鋼鐵企業鐵前重點工序節能環保技術現狀與發展

劉建朋

（唐鋼國際工程技術股份有限公司，河北 唐山 063000）

在鋼鐵生產中，鐵前系統能耗占總工序能耗的73.5%，成為鋼鐵企業節能減排，降本增效的重點[1]。筆者結合鋼鐵冶金鐵前工序的具體流程，梳理了現行科學合理的節能環保技術措施，為建成現代化、智能化、綠色化鋼鐵企業提供借鑒。

1 料場工序節能環保技術現狀

原料場為鋼鐵聯合企業生產所用原料的準備和存儲的必備工序，承擔著受卸、貯料、混勻、破碎、篩分、轉運輸出等綜合性功能。從露天料場發展到封閉料場，一直是節能環保政策要求的重點對象。隨著環保政策不斷加劇、鋼鐵公司產能整合、搬遷，綜合料場技術得到迅猛發展，其中采用的主要節能環保技術有：大面積料場頂部架設光伏發電系統、大跨度新型環保料場封閉技術、智能化綜合料場技術等。

1.1 廠房頂布置光伏發電設施

綜合原料場廠房面積大，如B 型、C 型、D 型料庫更適合在廠房屋頂加設光伏發電系統，以充分利用太陽能，抵消原料場部分用電量，降低能源消耗。如，寶鋼股份在一二期礦場C型料庫廠房頂建設的分布式光伏發電應用示范項目，經濟效果明顯，月均發電量在14 萬度左右，可抵消原料場部分用電量，降低能源消耗[2]。鹽城市聯鑫鋼鐵有限公司料場光伏電站項目于2020 年4 月已通過驗收，建設內容為13MWp 光伏并網電站系統，包含5個1.6MWp 子系統，4 個1.25MWp 子系統，項目建成后可形成年發電量為1315.56 萬KWh 的生產能力，為企業節能降耗做出很大貢獻。

1.2 大跨度新型環保料場封閉技術

根據物料性質和存儲要求，新型環保料場在相同儲料能力條件下，投資小、占地面積減小50%，同時可防雨、防凍，有效降低物料風損，避免物料外泄，自動化水平高。大跨度的環保料場在實際應用中取得了良好效果，總體結構重量輕，同時可用于不同廠區地形環境，根據物料種類的堆取形式，可建成圓形（存儲煤粉、精粉）、矩形（精粉、混合料）等多種平面。位于曹妃甸的首鋼京唐球團料場改造封閉工程，是目前全球最大跨度的料場封閉項目，該項目單跨凈跨度達到245m，長度650m，高63.228m，中間不設置立柱，較好利用了存儲空間，降低物料損失，并實現了智能化操作。圖1，圖2 分別為某鋼廠B 型料場和C型料場實景。

圖1 B 型存儲料場

圖2 C 型存儲料場

1.3 智能化綜合料場技術

目前，原料場自動化水平參差不齊，大型鋼鐵聯合企業正在不斷探索和建設智能化綜合料場，實現智能環保、無人值守一鍵式生產，如唐鋼新區、首鋼京唐二期等項目已建成應用。

智能化料場是通過建立數字化管理系統，實現料位檢測、物料跟蹤與掃描、設備自動定位、物料系統路徑最優規劃，提高了料場利用效率和設備安全可靠性，降低設備作業能耗、改善勞動環境、降低勞動強度，綜合生產成本得到大幅降低。

2 燒結工序節能環保技術現狀

在鋼鐵冶煉流程中，90%二噁英，60%SO2，50%NOX和25%粉塵來自燒結工序[3]，燒結已成為環保治理的重點領域。隨著近幾年的研發與實踐，煙氣循環技術、料面噴灑熱蒸汽技術、厚料層技術、余熱利用技術等已為鋼鐵企業所應用。

2.1 煙氣循環技術

燒結煙氣循環實現了能源梯階利用，降低運行費用，已成為燒結工序實現節能環保的有效措施。按取氣源位置區分，有內循環和外循環兩種模式。燒結煙氣內循環技術是利用頭、尾部分燒結大煙道煙氣，生產操作靈活；外循環是從主抽風機后分流部分煙氣，管道布置結構簡單。內循環工藝是目前主流的燒結煙氣循環技術[4]，每噸燒結礦可節約標準煤約2Kg～3Kg，降低煙氣脫硫脫硝處理運行費約25%左右，該技術已成為部分地區強制推行實施的環保措施。

2.2 料面噴灑熱蒸汽技術

給燒結料面噴蒸汽，可提高空氣比熱，在同等數量的空氣加上蒸汽進入料層便形成更強的熱交換能力，有助于降低燒結燃料消耗，提高料層的燃燒速度，提高燒結產量，降低CO 排放。在首鋼京唐燒結機生產中[5]，平均廢氣CO 含量降幅25%，二噁英排放降幅約50%，固體燃耗降低4.4%；燒結礦增產2.37%，噸礦廢氣減排6.7%。該技術性價比高，已成為部分地區強制要求必須具備的工藝環節，節能環保效益明顯。在首鋼京唐、唐鋼新區等眾多燒結機上進行了應用。

圖3 唐鋼新區燒結料面噴蒸汽

圖4 首鋼京唐燒結料面噴蒸汽

2.3 其他節能環保技術

（1）環保導料槽的應用。傳統皮帶機導料槽存在撒料、揚塵的問題，已不能滿足日益嚴格的環保要求。采用新型環保導料槽代替傳統皮帶機標準導料槽，可降低揚塵率、除塵器風量，改善生產環境，降低生產成本。

（2）厚料層燒結技術。厚料層燒結通過自蓄熱作用，減少燒結料中的燃料用量，提高料層內部的氧位，增強氧化性氣氛從而減少固體燃料的消耗，提高燒結礦產能和質量。通過精準配料、強化制粒、燒結料預熱以及治理漏風等措施，大型燒結機料層厚度已達到900mm～1000mm[5]，燒結質量穩定，產能穩步提升。

（3）余熱利用技術。燒結尾部封箱和環冷機三段熱廢氣含有大量顯熱，大部分鋼廠都進行了不同方式的余熱回收，節能減排效益顯著。目前主要是利用燒結過程熱廢氣，建設余熱鍋爐產蒸汽，中壓蒸汽進廠區外網送至其他用戶，低壓蒸汽給燒結車間制粒或礦槽預熱。另一種方式是進行燒結余熱發電，提高企業自發電率、節約能源、減少廢氣外排。

3 高爐工序節能環保技術現狀

高爐煉鐵工序能耗占鋼鐵企業能源消耗的49.4%，各鋼鐵企業正在通過采用各種先進技術以達到煉鐵工序節能、降耗、減排的目的，比如：降低燃料比、富氧、沖渣水余熱回收、爐頂均壓煤氣回收、噴煤、高風溫熱風爐等技術已得到廣泛應用。本文重點描述降低燃料比、富氧和沖渣水余熱回收技術。

3.1 降低燃料比

煉鐵用能的78%[1]是來自焦炭和煤粉的燃燒，燃料比的高低直接影響高爐工序節能。降低燃料比主要措施有：堅持精料方針，提高入爐礦石含鐵品位；實現高風溫，采用空氣、煤氣雙預熱，提高爐料透氣性；根據不同爐型，合理控制冶煉強度等。總之，需要根據原燃料、爐型、設備條件等綜合系統考慮降低燃料比措施。如，為增加入爐品位，降低能耗和污染物排放，高比例球團礦冶煉正在被眾多鋼廠所實踐，目前國內部分大型鋼鐵公司已可實現高爐入爐球團礦比例＞50%，綜合入爐品位＞60%。但與國外還有很大差距，需要我們從爐型、設備、操作等各方面進行摸索。

3.2 富氧技術

富氧技術是減排降耗的重要技術之一，高爐富氧率每提高1%，煤比提高20kg/t～25kg/t，高爐產量約增加3%。提高富氧量可以提高風口前燃燒溫度，提高煤粉的燃燒率和噴煤量，降低焦比，節約煉鐵成本。

3.3 沖渣水余熱回收技術

高爐沖渣時大量水急劇熄滅熔渣，產生大量低溫熱能。經換熱后，采暖水供回水溫度均在60℃/50℃以上，可給鋼廠內部需采暖車間供暖，剩余可外供進行市政采暖，但在提高換熱效率，設備防腐方面還需做細致研究工作。目前高爐沖渣水余熱供暖以其成本低、無排放等優勢得到了廣泛應用，社會效益明顯。

圖5 沖渣水換熱流程示意圖

4 冶煉工序節能環保技術的發展方向

對于鋼鐵企業，節能措施不是孤立存在的，從整體考慮、系統性節能是降低能源成本消耗，提高整體效益的重要措施。鋼鐵流程的系統節能[6]，主要是在提高效率的基礎上實現煤炭、焦炭、電力等資源的消耗減量化；將余熱、余壓、蒸汽、煤氣等轉化為動力或電力，以降低外購成本；增加能源產品產出，以實現產出增量化，最終降低能源成本，為企業創造經濟和社會價值。

5 結論

近幾年，國家對鋼鐵企業節能環保要求逐年提高，很多有效措施得到了廣泛推廣應用，如環保、智能化料場技術，燒結煙氣循環、料面噴蒸汽技術，高爐精料、富氧、爐頂均壓放散技術等。但鋼鐵生產節能潛力將越來越有限，通過實施系統節能來實現鋼鐵企業深層次的節能環保、降本增效是未來鋼鐵企業需要重點研究和發展的方向。