电机和节能水泵的优化，五年多来，节能效果显著。

(3)采用合同能源管理的模式，对电炉余热锅炉进行升级改造。在电炉生产过程中，产生大量的高温废气，将此部分废气的热量进行收集，转化为蒸汽，一部分用于VD炉生产，一部分并入厂区蒸汽管网，通过对加料装置密封、水冷弯烟道进行改造，极大提高了余热回收效率，实现了节能减排和效益双提升。

(4)烧结余热发电项目的实施，实现了舞钢自发电为零的突破。通过增设一台烧结环冷机双压余热锅炉及一台4.5 MW补汽凝汽式发电机组及配套循环水和除盐水等设施，减少了余热放散对环境的影响，减轻了企业外购电力成本，实现了经济效益和社会效益的双赢。

(5)在生产实践中，舞钢还对部分大功率风机实施了变频改造，实现了变工况运行模式，极大节约了电力消耗。

(6)优化炼钢和轧钢环节的热送热装工作，加快了高温热钢坯和钢锭的转移速度，提高了加热炉的加热效率和加热能力，使得加热炉的高炉煤气消耗从之前的吨钢600多m3降低到现在的500 m3左右，高炉煤气的放散率从原来的10%降低到了正常生产过程的零放散，降低了能源消耗，节约了能源成本，也减少了对环境的污染。

结束语

节能降耗，低碳环保，是新形势下钢铁企业追求的目标，也是钢铁行业绿色发展的责任和担当，在推动生态文明建设过程中，在实现社会主义现代化国家的征程中，钢铁企业逐步优化能源结构，打造新时代的钢铁大国形象，是我们永恒的课题。