钢铁制造流程中的能源与环境.ppt

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1、新一代钢铁制造流程中的新一代钢铁制造流程中的能源与环境技术能源与环境技术2011201120112011年年年年9 9 9 9月月月月21212121日日日日一、新一代钢铁制造流程对能源与环境系统的要求一、新一代钢铁制造流程对能源与环境系统的要求二、新一代钢铁制造流程中的能源技术二、新一代钢铁制造流程中的能源技术三、新一代钢铁制造流程中的环境技术三、新一代钢铁制造流程中的环境技术四、新一代钢铁制造流程中能源与环境系统的思考四、新一代钢铁制造流程中能源与环境系统的思考一、新一代钢铁制造流程对能源与环境系统的要求一、新一代钢铁制造流程对能源与环境系统的要求1 1、“物流能流装备环境物流能流装备环境

2、”之间的关系之间的关系装备（载体）装备（载体）能源（动力）物流物流（生产工艺）（生产工艺）排放排放一、新一代钢铁制造流程对能源与环境系统的要求一、新一代钢铁制造流程对能源与环境系统的要求1 1、“物流能流装备环境物流能流装备环境”之间的关系之间的关系装备（载体）装备（载体）排放排放环境（约束）环境（约束）一、新一代钢铁制造流程对能源与环境系统的要求一、新一代钢铁制造流程对能源与环境系统的要求1 1、“物流能流装备环境物流能流装备环境”之间的关系之间的关系装备（载体）装备（载体）能源（动力）物流物流（生产工艺）（生产工艺）排放排放一、新一代钢铁制造流程对能源与环境系统的要求一、新一代钢铁制造流程

3、对能源与环境系统的要求1 1、“物流能流装备环境物流能流装备环境”之间的关系之间的关系合理工艺路线合理工艺路线合理用能路线合理用能路线0 0排放排放排放排放一、新一代钢铁制造流程对能源与环境系统的要求一、新一代钢铁制造流程对能源与环境系统的要求2 2、新一代钢铁制造流程的三个功能、新一代钢铁制造流程的三个功能 1 1）材材料料制制造造制制造造过过程程伴伴随随着着“能能源源制制造造”：材材料料制制造造是是作作为为制制造造业业的的冶冶金金企企业业一一切切活活动动的的核核心心任任务务及及目目标标，而而围围绕绕着着实实现现这这一一目目标标，冶冶金金企企业业的的研研究究对对象象就就是是资资源源及及其其与

4、与环环境境的的相相互互作作用用（影影响响）。一一般般来来讲讲冶冶金金企企业业的的资资源源（指指广广义义资资源源）应应该该包包括括企企业业在在制制造造过过程程中中需需要要进进行行物物理理化化学学变变化化的的物物料料（原原料料及及辅辅料料、中中间间产产物物、产产品品及及排排放放物物）和和能能源源，即即“物物流流”“能能流流”；狭狭义义资资源源则则仅仅指指冶冶金金企企业业内内的的“物物流流”即即物物料料，不不包包括括能能源源（“能能流流”）；能能源源是是含含有有能能量量的的资资源源，因因此此确确切切地地讲讲能能源源当当然然是是冶冶金金企企业业资资源源的的重重要要组组成成部分。部分。材料制造材料制造能

5、源制造能源制造能源转换能源转换消纳社会废物消纳社会废物能源交换能源交换资源交换资源交换 2 2）能能源源转转换换制制造造过过程程伴伴随随着着“能能量量交交换换”：推推动动冶冶金金企企业业资资源源运运动动的的是是能能量量，特特别别要要加加以以关关注注的的（需需要要重重点点研研究究的的资资源源）则则是是含含有有能能量量的的资资源源，即即能能源源（通通常常所所称称的的“能能流流”），而而能能量量是是可可以以通通过过不不同同载载体体来来体体现现的的，这这就就是是所所谓谓的的能能源源转转换换，因因此此，冶冶金金企企业业资资源源运运动动的的过过程程始始终终贯贯穿穿着着能能源源及及其其转转换换，冶冶金金能能

6、源源的的研研究究是是探究冶金企业资源运动规律的重要方法。探究冶金企业资源运动规律的重要方法。3 3）消消纳纳社社会会废废弃弃物物制制造造过过程程伴伴随随着着“资资源源交交换换”（互互补补）：伴伴随随着着冶冶金金企企业业内部主体物质的运动会产生大量复杂的排放物，这就构成了环境问题。内部主体物质的运动会产生大量复杂的排放物，这就构成了环境问题。冶金企业必须装备大量环保设施来处理排放物如何提高投资效率？冶金企业必须装备大量环保设施来处理排放物如何提高投资效率？冶金企业高度依赖于资源如何扩大资源范围并降低成本？冶金企业高度依赖于资源如何扩大资源范围并降低成本？当当前前解解决决污污染染问问题题的的最最主

7、主要要方方法法是是循循环环经经济济，但但是是简简单单的的闭闭环环系系统统都都是是很很难难稳稳定定下下来来的的，这这就就需需要要不不断断建建设设更更大大规规模模、更更大大范范围围的的循循环环经经济济产产业业链链，也也就就是是说说，我我们们可可以以将将消消纳纳社社会会废废弃弃物物做做为为冶冶金金企企业业的的一一个个功功能能引引入入系系统统。提提高高冶冶金金企企业业的的环环境境管管理理水水平平并并降降低低环环保保成成本本，就就需需要要将将企企业业的的排排放放物物进进行行资资源源化化、商商品品化化、产产业业化化，在在保保证证冶冶金金企企业业社社会会责责任任兑兑现现的的前前提提下下，尽尽最最大大可可能能

8、提提升升其其经经济济价价值值，使使之之拥拥有有更更强大的生命力，因此，宝钢适时地提出了强大的生命力，因此，宝钢适时地提出了“环境经营环境经营”的理念。的理念。材料制造材料制造能源制造能源制造能源转换能源转换能源交换能源交换消纳社会废物消纳社会废物资源交换资源交换一、新一代钢铁制造流程对能源与环境系统的要求一、新一代钢铁制造流程对能源与环境系统的要求 3 3、冶冶金金企企业业是是以以企企业业“物物流流”为为核核心心进进行行管管理理的的，因因此此，其其研研究究对对象象是是：涉涉及及制制造造的的物物质质物物流流、涉涉及及驱驱动动的的物物质质能能流流（能能源源）、涉涉及及环环境境的的物物质质排排放放物

9、物、涉涉及及载载体体的的物物质质装装备备、涉涉及及管管理理的的物物质质数数据据（信信息息）；物物流流的的运运营营是是有有约约束束的的：资资源源（物物流流能能流流）约约束束体体现现着着企企业业的的经经济济责责任任（节节约约资资源源），环环境境约约束束体体现现着着企企业的社会责任（法律法规约束）。业的社会责任（法律法规约束）。一、新一代钢铁制造流程对能源与环境系统的要求一、新一代钢铁制造流程对能源与环境系统的要求 4 4、冶金企业能源与环境系统的特点：、冶金企业能源与环境系统的特点：1 1）能能源源特特点点：高高能能耗耗冶冶金金工工序序多多为为高高温温下下的的物物理理化化学学反反应应；能能源源结结

10、构构复复杂杂：原原动动力力是是各各种种类类煤煤（一一次次能能源源）产产生生大大量量副副产产煤煤气气（二二次次能能源源的的主主要要形形式式）当当前前使使用用的的主主要要方方式式是是燃燃烧烧；工工序序的的高高温温特特点点余余热热回回收收的的主主要要方方式式是是余余热热蒸蒸汽汽（二二次次能能源源的的第第二二大大形形式式），余余热热排排放放的的主主要要方方式式是是烟烟气气；冶冶金金企企业业工工序序多多且且工工艺艺复复杂杂二二次次能能源源种种类类多多且且复复杂杂（与与工工序序高高度度耦耦合合耦耦合合性性）；冶冶金金能能源源可可转转换换、可可回回收收、可可循循环环；能能源源成成本本占占生生产产成成本本比比

11、例例较较大大（1/4-1/3)1/4-1/3)；冶冶金金能能源源介介质质的的特征特征：点多、线长、面广，有毒、有害，高温、高压、高速。：点多、线长、面广，有毒、有害，高温、高压、高速。2 2）环环境境特特点点：高高污污染染冶冶金金企企业业对对资资源源高高度度依依赖赖且且种种类类繁繁多多（资资源源带带入入大大量量杂杂质质：矿矿石石带带入入杂杂质质、煤煤碳碳带带入入杂杂质质、辅辅料料带带入入杂杂质质等等）在在高高温温下下必必然然复复杂杂化化；减减排排压压力力大大作作为为原原动动力力的的各各类类煤煤在在高高温温有有氧氧情情况况下下最最终终必必然然转转换换成成COCO2 2；环环境境对对物物流流影影响

12、响特特别别是是气气候候对对系系统统影影响响（四四季季中中冬冬夏夏季季能能耗耗高高）；物物流流对对环环境境影影响响有有组组织织排排放放及及有有组组织织回回收收（专专业业化化回回收收）；环环境境治治理理成成本本较较高高（投投资资占占10%10%以以上上）必必须须走走循循环环经经济济及及低低成成本本路路线线（利利用用好好“综综合合性性工工业业”的的特特点点及及用用好好“以以废废治治废废”的方法）。的方法）。一、新一代钢铁制造流程对能源与环境系统的要求一、新一代钢铁制造流程对能源与环境系统的要求 5 5、新一代钢铁制造流程中能源与环境系统的管理内容：、新一代钢铁制造流程中能源与环境系统的管理内容：1

13、1）发展阶段：）发展阶段：A A）满满足足需需求求（对对用用户户两两种种需需要要）：用用能能单单元元满满足足工工艺艺需需要要（而而不不是是反反之之）、供供能能单单元元满满足足用用户户需需要要（用用能能单单元元的的需需要要锁锁定定品品种种：压压力力流流量量、品品质质）；满满足足需需求求是是通通过过能能源源过过度度供供给给来来实实现现的。的。满足需求（对各个用户）满足需求（对各个用户）环境友好（对全社会及自然界）环境友好（对全社会及自然界）高效化（对各个生产单元）高效化（对各个生产单元）“零排放零排放”（对各个单介质系统对（对各个单介质系统对“物物”）低成本（对全系统对低成本（对全系统对“能能”）

14、E E）环环境境友友好好：对对全全社社会会及及自自然然界界；除除了了环环境境技技术术外外，当当下下更更注注重重的的是是成成本本导导则则（能能源源与与环环保保均均要要求系统低成本否则无求系统低成本否则无生命力生命力）。）。B B）高高效效化化（对对生生产产单单元元两两种种优优化化）：用用能能单单元元改改善善生生产产工工艺艺来来优优化化用用能能；供供能能单单元元改改善善生生产技术来优化供能（产技术来优化供能（提高效率：提高生产效率、提高传输效率提高效率：提高生产效率、提高传输效率，具体：，具体：单耗、损失率、劳产率单耗、损失率、劳产率）。）。C C）“零零排排放放”（对对单单介介质质对对“物物”而

15、而非非“能能”）：关关注注单单介介质质的的品品质质问问题题零零排排放放的的要要求求；提提高转换效率高转换效率（响应速度响应速度足够快、足够快、缓冲器缓冲器足够大、足够大、作业率作业率足够高）。足够高）。D D）低低成成本本（对对全全系系统统）：用用能能合合理理（从从能能源源角角度度考考量量生生产产工工艺艺的的合合理理性性、回回收收的的合合理理性性重重点点是是回回收收排排放放的的“低低端端余余能能”而而非非“物物”）；生生产产高高效效（生生产产单单元元的的高高效效化化、能能源源介介质质转转换换的的高高效效化化）；传传输输减减损损（传传输输介介质质的的选选择择合合理理性性、高高压压传传输输变变压压

16、器器技技术术）；转转换换快快捷捷（系系统统响响应应快快“零零排排放放”的的核核心心技技术术）；全全系系统统成成本本最最低低是是导导则则（而而不不是是单单介介质质成成本本最最低低）需需要要复复杂杂数数学学模模型型计计算算（系统需要叠代收敛）；（系统需要叠代收敛）；一、新一代钢铁制造流程对能源与环境系统的要求一、新一代钢铁制造流程对能源与环境系统的要求 2 2）管管理理逻逻辑辑：节节约约资资源源节节约约能能源源减减少少排排放放；能能源源与与环环境境的的管管理理在在组组织织机机构构上上可可合合并并；其其实实它它反反映映的的是是资资源源与与环环境境的的关关系系问问题题（能能流流是是介介于于物物流流与与

17、环环境境之之间间非非常常重重要要的中间环节的中间环节）。）。3 3）管理思想：）管理思想：管理对象管理对象：物事（过程）人；管理方法：客观评价（物事人）；物事（过程）人；管理方法：客观评价（物事人）；管理（技术）手段：管理（技术）手段：获取正确信息获取正确信息；管管理理导导则则全全系系统统成成本本最最低低（全全系系统统包包括括能能源源与与环环境境，环环境境兑兑现现社社会会责责任任前前提提下下成本最低）；成本最低）；管理方向：管理方向：不断扩大循环经济的范围不断扩大循环经济的范围（纵向（纵向拉长产业链拉长产业链、横向、横向推动多行业融合推动多行业融合）。）。4 4）工作方针：）工作方针：作业作业

18、安全与稳定、安全与稳定、管理管理高效与清洁、高效与清洁、方向方向服务与创新。服务与创新。（服务：服务于工序、服务于管理、服务于社会）（服务：服务于工序、服务于管理、服务于社会）一、新一代钢铁制造流程对能源与环境系统的要求一、新一代钢铁制造流程对能源与环境系统的要求 6 6、能能源源与与环环境境系系统统的研究方法：的研究方法：1 1）网网络络化化：实实体体空空间间定定位位及及时时间间定定位位（控控制制“物物”）：GISGIS空空间间（静静止止）、时时钟钟时时间间（运动运动）。）。2 2）信信息息化化：（物物）实实体体虚虚拟拟（全全方方位位掌掌握握细细节节）：获获取取（数数据据采采集集）正正确确（

19、数数据据协协调调）信信息息（数数据据）、系系统统建建模模（如如：仿仿真真“流流”）决策前的技术工具。决策前的技术工具。3 3）模模型型化化管管理理“事事”（过过程程）：过过程程模模型型成成本本模模型型决决策策模模型型（人机对话）。（人机对话）。海水海水淡化淡化除盐水除盐水高高炉炉煤煤气气自备自备电站电站电电变电站变电站电电制氧制氧空分空分O O2 2焦化焦化炼铁炼铁焦煤焦煤焦炭焦炭原料原料原料原料码头码头炼钢炼钢热轧热轧冷轧冷轧铁水铁水钢坯钢坯冷轧料冷轧料冷轧板卷冷轧板卷铁路铁路热轧板卷热轧板卷成品成品码头码头球团球团烧结烧结二、新一代钢铁制造流程中的能源技术二、新一代钢铁制造流程中的能源技术

20、(以首钢京唐公司为例以首钢京唐公司为例)(一)能源系统的主要单元技术1、用能单元技术2、供能单元技术(二)能源系统的主要系统技术 在高炉在高炉转炉界面采用自主集成的转炉界面采用自主集成的“一罐到底一罐到底”先进技术，缩短了工艺流程，先进技术，缩短了工艺流程，取消了传统的鱼雷罐车和炼钢倒罐坑，减少一次铁水倒罐作业及所产生的烟尘污取消了传统的鱼雷罐车和炼钢倒罐坑，减少一次铁水倒罐作业及所产生的烟尘污染，降低能耗，减少铁损，铁水染，降低能耗，减少铁损，铁水温降减少温降减少5050以上，具有缩短冶炼周期、节能高以上，具有缩短冶炼周期、节能高效等多项优点。年效等多项优点。年节能节能1.691.69万吨标

21、煤，万吨标煤，减排减排COCO2 25.325.32万吨，万吨，减排粉尘减排粉尘47004700吨。吨。二、新一代钢铁制造流程中的能源技术二、新一代钢铁制造流程中的能源技术“一罐到底一罐到底”二、新一代钢铁制造流程中的能源技术二、新一代钢铁制造流程中的能源技术“热送热装热送热装”炼炼钢钢-热热轧轧两两个个工工序序之之间间采采用用连连铸铸坯坯热热送送热热装装先先进进工工艺艺，热热送送热热装装率率可可达达到到70%70%，热热装装板板坯坯温温度度为为600-800600-800，板板坯坯加加热热燃燃料料消消耗耗仅仅为为1.0GJ/t1.0GJ/t，大大幅度降低了能源消耗。幅度降低了能源消耗。2 2

22、260t/h260t/h干熄焦配备干熄焦配备2 230MW30MW高温高压高温高压蒸汽发电机组，年发电量蒸汽发电机组，年发电量4.47124.4712亿亿kwh,kwh,吨焦发电量吨焦发电量106kwh/t106kwh/t，年，年节约标煤节约标煤18.0618.06万吨，万吨，减排减排COCO2 2 56.456.4万吨，比中压和次高压万吨，比中压和次高压干熄焦分别多发电约干熄焦分别多发电约20%20%和和8%8%，多节约标煤，多节约标煤3.013.01万吨和万吨和1.341.34万吨，多减排万吨，多减排COCO2 29.489.48万万吨和吨和4.224.22万吨。同时大幅万吨。同时大幅减少

23、粉尘及苯并减少粉尘及苯并(a)(a)芘芘等有害气体的排放量。等有害气体的排放量。二、新一代钢铁制造流程中的能源技术二、新一代钢铁制造流程中的能源技术高压高压CDQ技术技术 首次在首次在50005000级大型高炉采用自主研发的级大型高炉采用自主研发的煤气全干法除尘煤气全干法除尘技术，节能环保效果极技术，节能环保效果极佳，净煤气佳，净煤气含尘量下降含尘量下降到到2-3.5mg/m2-3.5mg/m3 3，与湿法比，日，与湿法比，日节水节水4 4千吨、节电千吨、节电3.63.6万千瓦时，万千瓦时，TRTTRT发电提高发电提高30%30%，吨铁发电量达到，吨铁发电量达到60kwh60kwh以上，年发电

24、量达以上，年发电量达4.0484.048亿千瓦时。吨铁亿千瓦时。吨铁节节能能5.37Kg5.37Kg标煤，年标煤，年减排减排COCO2 215.1715.17万吨。万吨。二、新一代钢铁制造流程中的能源技术二、新一代钢铁制造流程中的能源技术高炉煤气全干法除尘高炉煤气全干法除尘 采用转炉煤气干法除尘技术，与湿法比，分别采用转炉煤气干法除尘技术，与湿法比，分别节电节电、节水节水约约1/31/3，减少建设减少建设用地用地1/21/2，烟尘含量烟尘含量由由50mg/Nm50mg/Nm3 3降到降到10mg/Nm10mg/Nm3 3，同时烟尘可以全部回收再利用，同时烟尘可以全部回收再利用，具有节能、环保的

25、特点，吨钢具有节能、环保的特点，吨钢节能节能4.5Kg4.5Kg标煤，年标煤，年减排减排COCO2 213.7613.76万吨。万吨。二、新一代钢铁制造流程中的能源技术二、新一代钢铁制造流程中的能源技术转炉煤气全干法除尘转炉煤气全干法除尘 针对针对5500m5500m3 3高炉的热风炉，在首钢高炉的热风炉，在首钢顶燃热风炉顶燃热风炉技术和技术和“卡鲁金卡鲁金”式顶燃热风式顶燃热风炉技术的基础上，对燃烧器燃烧室作了重大改进，形成了自主集成创新的顶燃热炉技术的基础上，对燃烧器燃烧室作了重大改进，形成了自主集成创新的顶燃热风炉技术，设计风炉技术，设计风温风温13001300和和4040年以上长使用寿

26、命。和常规热风炉相比吨铁可以年以上长使用寿命。和常规热风炉相比吨铁可以节能节能9.9Kg9.9Kg标煤，年标煤，年减少减少COCO2 2 排放排放2828万吨。万吨。二、新一代钢铁制造流程中的能源技术二、新一代钢铁制造流程中的能源技术顶燃式热风炉顶燃式热风炉二、新一代钢铁制造流程中的能源技术二、新一代钢铁制造流程中的能源技术低焦比大喷煤高富氧低焦比大喷煤高富氧 首首次次在在5500m5500m3 3超超大大型型高高炉炉上上采采用用高高富富氧氧大大喷喷煤煤技技术术，大大大大降降低低焦焦比比。设设计计焦焦比比290kg/t290kg/t、煤煤比比200kg/t200kg/t、富富氧氧率率3.5%(

27、3.5%(设设备备能能力力5.5%)5.5%)。20102010年年3 3月月份份1#1#高高炉炉取取得得了了煤煤比比175kg/t175kg/t铁铁,焦焦比比269.5kg/t269.5kg/t，富富氧氧率率3.86%3.86%，利利用用系系数数2.37t/(m2.37t/(m3 3.d).d)的的历历史最好水平。史最好水平。采采用用世世界界上上第第一一个个节节能能高高效效的的轴轴向向进进气气高高炉炉鼓鼓风风机机(额额定定风风量量10000m10000m3 3/min)/min)，并并配配套套大大容容量量脱脱湿湿系系统统，与与传传统统的的径径向向进进气气风风机机相相比比，电电耗耗大大幅幅度度

28、降降低低，每每年年节节电电约约800800万千瓦时。万千瓦时。二、新一代钢铁制造流程中的能源技术二、新一代钢铁制造流程中的能源技术大型轴流风机大型轴流风机二、新一代钢铁制造流程中的能源技术二、新一代钢铁制造流程中的能源技术“全三脱全三脱”工艺技术工艺技术图图 2011 2011年年1-71-7月月KRKR脱硫终点硫的分布情况脱硫终点硫的分布情况 高效脱硫工艺高效脱硫工艺 KRKR脱硫目标硫含量全部脱硫目标硫含量全部50ppm50ppm，根据，根据钢种要求，提高钢种要求，提高KRKR脱硫指标，最高目脱硫指标，最高目标为标为10ppm10ppm，处理过程铁水平均温降，处理过程铁水平均温降2929，

29、脱硫剂消耗稳定在，脱硫剂消耗稳定在7Kg/7Kg/t t左右，左右，综合指标达到国内先进水平。综合指标达到国内先进水平。预炼炉脱磷、脱硅预炼炉脱磷、脱硅 铁水预脱磷、脱硅在铁水预脱磷、脱硅在300300吨顶底复吹脱吨顶底复吹脱磷炉进行，脱磷炉采用了专用脱磷氧磷炉进行，脱磷炉采用了专用脱磷氧枪、大底吹流量、使用返回渣、一键枪、大底吹流量、使用返回渣、一键式脱磷等先进技术。式脱磷等先进技术。脱碳炉脱碳炉 300300吨脱碳炉冶炼采用了先进的干法除吨脱碳炉冶炼采用了先进的干法除尘、自动化炼钢、少渣冶炼、留渣操尘、自动化炼钢、少渣冶炼、留渣操作等工艺。作等工艺。二、新一代钢铁制造流程中的能源技术二、新

30、一代钢铁制造流程中的能源技术钢水快速精炼技术钢水快速精炼技术工艺工艺主要钢种主要钢种工艺比例工艺比例RHRHSDC01-6SDC01-6、JDJD、SDX51DSDX51D、HS1HS143%43%CASCASSPHCSPHC、SS400SS400、船板、船板29%29%LFLFX52-X65X52-X65、SPA-HSPA-H、Q550DQ550D、380CL380CL25%25%LF+RHLF+RHX70X70、X80X80、SQ700MCDSQ700MCD3%3%精炼设备精炼设备钢种钢种处理周期处理周期(min)(min)最快供钢节奏最快供钢节奏RHRH管线钢管线钢30304040252

31、5IFIF钢钢353545453030低碳钢低碳钢23231414中间处理中间处理28281919CASCAS低碳钢低碳钢30303030LFLF低级别管线钢低级别管线钢40403030表表1 1京唐各工艺主要品种及工艺比例京唐各工艺主要品种及工艺比例表表2 2实际精炼冶炼周期与供钢节奏实际精炼冶炼周期与供钢节奏二、新一代钢铁制造流程中的能源技术二、新一代钢铁制造流程中的能源技术大板坯高速连铸技术大板坯高速连铸技术 建建设设21502150双双流流板板坯坯连连铸铸机机2 2台台、16501650双双流流板板坯坯连连铸铸机机2 2台台，连连铸铸机机集集成成了了液液面面自自动动控控制制、结结晶晶器

32、器漏漏钢钢预预报报和和动动态态二二次次冷冷却却等等2323项项先先进进技技术术，具具有有高高拉拉速速、高质量高质量、高温铸坯高温铸坯、高度自动化高度自动化等优势。等优势。二、新一代钢铁制造流程中的能源技术二、新一代钢铁制造流程中的能源技术减量化轧制技术减量化轧制技术 节节约约型型钢钢材材减减量量化化制制造造技技术术是是指指要要开开发发新新一一代代可可循循环环钢钢铁铁生生产产工工艺艺流流程程,提提高高产产品品质质量量和和能能源源利利用用率率,最最大大限限度度降降低低产产品品的的能能源源消消耗耗量量,减减少少废废弃弃物物排排放放量量，目目的的在在于于通通过过技技术术进进步步,用用尽尽量量少少的的资

33、资源源,在在不不添添加加或或少少添添加加合合金金元元素素的的条条件件下下,生产出高性能的钢材。生产出高性能的钢材。二、新一代钢铁制造流程中的能源技术二、新一代钢铁制造流程中的能源技术加热工艺技术加热工艺技术 蓄热燃烧技术蓄热燃烧技术 1580mm 1580mm热轧采用新型节能型步进梁式加热炉热轧采用新型节能型步进梁式加热炉(蓄热式蓄热式)汽汽化化冷冷却却、高高效效空空煤煤气气预预热热器器(空空气气预预热热温温度度450450500500，煤煤气气预预热热温温度度200200)、最最佳佳化化燃燃烧烧控控制制模模型型，提提高高加加热热质质量量，节节约约大大量量燃燃料料。加加热热炉炉采采用用合合理理

34、的的炉炉型型结结构构及及燃燃烧烧配配备备，预预热热段段、加加热热段段采采用用蓄蓄热热式式烧烧嘴嘴，分分为为八八个个供供热热段段进进行行炉炉温温自自动动控控制制，使使钢钢坯坯加加热热温温度度均均匀匀、质质量量好好、氧氧化化烧烧损损少少，符符合合优优质质、高高产产、低能耗的工艺要求。低能耗的工艺要求。节能烘烤技术节能烘烤技术 炼钢在线钢包烘烤采用了炼钢在线钢包烘烤采用了HRCHRC型高效型高效蓄热烤包器蓄热烤包器系统系统 HRCHRC高高效效陶陶瓷瓷蓄蓄热热式式烤烤包包器器系系统统采采用用封封闭闭式式烘烘烤烤方方式式，利利用用高高频频换换向向阀阀，使使得得高高温温废废气气与与助助燃燃空空气气和和煤

35、煤气气在在陶陶瓷瓷蓄蓄热热体体内内交交替替通通过过，相相互互间间进进行行充充分分的的热热交交换，使助燃空气预热到换，使助燃空气预热到10001000左右，增加其热焓，实现左右，增加其热焓，实现稳定稳定、高效高效、节能节能燃烧。燃烧。二、新一代钢铁制造流程中的能源技术二、新一代钢铁制造流程中的能源技术(以首钢京唐公司为例以首钢京唐公司为例)(一)能源系统的主要单元技术1、用能单元技术2、供能单元技术(二)能源系统的主要系统技术二、新一代钢铁制造流程中的能源技术二、新一代钢铁制造流程中的能源技术燃气的混配技术燃气的混配技术 热热轧轧混混合合煤煤气气采采用用高高、焦焦、转转炉炉三三种种煤煤气气混混合

36、合，混混合合采采用用流流量量比比例例调调节节方方式式，在在线线热热值值监监控控，控控制制系系统统采采用用MFAMFA无无模模型型控控制制方方式式。混混合合站站能能力力为为330,000m330,000m3 3/h/h，混混合合煤煤气气热热值值为为8380kJ/m8380kJ/m3 3。该该混混合合站站共共设设有有2 2套套混混合合系系统统，一一套套的的混混合合能能力力为为190,000m190,000m3 3/h/h，另另一一套套混混合合能能力力为为140,000m140,000m3 3/h/h，其其中中较较大大的的一一套套混混合合系系统统设设有有两两套套混混合合支支路路，可可以以满满足足热热

37、轧轧不不同同流流量量的要求。煤气混合站采用室外布置形式，的要求。煤气混合站采用室外布置形式，现场无人操作现场无人操作。建建有有合合成成转转炉炉煤煤气气混混合合站站一一座座。混混合合站站采采用用四四蝶蝶阀阀流流量量比比例例调调节节方方式式，在在线线热热值值监监控控，控控制制系系统统采采用用MFAMFA无无模模型型控控制制方方式式。混混合合站站能能力力为为40,000m40,000m3 3/h/h，混合煤气热值为，混合煤气热值为7536kJ/m7536kJ/m3 3。建建 有有 2 2座座 3030万万 m m3 3新新 型型 稀稀 油油 密密 封封 干干 式式 高高 炉炉 煤煤 气气 柜柜(PO

38、C(POC型型)，缓缓 存存 压压 力力10KPa10KPa0.3KPa0.3KPa，单单柜柜最最大大吞吞吐吐量量3333万万m m3 3/h/h。20112011年年5 5月月份份两两座座高高炉炉煤煤气气柜柜实实现现了了同同时时并并网网运运行行，保保证证了了高高炉炉热热风风炉炉倒倒炉炉或或焦焦炉炉换换向向加加热热切切换换高高炉炉煤煤气气管管网网压压力力的的稳定稳定，创下国内两座高炉煤气柜同时并网运行的先河。，创下国内两座高炉煤气柜同时并网运行的先河。二、新一代钢铁制造流程中的能源技术二、新一代钢铁制造流程中的能源技术高气柜双柜同时并网高气柜双柜同时并网二、新一代钢铁制造流程中的能源技术二、新

39、一代钢铁制造流程中的能源技术转气回收的热值稳定技术转气回收的热值稳定技术二、新一代钢铁制造流程中的能源技术二、新一代钢铁制造流程中的能源技术焦炉煤气两级脱硫技术焦炉煤气两级脱硫技术一级脱硫：一级脱硫：一一级级煤煤气气脱脱硫硫采采用用德德国国伍伍德德公公司司的的真真空空碳碳酸酸钾钾法法脱脱硫硫工工艺艺，经经处处理理后后煤煤气气中中H H2 2S S含含量量降降至至200mg/m200mg/m3 3以以下下，同同时时脱脱硫硫后后的的酸酸气气被被送送往往制制酸酸系系统统用用来来生生产产78%78%硫硫酸酸，供内部使用，降低了生产成本。供内部使用，降低了生产成本。TSATSA脱萘塔脱萘塔萘回收器萘回收

40、器脱硫塔脱硫塔原料气原料气污水净化污水净化蒸汽蒸汽净化气净化气二级脱硫：二级脱硫：采采用用“粗粗精精两两段段串串联联塔塔式式全全干干法法净净化化”工工艺艺，在在脱脱除除焦焦炉炉煤煤气气中中H H2 2S S的的同同时时一一次次性性除除去去焦焦油油、萘萘、NHNH3 3和和HCNHCN等等杂杂质质。满满 足足 冷冷 轧轧 精精 制制 煤煤 气气 H H2 2S S含含 量量 低低 于于20mg/Nm20mg/Nm3 3的要求。的要求。为为充充分分利利用用钢钢铁铁工工序序余余能能，以以焦焦气气代代替替轻轻质质燃燃油油做做为为锅锅炉炉点点火火及及稳稳燃燃用用燃燃料料，同同时时为为了了实实现现煤煤气气

41、零零放放散散，2 2300MW300MW发发电电机机组组锅锅炉炉既既可可100%100%燃燃烧烧煤煤粉粉，又又可可掺掺烧烧高高气气，还还可可掺掺烧烧转转气气。燃燃用用副副产产煤煤气气，煤煤气气掺掺烧烧比比达达41%41%，开开创创了了全全国国300MW300MW发发电电锅锅炉炉大大比比例例掺掺烧烧煤煤气气的的先先河河，不不仅仅产产生生很很好好的的环环境境效效益益，还还节节约约大大量量电电煤煤资资源源，年年回回收收煤煤气气约约折折合合3737万万吨吨标标煤煤，减排减排COCO2 2116116万吨。万吨。二、新一代钢铁制造流程中的能源技术二、新一代钢铁制造流程中的能源技术煤气煤粉混烧发电煤气煤粉

42、混烧发电图图 2 2300MW300MW热电机组全景热电机组全景二、新一代钢铁制造流程中的能源技术二、新一代钢铁制造流程中的能源技术燃气锅炉提高效率燃气锅炉提高效率(掺烧技术掺烧技术)为为实实现现煤煤气气零零放放散散并并确确保保调调整整季季节节性性蒸蒸汽汽及及余余热热产产汽汽不不稳稳定定的的蒸蒸汽汽平平衡衡，保保证证海海淡淡正正常常运运行行，建建设设2 2130130吨吨中中压压锅锅炉炉(压压力力3.82MPa3.82MPa、温温度度450 450)，锅锅炉炉采采用用焦焦炉炉煤煤气气自自动动程程序序点点火火，单单台台锅锅炉炉燃燃烧烧高高炉炉煤煤气气量量111113.513.5万万m m3 3/

43、h/h，焦焦炉炉煤煤气气量量0.70.7万万m m3 3/h/h，排排烟烟温温度度不不大大于于1 15 50 0。二、新一代钢铁制造流程中的能源技术二、新一代钢铁制造流程中的能源技术海水淡化技术海水淡化技术(MED流程流程)蒸发器主要性能蒸发器主要性能四套单台四套单台日产日产1.25万吨万吨产水温度产水温度33电耗电耗1.6kwh/吨吨变负荷调节变负荷调节50%100%造水比造水比9.8主要性能主要性能产水电导率产水电导率 10us/cm二、新一代钢铁制造流程中的能源技术二、新一代钢铁制造流程中的能源技术海水淡化技术海水淡化技术二、新一代钢铁制造流程中的能源技术二、新一代钢铁制造流程中的能源技

44、术海水淡化技术海水淡化技术p主要特点：蒸发器采用七效加内置末蒸发器采用七效加内置末效冷凝器型式；效冷凝器型式；国内首次使用双国内首次使用双TVCTVC模式，模式，可实现可实现3 3种工况相结合；种工况相结合；国内首次利用汽轮机发电国内首次利用汽轮机发电后的乏汽作为热源后的乏汽作为热源;平行六面体形状国内首创。平行六面体形状国内首创。p部分关键技术自主创新：强化传热技术；强化传热技术；蒸汽热压缩技术；蒸汽热压缩技术；均匀布液技术；均匀布液技术；汽液分离技术；汽液分离技术；材料防腐技术。材料防腐技术。图图 海淡主体外貌图海淡主体外貌图海水淡化在钢铁厂中的作用海水淡化在钢铁厂中的作用p低温多效海水淡

45、化在钢铁联合企业的节能减排、循环经济、低温多效海水淡化在钢铁联合企业的节能减排、循环经济、以及低碳经济的实践中起到非常重要的作用：以及低碳经济的实践中起到非常重要的作用：每年节约地表水资源约每年节约地表水资源约24002400万吨；万吨；海水淡化除盐水代替软化水，每月减少海水淡化除盐水代替软化水，每月减少816816吨工业盐消耗；吨工业盐消耗；利用海水淡化装置取代汽轮发电机的冷凝器，降低成本；利用海水淡化装置取代汽轮发电机的冷凝器，降低成本；浓盐水拟送往盐场制盐或进行盐化工，目前用于电站海水浓盐水拟送往盐场制盐或进行盐化工，目前用于电站海水脱硫，实现了环境的友好；脱硫，实现了环境的友好；实现钢

46、铁厂煤气、蒸汽实现钢铁厂煤气、蒸汽“零零”放散，污水放散，污水“零零”排放。排放。除盐水除盐水蒸汽蒸汽煤气煤气二、新一代钢铁制造流程中的能源技术二、新一代钢铁制造流程中的能源技术海水淡化技术海水淡化技术1 1#25MW25MW发发电电机机组组已已于于20112011年年 9 9月月 1717日日 23:1523:15成成功功并并网网发发电电，对对应应海海淡淡U U2 2主主体体成成功功产产水水各各项项指指标标均均达达到到设设计计水水平平。2 2#25MW25MW发发电电正正在在紧紧张张调调试试中中。此此项项目目按按年年运运行行330330天天计计算算，年年可可发发电电3960039600万万k

47、whkwh，年节约年节约13.8613.86万吨标煤。万吨标煤。二、新一代钢铁制造流程中的能源技术二、新一代钢铁制造流程中的能源技术蒸汽余压蒸汽余压(海淡前置发电海淡前置发电)二、新一代钢铁制造流程中的能源技术二、新一代钢铁制造流程中的能源技术蒸汽余压蒸汽余压(海淡前置发电海淡前置发电)为为了了充充分分利利用用低低品品位位热热源源，进进一一步步优优化化蒸蒸汽汽的的梯梯级级利利用用，目目前前正正在在对对海海淡淡加加装装两两套套前前置置背背压压式式汽汽轮轮发发电电机机组组，发发电电负负荷荷为为2 225MW25MW，将将蒸蒸汽汽先先用用于于发发电电，在在 汽汽 轮轮 机机 中中 做做 完完 功功

48、的的 乏乏 汽汽(0.035Mpa(0.035Mpa，6969)再再送送入入海海淡淡装装置置产产水水，它它完完全全利利用用了了以以前前被被凝凝汽汽器器循循环环冷冷却却水水带带走走的的热热量量（此此部部分分热热量量占占新新蒸蒸汽汽热热量量的的60%60%左左右右），实实现现了了能能量量的的梯级利用，实现热、电、水联产。梯级利用，实现热、电、水联产。图图 海水淡化配套发电项目汽轮机发电机安装海水淡化配套发电项目汽轮机发电机安装 两套两套7.57.5万万NmNm3 3/h/h制氧机组采用立式径制氧机组采用立式径向流分子筛前端净化、多层浴式主冷、单向流分子筛前端净化、多层浴式主冷、单塔无氢除氧等先进技

49、术，同时采用塔无氢除氧等先进技术，同时采用液氧内液氧内压缩流程压缩流程，减少因压缩氧气带来的危险因，减少因压缩氧气带来的危险因素和维护费用。配有素和维护费用。配有常规变负荷常规变负荷和和快速变快速变负荷负荷能力，常规变负荷是在装置的能力，常规变负荷是在装置的7575105%105%的工况运行；快速变负荷是在以上的的工况运行；快速变负荷是在以上的任意操作点上能够进行任意操作点上能够进行2 2万万NmNm3 3/h/h的氧气的氧气产量变化操作，还能够产量变化操作，还能够实现液氧、液氮的实现液氧、液氮的冷量相互转换冷量相互转换，增强液体的后备能力。，增强液体的后备能力。由于制氧机组采用氮气膨胀和电机

50、制动膨胀机的技术，能够保证机组在大范围内进行变负荷由于制氧机组采用氮气膨胀和电机制动膨胀机的技术，能够保证机组在大范围内进行变负荷时不因为膨胀量的变化影响主塔的工况，稳定了氩气的产量和液体产品的纯度，降低制氧能时不因为膨胀量的变化影响主塔的工况，稳定了氩气的产量和液体产品的纯度，降低制氧能耗。同时机组配有耗。同时机组配有ASTAST（冷态自动起车冷态自动起车）、）、ALCALC（自动快速变负荷自动快速变负荷）和）和远程监控远程监控的高级控制功的高级控制功能，自动化程度大大提高，可有效降低操作人员误操作的风险。能，自动化程度大大提高，可有效降低操作人员误操作的风险。二、新一代钢铁制造流程中的能源