为有能源滚滚来

一、为有能源滚滚来

钢铁流程中的“能源流”极富价值和潜能。5年大变样的唐钢追踪“能源流”，高效回收利用二次能源，形成颇具成效的企业节能路线图。

（一）能增能减

钢铁工业是全国能源消费首户。2008年，中国钢铁工业消费了5.19亿吨标准煤，占全国能源消费总量的17.79%。相比之下，占第2、第3位的生活消费和化工行业均只占能源消费总量的1/10。交通运输、仓储和邮政业的能源消耗也只占全国能源消费总量的7.86%。

中国能源消费大户一览（2008年）

钢铁工业的单位能源消耗水平是趋减的。总体上看，按粗钢吨位测算，钢铁行业的单位能耗从1995年的峰值1.94吨标准煤一路下行，至今已下探到1吨标准煤的水平。10余年来，年均节能5.74%。由于钢铁产出规模的暴增，钢铁业的能源消耗总量仍是走高的。从1996年开始，钢铁业占全国的能耗比重一直停留在13%的水平，但从2003年起，迅速爬高，平均1年上升1个百分点。

在钢铁行业的总能耗中，钢铁产品的直接能耗最大，对节能也最为关键。按工序划分，炼铁的能耗最大，要占吨钢可比能耗的2/3。转炉炼钢的能耗最小，甚至可以实现负能炼钢。据统计，在2010年，中国重点大中型钢铁企业的吨钢综合能耗为604.6千克标准煤，吨钢可比能耗为581.14千克标准煤。企业吨钢综合能耗是指企业在报告期内折合成标准煤的每吨钢所消耗的各种能源总量。企业吨钢可比能耗则是按钢铁生产工序和配套生产、运输活动及能源亏损的分摊计算的吨钢耗能，不包括联合企业的矿山、选矿、铁合金、耐火材料、碳素制品、焦化回收产品精制及其他产品生产、辅助生产及非生产性能耗。

与全行业的平均水准相比，大中型钢铁企业的吨钢能耗约低1/3（从2000年的69%降至2008年的61%）。由于大中型钢铁企业的产量权重高达85%，而且节能的空间越来越小，边际效应趋减，所以近年大中型钢铁企业的吨钢能耗指标的“先进性”耐人寻味。对中国企业而言，考核指标极具控制力，一考核能耗，能耗指标就应声而下。其中有切实的工夫，也不乏“数字”化的招数。即便如此，与日本钢铁工业比较，中国在转炉炼钢上仍未能达到应有的负能炼钢的境界，但炼铁工序的能耗已在伯仲之间。

钢铁企业工序耗能（千克标准煤）（2010年）

＊2004年数据。

（二）能放能收

从反面看，钢铁企业是能耗大户；从正面看，钢铁企业便是节能大户。而且，过去的生产越粗放、越耗能；现在节能的空间便越广阔、节能的途径便越多。能量有多少被放散，就有多大的回收空间。

黑色金属消耗的一次能源，70%为煤炭。热态加工流程消耗一次能源，必然生成大量可回收的二次能源。简言之，就是高温、高压和毒气（煤气）。目前，中国重点大中型钢铁企业加工转换的二次能源约占能源总用量的35%。各工序可回收的二次能源如下。

炼焦：干法熄焦（CDQ），导热油换热，上升管余热，焦炉煤气。

烧结球团：烧结矿、球团余热，烟气余热。

炼铁：高炉顶压，热风炉烟气余热，高炉煤气，炉渣余热。

炼钢：烟道余热，转炉煤气，冷却余热。

轧钢：加热炉余热。

1.煤气的回收

2007年，全国重点大中型钢铁企业平均入炉焦比为392千克/吨，喷煤比为137千克/吨，折合热值为478.6千克标准煤。放散高炉煤气345.9亿立方米，约合415万吨标准煤。对应生铁产量为46944.6万吨，相当于每吨生铁放散8.84千克标准煤。吨铁平均产生煤气1500～1600立方米，含煤气20%～25%，发热值为720～730大卡/立方米，约合160千克标准煤/吨铁，回收率在94%以上。相对于入炉燃料，可回收率为1/3。转炉煤气的一氧化碳含量约为50%，热值为1700大卡左右，吨钢煤气发生量逾100立方米（2011年上半年，唐钢吨钢转炉煤气平均回收125.3立方米，放散率仅2.04%，应是业内最先进的水平），可回收能量约合25千克标准煤/吨钢。能否实现转炉负能炼钢，前提就看转炉煤气能否全部回收。焦炉煤气的成分主要为甲烷、氢气等，热值高达4000大卡/立方米，每吨焦炭约可产生焦炉煤气400立方米，可回收能量约合230（千克标准煤/吨）焦。2007年全国重点大中型钢铁企业共产焦炭9948万吨，放散焦炉煤气8.17亿立方米，约合4.7（千克标准煤/吨）焦，回收率为98%。

2.热量的回收

钢铁行业是一个火热的王国，铁水的温度要达到1450℃。处处都有余热、废热可供回收。废能约占钢铁总能耗的38%。2005年，我国钢铁工业余热回收率为25.8%。其中，高温余热回收最佳，回收率为44.4%；其次是中温余热，回收率为30.2%；低温余热基本没有回收。

干法熄焦（CDQ）可以回收80%的红焦显热，降低焦化工序能耗68千克标准煤/吨，同时还可提高焦炭质量。烧结矿余热回收发电技术，可降低烧结矿工序能耗10千克标准煤/吨矿。高炉炉渣的温度通常在1450℃以上，热含量1700～2000千焦耳/千克渣，相当于60千克标准煤/吨渣，其显热可回收用来发电，可节能25千克标准煤/吨。热风炉烟气余热回收，用于热风炉双预热，节能10千克标准煤/吨……宝钢的余热利用堪称楷模，2004年吨钢利用余热54千克标准煤，回收利用余热占全部企业能耗的10%。宝钢1吨焦炭回收蒸汽572.5千克。烧低热值高炉煤气，采用燃气轮机发电（CCPP）可减少高炉煤气放散，宝钢采用此项技术年发电5.4亿千瓦·时。加热炉采用煤气、空气双预热的蓄热式技术，蓄热式加热炉烧低热值高炉煤气技术，连铸坯热送、热装等。处处俯拾皆热能。

3.压力的回收

高炉鼓风机能耗约占炼铁工序能耗的10%～15%，采用高炉炉顶顶压发电（TRT）可回收高炉鼓风动能30%左右，实现吨铁发电20～35千瓦·时（宝钢TRT回收34.7千瓦·时/吨铁）。若采用煤气干法除尘，还可再提高30%的发电能力，因煤气温度每提高10℃，透平机出力可提高3%。据测算，高炉炉顶煤气压力在80kPa时，TRT所发电能与所用电能平衡，在大于120kPa时有显著经济效益。

（三）能省能创

采用短流程电炉炼钢工艺，既可节省烧结、球团、焦化、炼铁工序能耗，又可减少基建投资。电炉流程比之高炉—转炉流程，能耗不到1/2，二氧化碳排放量仅为1/4强。中国钢铁底蕴不足造成废钢资源匮乏，从而导致电炉炼钢的比例偏低。即便采用电炉流程，也须使用30%～40%的高炉铁水，从而造成钢铁行业的能耗居高难下。相信这些问题将来能够在钢铁工业结构调整中逐步得到解决。

炼铁流程是节能的主战场。求创新也好，求改善也罢，都有很多节能降耗的余地。理论上，高炉还原仅需331千克标准煤/吨铁。2010年，全国重点大中型钢铁企业平均入炉焦比降至367千克/吨，喷煤比提高到150千克/吨。应该说节能的空间还不小，但百尺竿头，再进一步是比较困难的。世界高炉炼铁的目标：高炉焦比低于300千克标准煤/吨铁，喷煤高于250千克/吨铁，风温高于1250℃。高炉风温每提高100℃，可多喷煤20～30千克/吨铁，节焦15千克标准煤/吨铁。采用精料可减少渣量以达到节能效果，其核心是提高矿石的含铁品位。含铁品位每提高1%，可降低燃料比1.5%，提高产量2.5%，吨铁渣量减少30千克，可多喷吹15千克煤粉。精料技术的内涵是七个字：高（原燃料强度高、烧结矿碱度高）、熟（熟料比高）、稳（入炉原燃料物化性能和成分、配矿量稳定）、匀（粒度均匀）、小（粒度偏小）、好（矿石冶金性能好）、少（含有害杂质少）。富氧提高1%可多喷煤12～20千克/吨铁，增产3%～4%。鼓风湿度减少1克/立方米，相当于提高风温9℃；脱湿10克/立方米，可提高喷煤量9～15千克/吨铁。

优化钢铁工业结构可有效节能降耗。焦化工序能耗为123.11千克标准煤/吨，而喷煤工序能耗为20～35千克标准煤/吨，故多喷煤少用焦，既可节能，又可减少炼焦对环境的污染。球团矿工序能耗为42千克标准煤/吨，品位在63%～65%；烧结矿工序能耗为55.21千克标准煤/吨，品位在53%～58%。因此，高炉炼铁炉料多用球团，既可节能，又可提高入炉矿品位。

连续铸钢比模铸节能25%～50%，提高成材率10%～15%。薄板坯连铸连轧工艺比之传统的模铸—开坯—热轧，基建投资节省70%，生产成本降低50%，能源节省70%。