我國(guó)鋼鐵工業(yè)節(jié)能減排技術(shù)的實(shí)現(xiàn)途徑

朱德志，寧亞東

（大連理工大學(xué)能源與動(dòng)力學(xué)院，遼寧大連116024）

我國(guó)鋼鐵工業(yè)節(jié)能減排技術(shù)的實(shí)現(xiàn)途徑

朱德志，寧亞東

（大連理工大學(xué)能源與動(dòng)力學(xué)院，遼寧大連116024）

我國(guó)鋼鐵工業(yè)主要有燒結(jié)、焦化、煉鐵、煉鋼和軋鋼五大工序，還有污水處理等生產(chǎn)輔助系統(tǒng)。根據(jù)部分先進(jìn)鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，推廣應(yīng)用各生產(chǎn)工序和生產(chǎn)輔助系統(tǒng)的重點(diǎn)節(jié)能減排技術(shù)是目前實(shí)現(xiàn)鋼鐵工業(yè)節(jié)能減排的有效途徑。

鋼鐵工業(yè)；節(jié)能減排；技術(shù)節(jié)能

一、引言

鋼鐵工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，也是一個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展水平以及綜合實(shí)力的重要標(biāo)志，同時(shí)還是我國(guó)能源消耗和污染物排放的大戶。隨著鋼鐵工業(yè)的快速發(fā)展，其能源消費(fèi)需求也增長(zhǎng)較快，同時(shí)帶來了大量CO2等溫室氣體的排放。2009年12月在丹麥舉行的哥本哈根世界氣候大會(huì)上，我國(guó)提出“到2020年我國(guó)單位國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放比2005年下降40%～45%，作為約束性指標(biāo)納入國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展中長(zhǎng)期規(guī)劃”?？梢?，今后來自國(guó)內(nèi)外的節(jié)能減排壓力將越來越大，我國(guó)鋼鐵工業(yè)的節(jié)能減排已迫在眉睫。

我國(guó)鋼鐵工業(yè)節(jié)能減排主要的實(shí)現(xiàn)途徑有技術(shù)節(jié)能、結(jié)構(gòu)節(jié)能和管理節(jié)能。其中，技術(shù)節(jié)能是最為重要的節(jié)能減排途徑。目前，國(guó)內(nèi)大型鋼鐵企業(yè)大部分已采用了關(guān)鍵的節(jié)能減排技術(shù)，但從整體上看，技術(shù)應(yīng)用體系還不完備，一些重點(diǎn)節(jié)能減排技術(shù)未得到全面推廣使用，節(jié)能減排效果還有待提高。一些中小型鋼鐵企業(yè)的節(jié)能減排技術(shù)普及率還很低，生產(chǎn)過程中的余熱、余壓等二次能源浪費(fèi)現(xiàn)象比較普遍，同時(shí)也帶來了嚴(yán)重的環(huán)境污染。為此，本文提出了成熟的、切實(shí)可行的節(jié)能減排途徑，來推動(dòng)我國(guó)鋼鐵工業(yè)的節(jié)能減排工作，并結(jié)合淘汰落后生產(chǎn)設(shè)備等措施來實(shí)現(xiàn)國(guó)家下達(dá)的任務(wù)。

二、現(xiàn)狀分析

我國(guó)粗鋼產(chǎn)量自1996年以來一直位居世界第一位，2008年占世界粗鋼產(chǎn)量的比重已超過37%。美國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家先后在上世紀(jì)70年代粗鋼產(chǎn)量趨于飽和，世界的鋼鐵需求總體也趨于平衡。2008年全球粗鋼產(chǎn)量超過13億噸，我國(guó)粗鋼產(chǎn)量突破5億噸，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過世界第二位的日本，大約是日本的4倍。

鋼鐵工業(yè)是高耗能、高污染的重化工業(yè)。我國(guó)鋼鐵工業(yè)主要的能耗集中在煉鐵工序，約占總能耗的70%。2008年全國(guó)重點(diǎn)鋼鐵企業(yè)主要生產(chǎn)工序單位產(chǎn)品能耗分別為：燒結(jié)工序55.49kgce/t，焦化工序119.97kgce/t，煉鐵工序427.72kgce/t，轉(zhuǎn)爐工序5.74kgce/t，電爐工序81.52kgce/t，軋鋼工序59.22 kgce/t[1]。而2004年日本鋼鐵工業(yè)主要耗能工序的單位產(chǎn)品能耗分別為：燒結(jié)工序53kgce/t，焦化工序95kgce/t，煉鐵工序396kgce/t，轉(zhuǎn)爐工序-2.70kgce/t[2]。比較可知，在能源消耗水平上，與日本鋼鐵工業(yè)相比，我國(guó)還存在一定的差距。

目前，我國(guó)節(jié)能減排技術(shù)在大中型企業(yè)中得到了廣泛推廣，效果顯著。作為煉鐵工序重要的節(jié)能減排技術(shù)，高爐爐頂余壓發(fā)電技術(shù)（TRT）已在全國(guó)96%的重點(diǎn)大中型鋼鐵企業(yè)中得到普及。寶鋼集團(tuán)在生產(chǎn)中利用燒結(jié)余熱回收技術(shù)、干法熄焦技術(shù)、高爐富氧噴煤技術(shù)、TRT和熱風(fēng)爐余熱回收技術(shù)等多項(xiàng)節(jié)能減排技術(shù)，為企業(yè)降低了能源消耗，減少了污染物排放，使其主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)達(dá)到世界一流水平。包頭鋼鐵公司通過一系列技術(shù)改造，大大提高了高爐及轉(zhuǎn)爐煤氣利用率，成功實(shí)現(xiàn)了負(fù)能煉鋼。東北特鋼集團(tuán)大連特殊鋼鐵有限責(zé)任公司采用當(dāng)今國(guó)際最先進(jìn)的環(huán)保治理措施和技術(shù)，建立起鐵素資源循環(huán)、能源循環(huán)、水資源循環(huán)和固體廢棄物再生循環(huán)生產(chǎn)體系，采用先進(jìn)的電爐四孔及屋頂罩布袋除塵成熟技術(shù)和汽化冷卻技術(shù)，將煙塵熱量回收再利用，建立了統(tǒng)一的污水綜合治理體系，使整個(gè)生產(chǎn)過程實(shí)現(xiàn)了無工業(yè)污水外排。然而，雖然有些大中型企業(yè)節(jié)能減排技術(shù)的普及取得了突破性進(jìn)展，但仍有部分中型企業(yè)和小型企業(yè)的節(jié)能減排技術(shù)普及率低，造成了能源和資源的浪費(fèi)。

三、鋼鐵企業(yè)在節(jié)能減排中存在的問題

近年來，我國(guó)的鋼鐵企業(yè)在節(jié)能減排先進(jìn)技術(shù)的普及上有了較大進(jìn)步，但仍然存在三方面的問題。

（1）節(jié)能減排技術(shù)普及率有待提高。目前我國(guó)鋼鐵工業(yè)節(jié)能減排技術(shù)的應(yīng)用主要集中在重點(diǎn)大中型企業(yè)，以寶鋼等大型鋼鐵企業(yè)為代表，效果明顯。但是，對(duì)于中小企業(yè)節(jié)能減排技術(shù)的普及還有待加強(qiáng)。例如，二次能源利用技術(shù)、污水循環(huán)利用技術(shù)、供配電系統(tǒng)功率補(bǔ)償技術(shù)和變頻調(diào)速技術(shù)等還沒有得到全部應(yīng)用。

（2）鋼鐵企業(yè)工藝流程短，不利于節(jié)能減排技術(shù)的推廣。目前，有些鋼鐵企業(yè)僅生產(chǎn)生鐵或者鋼材，工藝流程短，這就直接影響著生產(chǎn)過程中余熱、余壓、副產(chǎn)煤氣等二次能源的產(chǎn)量。如果這些二次能源產(chǎn)量過低，就會(huì)造成節(jié)能減排技術(shù)的投資回收期過長(zhǎng)，從而給企業(yè)發(fā)展帶來很大阻力。

（3）中小型鋼鐵企業(yè)節(jié)能減排資金的支持力度不夠。大多數(shù)小型企業(yè)資金緊張，還面臨被兼并、重組的局面，主觀上不愿再投入資金進(jìn)行節(jié)能減排，致使中小企業(yè)利用節(jié)能減排技術(shù)十分有限。

四、鋼鐵工業(yè)實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的技術(shù)途徑

我國(guó)鋼鐵工業(yè)主要有燒結(jié)、焦化、煉鐵、煉鋼和軋鋼五大生產(chǎn)工序，還有污水處理等生產(chǎn)輔助系統(tǒng)。根據(jù)部分先進(jìn)鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，推廣應(yīng)用各生產(chǎn)工序和生產(chǎn)輔助系統(tǒng)的重點(diǎn)節(jié)能減排技術(shù)，是目前實(shí)現(xiàn)鋼鐵工業(yè)節(jié)能減排的有效途徑。

（一）燒結(jié)工序

1.小球團(tuán)燒結(jié)技術(shù)。小球團(tuán)燒結(jié)技術(shù)是將原有燒結(jié)料混勻工藝中的圓筒混合機(jī)結(jié)構(gòu)予以適當(dāng)改造，如延長(zhǎng)混合料在混合機(jī)內(nèi)的有效滾動(dòng)距離、加霧化水、加布料刮刀等，提高粉礦成球率與球的粒度。同時(shí)，采用蒸汽預(yù)熱、燃料分加、偏析布料、提高料層厚度等方法，減少燃料消耗、廢氣排放量及粉塵排放量，提高燒結(jié)礦的質(zhì)量和產(chǎn)量。該技術(shù)可較大幅度降低燒結(jié)工序能耗，提高煉鐵產(chǎn)量和降低煉鐵工序能耗，促進(jìn)煉鐵工藝技術(shù)進(jìn)步。

2.燒結(jié)環(huán)冷機(jī)余熱回收技術(shù)。通過對(duì)現(xiàn)有的冶金企業(yè)燒結(jié)廠燒結(jié)冷卻設(shè)備（如冷卻機(jī)用臺(tái)車罩子、落礦斗、冷卻風(fēng)機(jī)等）進(jìn)行技術(shù)改造，再配套除塵器、余熱鍋爐、循環(huán)風(fēng)機(jī)等設(shè)備，可充分回收燒結(jié)礦冷卻過程中釋放的大量余熱，將其轉(zhuǎn)化為飽和蒸汽，供用戶使用。同時(shí)，除塵器所捕集的煙塵可返回?zé)Y(jié)利用。噸燒結(jié)礦可回收蒸汽20～30kg，降低工序能耗4kg標(biāo)準(zhǔn)煤左右[3]。

3.燒結(jié)機(jī)頭煙塵凈化電除塵技術(shù)。電除塵器是用高壓直流電在陰陽兩極間造成一個(gè)足以使氣體電離的電場(chǎng)，氣體電離產(chǎn)生大量的陰陽離子，使通過電場(chǎng)的粉塵獲得相同的電荷，然后沉積于極性相反的電極上，以達(dá)到除塵的目的。以將原來的4臺(tái)75m3燒結(jié)機(jī)的多管除塵器改為4臺(tái)104m3三電場(chǎng)電除塵器為例，每年可減少煙塵排放6 273t[4]。

4.低溫?zé)Y(jié)技術(shù)。低溫?zé)Y(jié)技術(shù)是在較低的燒結(jié)溫度下對(duì)燒結(jié)混合料進(jìn)行燒結(jié)，獲得質(zhì)量?jī)?yōu)良的燒結(jié)礦的一項(xiàng)節(jié)能技術(shù)。該技術(shù)可降低固體燃料消耗，提高燒結(jié)礦質(zhì)量，是燒結(jié)工序節(jié)能減排的重要途徑，已在國(guó)內(nèi)得到廣泛使用。

（二）焦化工序

1.干法熄焦（CDQ）技術(shù)。干法熄焦技術(shù)是用循環(huán)惰性氣體做熱載體，由循環(huán)風(fēng)機(jī)將冷的循環(huán)氣體輸入到紅焦冷卻室冷卻，高溫焦炭至250℃以下排出。吸收焦炭顯熱后的循環(huán)熱氣導(dǎo)入廢熱鍋爐回收熱量，產(chǎn)生蒸汽。循環(huán)氣體冷卻、除塵后再經(jīng)風(fēng)機(jī)返回冷卻室，如此循環(huán)冷卻紅焦。采用該技術(shù)可回收80%～86%的紅焦顯熱，節(jié)約熄焦用水0.4～0.5m3/t[3]。

2.煤調(diào)濕（CMC）技術(shù)。煤調(diào)濕（CMC）技術(shù)是將煉焦煤料在裝爐前去除一部分水分，保持裝爐煤水分穩(wěn)定在6%左右，然后裝爐煉焦。利用該項(xiàng)技術(shù)可以減少焦?fàn)t加熱用煤氣量，提高焦炭質(zhì)量。

3.焦?fàn)t煤氣H.P.F法脫硫凈化技術(shù)。焦?fàn)t煤氣脫硫脫氰有多種工藝，近年來國(guó)內(nèi)自行開發(fā)了以氨為堿源的H.P.F法脫硫新工藝。H.P.F法是在H.P.F（醌鈷鐵類）復(fù)合型催化劑作用下，使H2S、HCN先在氨介質(zhì)存在下溶解、吸收，然后再在催化劑作用下使銨硫化合物等被濕式氧化形成元素硫、硫氰酸鹽等，催化劑則在空氣氧化過程中再生。最終，H2S以元素硫形式、HCN以硫氰酸鹽形式被除去。

4.煉焦?fàn)t煙塵凈化技術(shù)。采用有效的煙塵捕集、轉(zhuǎn)換連接、布袋除塵器、調(diào)速風(fēng)機(jī)等設(shè)施，將煉焦?fàn)t生產(chǎn)的裝煤、出焦過程中產(chǎn)生的煙塵得到有效凈化。以JN43焦?fàn)t兩座爐一組（能力為年產(chǎn)焦炭60萬噸）的裝煤、出焦除塵為例，該技術(shù)每年可回收粉塵1萬多噸，環(huán)境效益顯著[5]。

5.焦?fàn)t煤氣再資源化技術(shù)。傳統(tǒng)的焦?fàn)t煤氣主要是作為加熱燃料供鋼鐵工業(yè)設(shè)備使用的。鋼鐵聯(lián)合企業(yè)煤氣再資源化技術(shù)包括富余煤氣發(fā)電、焦?fàn)t煤氣生產(chǎn)直接還原鐵（DRI）、焦?fàn)t煤氣變壓吸附制氫氣（PSA）、焦?fàn)t煤氣生產(chǎn)甲醇、二甲醚等化工產(chǎn)品等。

（三）煉鐵工序

1.高爐富氧噴煤技術(shù)（PCI）。高爐富氧噴煤技術(shù)是通過在高爐冶煉過程中噴入大量的煤粉并結(jié)合適量的富氧，達(dá)到節(jié)能降焦、提高產(chǎn)量、降低生產(chǎn)成本和減少污染的目的。目前，該技術(shù)的正常噴煤量為200kg/t-Fe，最大能力可達(dá)250kg/t-Fe以上[4]。

2.干式高爐爐頂余壓發(fā)電技術(shù)（TRT）。該技術(shù)結(jié)合干式除塵煤氣清洗技術(shù)，將高爐副產(chǎn)煤氣的壓力能、熱能轉(zhuǎn)換為電能，既回收了減壓閥組釋放的能量，又凈化了煤氣，降低了由高壓閥組控制爐頂壓力而產(chǎn)生的超高噪音污染，且大大改善了高爐爐頂壓力的控制品質(zhì)，不產(chǎn)生二次污染，發(fā)電成本低，一般可回收高爐鼓風(fēng)機(jī)所需能量的25%～30%。與濕式TRT相比，干式TRT可提高發(fā)電量約30%，節(jié)能效果較為突出。截至2008年底，全國(guó)重點(diǎn)大中型鋼鐵企業(yè)158座1 000m3以上的高爐中，58%采用干式TRT，38%采用濕式TRT，其余4%未使用TRT技術(shù)。

3.熱風(fēng)爐雙預(yù)熱技術(shù)。該技術(shù)是以放散的高爐煤氣在燃燒爐中燃燒產(chǎn)生的高溫廢氣與熱風(fēng)爐煙道廢氣混合，以混合煙氣將煤氣和助燃空氣預(yù)熱至300℃以上，從而實(shí)現(xiàn)高爐1 200℃風(fēng)溫。目前，我國(guó)大中型高爐已逐步采用了該項(xiàng)技術(shù)。

4.高爐煤氣布袋除塵技術(shù)。高爐煤氣布袋除塵是利用玻璃纖維具有較高的耐溫性能（最高300℃），以及玻璃纖維濾袋具有的篩濾、攔截等效應(yīng)，將粉塵阻留在袋壁上，同時(shí)，穩(wěn)定形成的一次壓層（膜）也具有濾塵作用，從而使高爐煤氣通過這種濾袋得到高效凈化，以提供高質(zhì)量煤氣供用戶使用。

（四）煉鋼工序

1.轉(zhuǎn)爐負(fù)能煉鋼工藝技術(shù)。此項(xiàng)技術(shù)主要是回收利用生產(chǎn)過程中的轉(zhuǎn)爐煤氣和蒸汽等二次能源，可使轉(zhuǎn)爐煉鋼工序消耗的總能量小于回收的總能量，故稱為轉(zhuǎn)爐負(fù)能煉鋼。轉(zhuǎn)爐煉鋼工序過程中消耗的能量主要包括氧氣、氮?dú)?、焦?fàn)t煤氣、電和外廠蒸汽，回收的能量主要是轉(zhuǎn)爐煤氣和蒸汽，煤氣平均回收量達(dá)到90m3/噸鋼，蒸汽平均回收量為80kg/噸鋼。該技術(shù)可使噸鋼產(chǎn)品節(jié)能23.6kg標(biāo)準(zhǔn)煤，減少煙塵排放量10mg/m3，能夠有效地改善區(qū)域環(huán)境質(zhì)量[6]。我國(guó)轉(zhuǎn)爐鋼的比例超過80%，因此推廣此項(xiàng)技術(shù)對(duì)鋼鐵行業(yè)的清潔生產(chǎn)意義重大。

2.電爐優(yōu)化供電技術(shù)。通過對(duì)電弧爐煉鋼過程中供電主回路的在線測(cè)量，獲取電爐變壓器一次側(cè)和二次側(cè)的電壓、電流、功率因數(shù)、有功功率、無功功率及視在功率等電氣運(yùn)行參數(shù)。對(duì)以上各項(xiàng)電氣運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行分析處理，可得到電弧爐供電主回路的短路電抗、短路電流等基本參數(shù)，進(jìn)而制定電弧爐煉鋼的合理供電曲線。以一座年產(chǎn)鋼20萬噸的煉鋼電弧爐為例，采用該技術(shù)后，平均可節(jié)電10～30千瓦時(shí)/噸，電爐煉鋼生產(chǎn)效率可提高5%左右[5]。

3.電爐冶煉煙氣除塵技術(shù)。該技術(shù)利用高溫?zé)煔獾臒崽齽?dòng)力捕集煙氣，解決現(xiàn)有技術(shù)難以捕集加料以及出鋼時(shí)產(chǎn)生的二次煙塵問題。利用該除塵裝置后，可使除塵效率大于98%，崗位粉塵濃度小于10mg/m3。

4.高效連鑄技術(shù)。該技術(shù)是利用潔凈鋼水，高強(qiáng)度、高均勻的一冷、二冷，高精度的振動(dòng)、導(dǎo)向、拉橋、切割設(shè)備運(yùn)行，在高質(zhì)量的基礎(chǔ)上，以高拉速為核心，實(shí)現(xiàn)高連澆率、高作業(yè)率的連鑄系統(tǒng)技術(shù)與裝備。它主要包括接近凝固溫度的澆鑄、中間包整體優(yōu)化、二冷水動(dòng)態(tài)控制、鑄坯變形的優(yōu)質(zhì)化、引錠、電磁連鑄六方面的技術(shù)和裝備。

5.鋼渣熱悶自解處理技術(shù)。該技術(shù)充分利用鋼渣余熱，生成蒸汽消解f-CaO、f-MgO，使其穩(wěn)定。鋼渣中廢鋼回收率高，尾渣中金屬含量小于1%，基本無粉塵和污水排放。鋼渣粉比表面積在420m2/kg以上，噸產(chǎn)品主機(jī)電耗32kwh，技術(shù)指標(biāo)達(dá)到了《用于水泥和混凝土鋼渣粉》（GB/T20491-2006）的標(biāo)準(zhǔn)。利用該技術(shù)每年處理鋼渣168萬噸的項(xiàng)目投資為12 600萬元，單位產(chǎn)品成本23元/t，電耗6.8kW·h/ t，水耗0.27m3/t，利潤(rùn)103元/t。每年生產(chǎn)鋼渣粉80萬噸的項(xiàng)目投資為8 800萬元，單位產(chǎn)品成本75元/t，電耗38kW·h/t，水耗0.12m3/t。

6.轉(zhuǎn)爐煤氣凈化回收技術(shù)。該技術(shù)主要有兩種實(shí)現(xiàn)途徑。（1）轉(zhuǎn)爐煙氣經(jīng)移動(dòng)裙罩、冷卻煙道、蒸發(fā)冷卻器降溫和初除塵，進(jìn)入電除塵器凈化，凈化后進(jìn)入切換站切換至焚燒放散塔或煤氣冷卻器，經(jīng)煤氣冷卻器冷卻后進(jìn)入煤氣柜。處理后，可使粉塵濃度小于10mg/Nm3，每噸鋼可回收20kg含全鐵70%的干灰塵，回收CO含量為60%的轉(zhuǎn)爐煤氣約100m3，無二次污染。（2）轉(zhuǎn)爐煙氣經(jīng)汽化煙道、冷卻塔冷卻并除去大顆?；覊m，經(jīng)過環(huán)隙除塵器凈化。凈化的煙氣經(jīng)過煤氣引風(fēng)機(jī)，合格煤氣被輸送到氣柜，其余達(dá)標(biāo)點(diǎn)火放散。本技術(shù)與傳統(tǒng)濕法工藝相比，可節(jié)能20%～25%，節(jié)水30%，投資僅為同類進(jìn)口設(shè)備的20%～30%，運(yùn)行維護(hù)工作量小。除塵效率大于99.95%，粉塵排放量小于50mg/m3。

7.干法（LT法）轉(zhuǎn)爐煤氣凈化回收技術(shù)。該技術(shù)主要凈化和回收在利用吹氧冶煉的轉(zhuǎn)爐煉鋼過程中產(chǎn)生的轉(zhuǎn)爐煤氣和煙氣中的鐵粉，并將粉塵在充氮?dú)獗Ｗo(hù)下，經(jīng)輸送和儲(chǔ)存，在高溫、高壓下壓制成塊。該技術(shù)除塵效率明顯，同時(shí)壓制成型的粉塵可直接用于轉(zhuǎn)爐煉鋼。LT法凈化回收技術(shù)在國(guó)際上已被認(rèn)定為今后的發(fā)展方向，它可以部分或完全補(bǔ)償轉(zhuǎn)爐煉鋼過程的全部能耗，有望實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐無能耗煉鋼。

（五）軋鋼工序

1.蓄熱式軋鋼加熱爐技術(shù)。該技術(shù)是對(duì)軋鋼加熱爐采用適用各種氣體和液體燃料的蓄熱式高風(fēng)溫燃燒器，熱回收率達(dá)80%以上，可節(jié)能30%以上，提高生產(chǎn)效率10%～15%，能夠減少氧化燒損，減少有害氣體排放。軋鋼加熱爐占軋鋼工序能耗的50%以上，目前國(guó)內(nèi)已經(jīng)開始推廣使用該項(xiàng)技術(shù)。

2.軋鋼氧化鐵皮生產(chǎn)還原鐵粉技術(shù)。該技術(shù)是采用隧道窯固體碳還原法生產(chǎn)還原鐵粉，主要工序有還原、破碎、篩分、磁選。鐵皮中的氧化鐵在高溫下逐步被碳還原，而碳則氣化成CO。通過二次精還原可提高鐵粉的總鐵含量，降低O、C、S的含量，消除海綿鐵粉碎時(shí)所產(chǎn)生的加工硬化，改善鐵粉的工藝性能。按年產(chǎn)12 000噸還原鐵粉計(jì)算，該技術(shù)每年可綜合利用20 000噸軋鋼氧化鐵皮[4]。

3.連鑄坯熱送熱裝技術(shù)。該技術(shù)是在冶金企業(yè)現(xiàn)有的連鑄車間與型線材或板材軋制車間之間，利用現(xiàn)有的連鑄坯輸送輥道或輸送火車（汽車），增加保溫裝置，將原有的冷坯輸送改為熱連鑄坯輸送至軋制車間熱裝進(jìn)行軋制。該技術(shù)充分利用連鑄坯的物理熱，不僅達(dá)到了節(jié)能降耗的目的，而且還減少了鋼坯的氧化燒損，提高了軋機(jī)產(chǎn)量。鋼鐵工業(yè)今后在此方面應(yīng)主要探索與不同結(jié)構(gòu)加熱爐的銜接、不同鋼種最佳的熱裝溫度以及擴(kuò)大可熱送鋼種范圍等問題。

（六）輔助生產(chǎn)系統(tǒng)

1.機(jī)泵變頻調(diào)速技術(shù)。該技術(shù)包括矢量、磁場(chǎng)、直接轉(zhuǎn)矩控制，滑模變結(jié)構(gòu)以及模型參考自適應(yīng)技術(shù)，模糊控制、神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)、專家系統(tǒng)和各種各樣的自優(yōu)化、自診斷技術(shù)等。變頻器作為該技術(shù)的核心部件，又分為低壓變頻器和高壓變頻器。變頻器在鋼鐵工業(yè)中主要應(yīng)用于板材和線材的軋機(jī)、卷取機(jī)、風(fēng)機(jī)、料漿泵等，利用該項(xiàng)技術(shù)能為企業(yè)節(jié)約大量的電力消耗。

2.動(dòng)態(tài)諧波抑制及無功補(bǔ)償綜合節(jié)能技術(shù)。該技術(shù)針對(duì)負(fù)載需要進(jìn)行單補(bǔ)無功功率、抑制全部諧波、補(bǔ)償無功和抑制諧波、抑制某些次諧波、補(bǔ)償三相不平衡等操作，實(shí)時(shí)檢測(cè)電網(wǎng)無功和諧波電流，并輸出反向電流以抵消無功和諧波電流。在額定范圍內(nèi)功率因數(shù)（補(bǔ)償后）可達(dá)0.96以上，在額定范圍內(nèi)總諧波畸變率可控制在6%以下。動(dòng)態(tài)諧波抑制及無功補(bǔ)償設(shè)備的大規(guī)模應(yīng)用能夠在很大程度上解決配網(wǎng)的無功、諧波、三相不平衡等問題，更好地避免無功功率造成的配網(wǎng)線損，提高用電效率，節(jié)約電能。

3.廢渣綜合利用技術(shù)。鋼鐵工業(yè)廢渣以鋼渣和粉煤灰渣為主，采用廢渣綜合利用技術(shù)可以把廢渣作為生產(chǎn)建筑材料的原料，也可回收相應(yīng)的產(chǎn)品。例如，利用鋼渣回收廢鋼鐵，利用粉煤灰提取玻璃微珠和回收精選炭等。該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用促進(jìn)了循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，是實(shí)現(xiàn)綠色鋼鐵工業(yè)的重要技術(shù)。

4.鍋爐全部燃燒高爐煤氣技術(shù)。冶金高爐煤氣含有一定量的CO，煤氣熱值約為3 100kJ/m3。除用于鋼鐵廠爐窯的燃料外，余下煤氣可供鍋爐燃燒。由于鍋爐一般是緩沖用戶，煤氣參數(shù)不穩(wěn)定，長(zhǎng)期以來僅為小比例摻燒，多余煤氣排入大氣中，這樣既浪費(fèi)了能源，又污染了大氣環(huán)境。采用穩(wěn)定煤氣壓力且對(duì)鍋爐本體進(jìn)行改造等措施后，可實(shí)現(xiàn)高爐煤氣的全部利用，并可以確保鍋爐安全運(yùn)行。與新建燃煤鍋爐房相比，全燒高爐煤氣鍋爐房由于沒有上煤、除灰設(shè)施，因此具有占地小、投資省、運(yùn)行費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)。以一臺(tái)75t/h全燒高爐煤氣鍋爐為例，年燃用高爐煤氣為583×106m3/a，僅此一項(xiàng)每年就能節(jié)約能源5.2萬t標(biāo)準(zhǔn)煤，減少向大氣排放CO 134×106m3/a[3]，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。

5.燃?xì)狻羝?lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)（CCPP）。該技術(shù)是利用鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的低熱值燃?xì)庠阱仩t內(nèi)燃燒來推動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電，它具有熱效率高、發(fā)電效率高的優(yōu)點(diǎn)。目前我國(guó)鋼鐵企業(yè)高爐煤氣和焦?fàn)t煤氣仍有放散，若將這些煤氣都用于CCPP發(fā)電，則僅此一項(xiàng)每年就可節(jié)約600萬t標(biāo)準(zhǔn)煤[3]。

6.能源管理中心技術(shù)。該技術(shù)集合了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和分布控制技術(shù)，在鋼鐵生產(chǎn)全過程中對(duì)各類能源介質(zhì)進(jìn)行全面監(jiān)視，分析并及時(shí)調(diào)度處理，進(jìn)行能源使用情況分析，能源平衡預(yù)測(cè)，系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化，專家系統(tǒng)運(yùn)行，高速采集數(shù)據(jù)和反饋，實(shí)現(xiàn)能源系統(tǒng)的集中管理控制。依托該技術(shù)建立起的能源管理中心能實(shí)現(xiàn)能源系統(tǒng)的集中管理控制，可對(duì)企業(yè)外購能源、企業(yè)內(nèi)部的能源轉(zhuǎn)換、余熱余能的回收和利用等整個(gè)能源供給系統(tǒng)進(jìn)行全方位管理，使企業(yè)合理配置、優(yōu)化使用能源，達(dá)到良好的節(jié)能效果。目前，國(guó)內(nèi)僅有寶鋼等少數(shù)幾家大型鋼鐵企業(yè)建立了能源管理中心，能源管理中心技術(shù)在全國(guó)還有較大的推廣空間。

7.鋼鐵企業(yè)綜合污水處理及回用技術(shù)。該技術(shù)以強(qiáng)化預(yù)處理為基礎(chǔ)，以高效澄清池和濾池為核心，以反滲透膜法脫鹽進(jìn)行深度處理，并輔以回用水含鹽量控制技術(shù)，最終回用于工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)作為補(bǔ)充水，實(shí)現(xiàn)鋼鐵企業(yè)廢水的零排放。該處理工藝V型濾池出水SS＜5mg/L，COD＜30mg/L，油＜2mg/L，平均去除率SS為70.4%，COD為70.5%，石油類為66%[7]。V型濾池部分出水（1/4～1/3）進(jìn)入除鹽水系統(tǒng)進(jìn)行膜法脫鹽，其脫鹽率可達(dá)98%，產(chǎn)水回收率可達(dá)75%，脫鹽系統(tǒng)的出水可返回生產(chǎn)系統(tǒng)循環(huán)使用。

五、實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排技術(shù)的措施

第一，加快推廣普及節(jié)能減排技術(shù)。采用國(guó)內(nèi)外比較成熟的節(jié)能減排技術(shù)，充分利用生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的余熱、余壓等，可以降低鋼鐵生產(chǎn)的能源消耗，并且減少廢棄、廢渣和廢水的排放，促進(jìn)鋼鐵工業(yè)的節(jié)能減排。

第二，在科研和企業(yè)新上項(xiàng)目等方面，加大資金的扶持力度。通過資金的流入，吸引高水平人才，創(chuàng)造良好的科研環(huán)境，為實(shí)現(xiàn)鋼鐵工業(yè)科技進(jìn)步提供有力的保障。同時(shí)還可推動(dòng)企業(yè)兼并重組和廠址搬遷，淘汰落后生產(chǎn)設(shè)備，有利于企業(yè)新上節(jié)能減排項(xiàng)目的順利建成。

第三，開發(fā)新型鋼鐵冶煉工藝技術(shù)。例如熔融還原鐵技術(shù)（COREX），該技術(shù)省去了燒結(jié)、焦化工序，對(duì)于減少碳排放具有重要意義。目前該技術(shù)主要掌握在浦項(xiàng)制鐵公司和奧鋼聯(lián)工程技術(shù)公司手中，我國(guó)寶鋼集團(tuán)已引進(jìn)建成兩座熔融還原爐。COREX和FINEX等非高爐煉鐵技術(shù)是產(chǎn)業(yè)政策鼓勵(lì)類項(xiàng)目，我國(guó)鋼鐵工業(yè)應(yīng)鼓勵(lì)對(duì)此類技術(shù)進(jìn)行自主研發(fā)。

［1］王維興.2008年中國(guó)鋼鐵工業(yè)能耗分析［J］.鋼鐵，2009，44（5）:1-6.

［2］寧亜東，外岡豊.中國(guó)鉄鋼業(yè)における生産形態(tài)とエネルギ-消費(fèi)構(gòu)造［J］.エネルギ-資源，2008，29（5）：48-53.

［3］中國(guó)節(jié)能投資公司.2009年中國(guó)節(jié)能減排產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告［M］.北京：中國(guó)水利水電出版社，2009.105-110.

［4］國(guó)家經(jīng)濟(jì)貿(mào)易委員會(huì)，國(guó)家重點(diǎn)行業(yè)清潔生產(chǎn)技術(shù)導(dǎo)向目錄（第一批）［Z］.2000-02-15.

［5］國(guó)家經(jīng)濟(jì)貿(mào)易委員會(huì)，國(guó)家環(huán)?？偩?國(guó)家重點(diǎn)行業(yè)清潔生產(chǎn)技術(shù)導(dǎo)向目錄（第二批）［Z］.2003-02-27.

［6］國(guó)家發(fā)展改革委員會(huì)，國(guó)家環(huán)?？偩?國(guó)家重點(diǎn)行業(yè)清潔生產(chǎn)技術(shù)導(dǎo)向目錄（第三批）［Z］.2006-11-17.

［7］環(huán)境保護(hù)部.關(guān)于印發(fā)《國(guó)家先進(jìn)污染防治技術(shù)示范名錄》（2008年度）和《國(guó)家鼓勵(lì)發(fā)展的環(huán)境保護(hù)技術(shù)目錄》（2008年度）的通知［Z］.2008-09-26.

［責(zé)任編輯：李莉］

The Way of the Technologies for Energy-Saving and Emission Reduction in Chinese Iron and Steel Industry

ZHU De-zhi，NING Ya-dong
（School Energy and Power Engineering，Dalian University of Technology，Dalian 116024，China）

In the respect of Chinese energy consumption and pollutant emission，the iron and steel industry is an important industrial sector.The level，energy consumption per unit of product，is lower than the advanced level abroad.According to the current status of technical applications in Chinese iron and steel industry，the paper advances a way，which based on the technologies of energy-saving and emission reduction.In this way，energy-saving and emission reduction can be realized.And the development countermeasures of the energy saving technologies are discussed in the Chinese iron and steel industry.

iron and steel；energy-saving and emission reduction；energy-saving technology

book=3,ebook=201

F426.31

A

1008-7362（2010）03-0092-05

2010-07-12

朱德志（1984－），男，吉林長(zhǎng)春人，大連理工大學(xué)能源與動(dòng)力學(xué)院，研究方向是工業(yè)節(jié)能減排和農(nóng)村節(jié)能減排；寧亞東（1966－），男，遼寧鐵嶺人，大連理工大學(xué)能源與動(dòng)力學(xué)院副教授，日本國(guó)立埼玉大學(xué)博士，研究方向是能源環(huán)境經(jīng)濟(jì)、節(jié)能減排對(duì)策、區(qū)域可持續(xù)發(fā)展。