鋼鐵企業轉型之路
——冶金多聯產循環經濟①

季愛兵, 郭新穎

(神霧集團江蘇省冶金設計院有限公司, 江蘇 南京　210000)

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鋼鐵企業轉型之路
——冶金多聯產循環經濟①

季愛兵, 郭新穎

(神霧集團江蘇省冶金設計院有限公司, 江蘇 南京210000)

簡介了多聯產循環經濟的概念，以及在冶金行業的開發意義；闡述了神霧集團示范工藝流程的特點和應用。

冶金企業； 轉型升級； 多聯產； 循環經濟

引　言

冶金行業是國民經濟的重要基礎產業，是實現工業化的支撐產業。冶金行業的快速發展為中國國民經濟的發展提供了有力保障。但是，近年來隨著中國鋼鐵產能嚴重過剩、產品價格不斷探底，冶金行業的發展已遭遇到歷史的寒冬，行業亟需轉型升級[1,2]。

1　冶金多聯產循環經濟

“多聯產”的概念最初源自于化工行業，指進行跨行業、跨部門的聯合生產，得到多種具有高附加值的產品，以及充分利用各工藝過程中產生的能源的綜合系統[3，4]?！岸嗦摦a”概念的應用，能夠使各生產工序之間進行有機耦合，實現資源共享、能源梯級回收利用，在最大程度上充分發揮了原料的利用價值，降低了企業的能源消耗及成本。

在目前冶金行業發展形勢下，若采用傳統的生產模式對冶金企業進行新建、重組或者轉型都已經不太現實，綜合發展“多聯產循環經濟”是今后的重要發展方向。冶金行業的多聯產循環經濟可以擴展為在工藝方面將冶金、固廢處理、煤化工、發電等環節相結合，形成以冶金行業為主導，金屬材料、化學品、液體燃料、電力、熱力、煤氣等行業的關聯生產，以達到資源、能源的充分利用和循環生產，以及環境和經濟效益最大化的目的。具有規?；?、大型化、一體化、基地化等特征的多聯產聯合企業相對于單一的冶金企業在綜合投資規模、生產成本、產品能耗等關鍵指標上展現出巨大優勢，是大型企業的重要發展方向。

2　神霧創新型冶金多聯產循環經濟示范工藝

北京神霧環境能源科技集團股份有限公司(以下簡稱“神霧集團”)是目前中國專業從事化石能源、礦產資源及可再生資源高效清潔利用、新技術研發及產業化實施的行業領軍企業。神霧集團以其擁有的核心技術為基礎，依托旗下的研究機構與工程設計單位，創新性地開發了集釩鈦資源綜合利用、冶金固廢粉塵綜合處理、蓄熱式燃氣高溫熔融電石、蓄熱式旋轉床煤熱解、粉煤氣化、LNG制備以及發電為一體的綜合性冶金多聯產循環經濟示范工藝。

2.1示范工藝流程

示范工藝流程以釩鈦資源綜合處理、冶金固廢粉塵綜合利用和蓄熱式燃氣高溫熔融電石為主體，其他子項相互耦合、關聯：

雙床粉煤氣化單元為全廠提供燃料氣和原料氣；發電單元為全廠提供電力資源；蓄熱式旋轉床煤熱解單元為粉煤氣化單元和發電單元提供低階煤炭資源；蓄熱式旋轉床煤熱解單元和蓄熱式燃氣高溫熔融電石單元副產的高熱值熱解氣和電石尾氣用于LNG生產單元的原料。整體工藝流程如圖1所示。

圖1　示范工藝流程圖

本示范工藝集成了神霧集團多項自主創新、成熟的國際領先技術，通過能源耦合、資源分級提質、梯級使用，實現資源綜合循環使用，各項能源、環保指標均優于國家現行標準；符合中國冶金工業綠色、清潔、環保的可持續發展的戰略要求。

2.2示范工藝子項

2.2.1釩鈦資源綜合利用單元

本單元主體工藝路線為：釩鈦海砂礦→釩鈦氧化球團→氫氣豎爐直接還原→熔分提鈦→轉爐提釩。氫氣豎爐處理釩鈦礦技術成熟、可靠，比高爐工藝節能11.7%以上，CO2減排60%以上，SO2，NOx減排80%以上，是一種清潔、環保的短流程冶金技術。本單元的產品高品質鐵水可外送至附近鋼鐵企業作為煉鋼原料銷售；鈦渣、釩渣可外售臨近的釩鈦深加工企業。

2.2.2冶金固廢粉塵綜合處理單元

本單元主體工藝路線為：固廢粉塵預處理→轉底爐直接還原→熔分冶煉。轉底爐處理冶金固廢粉塵可實現粉塵中的鐵、碳、鋅等有價元素綜合回收、多金屬循環使用，實現固廢粉塵零排放，比傳統冶金固廢粉塵處理技術節能17.7%以上，CO2減排16.7%，SO2減排95%以上，NOx減排34%以上；本單元的產品高品質鐵水可外送至附近鋼鐵企業作為煉鋼原料銷售；高品質氧化鋅可外售臨近的化工企業。

2.2.3蓄熱式燃氣高溫熔融電石單元

本單元主體工藝路線為：原料處理→預熱爐干餾→密閉電爐冶煉。蓄熱式燃氣高溫熔融電石技術比傳統電石生產技術節能15%以上，CO2減排11.5%，SO2減排90%以上，NOx減排48%以上。本單元的副產品熱解氣和電石氣作為LNG單元的原料氣；產品焦油、粗苯、高品質電石可外售臨近化工企業。

2.2.4蓄熱式旋轉床煤熱解單元

本單元主體工藝路線為：原料處理→低溫干餾系統→煤氣凈化系統。蓄熱式旋轉床熱解技術可實現低階煤炭資源分級提質、梯級使用，比傳統技術節能35%以上，CO2減排21%，SO2減排90%以上，NOx減排45%以上。本單元的產品熱解氣作為LNG單元的原料氣；副產品焦油、粗苯、硫銨和硫磺可在市場就近銷售。

2.2.5粉煤氣化單元

本單元主體工藝路線為：原料預處理→粉煤氣化→煤氣凈化處理。本單元的原料采用蓄熱式旋轉床熱解單元生產的半焦，產品潔凈煤氣用作LNG制備單元的原料氣以及釩鈦資源綜合利用單元的還原氣。

2.2.6LNG制備單元

本單元主體工藝路線為：原料氣預處理→轉化預處理→產品氣整合系統。本技術比傳統LNG制備技術節能46.4%以上，CO2減排75%以上。本單元的原料氣采用蓄熱式旋轉床熱解單元的熱解氣和蓄熱式燃氣高溫熔融電石單元的電石爐氣；產品LNG可在市場就近銷售。

2.2.7發電單元

本單元用于發電的原料為蓄熱式旋轉床煤熱解單元生產的半焦，產生的電力用于釩鈦資源綜合利用單元、冶金固廢粉塵綜合處理單元、蓄熱式燃氣高溫熔融電石單元、蓄熱式旋轉床煤熱解單元、粉煤氣化單元、LNG制備單元及其輔助系統的動力消耗。

2.3示范工藝原料及產品

本示范工藝的主要原料為釩鈦海砂礦、冶金固廢粉塵和長焰煤。釩鈦海砂礦成分復雜、冶煉難度大，傳統的工藝很難處理，但其儲量大、易于開采且價格低廉，有利于降低生產成本。冶金固廢粉塵屬于冶金企業產生的廢棄物，本工藝將固廢粉塵作為原料，變廢為寶，符合國家循環經濟和環保政策的要求。長焰煤屬于低階劣質煤炭，價格低廉，本工藝通過低溫干餾工藝將長焰煤變為燃料氣和半焦，用作LNG制備和發電的原料，為整個示范工藝提供能源，實現能源綜合利用。

本示范工藝的產品主要有高品質鐵水、鈦渣、釩渣、電石、氧化鋅、焦油以及LNG等。鐵水可外送至附近鋼鐵企業作為原料；鈦渣、釩渣可外售至臨近的釩鈦深加工企業；電石、氧化鋅可外售至臨近的化工企業；焦油、LNG可就地銷售。各產品均具有良好的市場銷售前景。

3　結　論

神霧集團開發的綜合性冶金多聯產循環經濟示范工藝，通過能源耦合、資源分級提質、梯級使用，實現資源綜合循環使用，提高原料利用率，降低污染排放，提升經濟價值。本工藝的工業化必將為中國冶金工業結構調整、轉型升級提供示范和標桿作用。

[1]周存典.論中國鋼鐵工業發展戰略[M].北京:冶金工業出版社,2001.

[2]李福祥.我國鋼鐵行業發展態勢分析[J].西北師大學報(社會科學版),2006,5(43):122—127.

[3]徐振剛.多聯產是煤化工的發展方向[J].潔凈煤技術,2002,8(2):5—7.

[4]岑建孟,方夢祥,王勤輝，等.煤分級利用多聯產技術及其發展前景[J].化工進展,2011,30(1):88—94.

2016-02-04

季愛兵(1981—)，男，工程師。電話：15996353878。E-mail：ji5fivesix@126．com

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