鋼鐵企業(yè)能源構(gòu)成與節(jié)能措施分析

河鋼集團(tuán)唐鋼公司 河北 唐山 063000

在全球能源危機(jī)背景下，鋼鐵企業(yè)在推動(dòng)我國積極發(fā)展的同時(shí)也暴露了一些問題。作為我國能源生產(chǎn)的最大產(chǎn)業(yè)鏈，鋼鐵企業(yè)全生產(chǎn)過程如焦化、燒結(jié)、煉鐵、熱軋等都會(huì)產(chǎn)生大量煙氣物，內(nèi)混合煤氣、氮?dú)狻⒎蹓m等，對大氣環(huán)境造成直接危害。面對著可持續(xù)發(fā)展的要求，我國鋼鐵企業(yè)也開始加強(qiáng)節(jié)能降耗生產(chǎn)，將降本增效作為一個(gè)生產(chǎn)著力點(diǎn)。現(xiàn)以鋼鐵企業(yè)能源構(gòu)成作為分析點(diǎn)提出了一些節(jié)能措施，具體內(nèi)容如下。

1 分析我國鋼鐵企業(yè)能源系統(tǒng)管理存在問題

鋼鐵企業(yè)是我國重要的工業(yè)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)，在帶來巨大的經(jīng)濟(jì)收益的同時(shí)，鋼鐵企業(yè)的能源消耗量也在不斷攀升，現(xiàn)已經(jīng)占據(jù)到我國能源中耗能15%以上。由鋼鐵生產(chǎn)排放的二氧化碳也上升到了全國總排放量的10%、工業(yè)廢水排放量已經(jīng)超過了15%。可見，鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)對全球生態(tài)環(huán)境保護(hù)帶來了巨大的挑戰(zhàn)，也加重了我國能源經(jīng)濟(jì)改革。此外，從我國鋼鐵企業(yè)的能源管理現(xiàn)狀來看，其存在部門多、組織協(xié)調(diào)能力差，設(shè)備管理落后、專業(yè)技術(shù)不達(dá)標(biāo)等問題。內(nèi)憂外患之下，鋼鐵企業(yè)能源管理改進(jìn)和優(yōu)化問題變得十分重要[1]。

2 分析鋼鐵企業(yè)能源構(gòu)成以及耗能特點(diǎn)

鋼鐵企業(yè)可有效帶動(dòng)我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展，也在很大程度上加重了全球經(jīng)濟(jì)能源危機(jī)。從鋼鐵企業(yè)可持續(xù)發(fā)展以及經(jīng)濟(jì)化建設(shè)要求來看，鋼鐵企業(yè)的能源耗能多在于生產(chǎn)系統(tǒng)、能源轉(zhuǎn)換耗能兩個(gè)方面。通過研究企業(yè)的生產(chǎn)流程，分析其能源構(gòu)成，可以有效優(yōu)化單體設(shè)備、整個(gè)工藝路線，進(jìn)而促進(jìn)產(chǎn)業(yè)改革。

2.1 探討鋼鐵企業(yè)工藝流程

完整的鋼鐵生產(chǎn)工藝流程包含了焦化、燒結(jié)、煉鐵、熱軋等工藝流程，所使用的原材料有水、焦炭、煤粉、電能等，整個(gè)生產(chǎn)工藝流程中會(huì)生產(chǎn)出混合煤氣、壓縮空氣、焦?fàn)t煤氣等氣體，若沒有進(jìn)行優(yōu)化處理，可導(dǎo)致大量的工業(yè)廢氣直接影響自然環(huán)境。

2.2 鋼鐵生產(chǎn)的能源介質(zhì)構(gòu)成

現(xiàn)分析整個(gè)鋼鐵生產(chǎn)中參與的能源介質(zhì)，進(jìn)而研究出能源的利用率、損耗量以及轉(zhuǎn)化率，以此來實(shí)現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)。

從能源介質(zhì)的構(gòu)成來看，鋼鐵生產(chǎn)重點(diǎn)能源介質(zhì)有高爐煤氣、電力、蒸汽、轉(zhuǎn)爐煤氣、焦?fàn)t煤氣等，其中高爐煤氣的介質(zhì)份額接近二分之一、而焦?fàn)t煤氣略大于四分之一、電力耗能約為16%，蒸汽、轉(zhuǎn)爐煤氣大于5%，其余的能源介質(zhì)單量均低于3%。從工序角度分析能源介質(zhì)特征可知，高爐煤氣在焦?fàn)t燃燒和混合煤氣燃燒中供能最多，其可以占據(jù)整個(gè)消耗量的30%左右，焦?fàn)t煤氣多用于CCPP發(fā)電、混合煤氣燃燒等，在連鑄切割用量最少。轉(zhuǎn)爐煤氣在加熱爐中的消耗量較大，大于鋼包烘烤消耗。電力消耗也屬于常見的能源介質(zhì)，電力系統(tǒng)主要供能類型有生活用電、工藝用電以及生產(chǎn)用電，其多是將電能直接轉(zhuǎn)化成機(jī)械能、熱能等，直接作用于主抽風(fēng)機(jī)、工藝熱處理環(huán)節(jié)。電力系統(tǒng)對比其他的能源介質(zhì)優(yōu)勢明顯，相關(guān)操作人員可以通過改良工藝參數(shù)來優(yōu)化工藝電節(jié)能處理，可實(shí)現(xiàn)吊車運(yùn)行、提升泵站運(yùn)行等，有效減少和改良空載、空轉(zhuǎn)問題，通過采用一些現(xiàn)代化的變頻技術(shù)，可為生產(chǎn)提供照明、生活用電等，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)。蒸汽能源介質(zhì)也多運(yùn)用于轉(zhuǎn)爐、干熄焦等化學(xué)工序，能源回收率占比大于80%。燒結(jié)結(jié)構(gòu)能源介質(zhì)的特點(diǎn)在于燃燒固體燃料來實(shí)現(xiàn)持續(xù)性功能，上文所述的電力系統(tǒng)主要為工藝用電功能，隨著電能消耗量增加，整個(gè)系統(tǒng)的漏風(fēng)率也會(huì)直接提升。而燒結(jié)系統(tǒng)可以減少臺車之間的空隙率，進(jìn)而改善環(huán)冷機(jī)生產(chǎn)質(zhì)量，可直接減少主抽風(fēng)機(jī)和環(huán)冷鼓風(fēng)機(jī)的能源消耗。煉鐵能源介質(zhì)對比燒結(jié)系統(tǒng)，其主要體現(xiàn)在耗能原料不同，高爐系統(tǒng)采用了煤氣和固體燃料混合的模式，通過8:1的比例，促進(jìn)固體燃料充分燃燒，采用INBA法處理高爐渣，可保證余熱充分回收，還能夠?qū)崿F(xiàn)解凍和長時(shí)間供暖需求[2]。

3 對于提升鋼鐵企業(yè)能源節(jié)能化管理的措施建議

3.1 構(gòu)建完善的能源系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)

建議相應(yīng)的鋼鐵企業(yè)建立完善的能源管理系統(tǒng)，借助網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)集成化管理，動(dòng)態(tài)化觀察不同能源構(gòu)成體系的轉(zhuǎn)化效果。此外，要積極運(yùn)用自動(dòng)化生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，針對不同的鋼鐵廠區(qū)建立科學(xué)的能源數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，提升能源監(jiān)督。

3.2 建立能源中心

建議鋼鐵企業(yè)針對生產(chǎn)區(qū)域建立數(shù)字化、信息化、智能化的能源中心，通過建立完善的部門管理制度，加強(qiáng)各個(gè)組織的信息交流、資源共享，加強(qiáng)生產(chǎn)數(shù)據(jù)監(jiān)督，讓相關(guān)工作人員才能合理利用這些數(shù)據(jù)信息對工廠的能源進(jìn)行有效把控，最終實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗目標(biāo)。

3.3 不斷優(yōu)化生產(chǎn)設(shè)備

建議相關(guān)單位提高現(xiàn)有能源進(jìn)線電壓等級，優(yōu)化配電設(shè)備建設(shè)，升級燒結(jié)系統(tǒng)、蒸汽爐等，不斷加強(qiáng)余熱、余能回收，進(jìn)而提升生產(chǎn)精度，進(jìn)而減少對環(huán)境的影響，為社會(huì)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)做出更大的貢獻(xiàn)[3]。

4 結(jié)束語

綜上所述，煤炭、煤氣、電能、蒸汽等都是鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)的重要能源介質(zhì)，其可以為燒結(jié)、高爐、加熱爐等功能，滿足其生產(chǎn)要求。隨著生產(chǎn)工藝愈加復(fù)雜，能源循環(huán)時(shí)可導(dǎo)致能源損失，大量的余熱、煙氣、雜質(zhì)等排到室外，直接影響大氣環(huán)境。通過采用科學(xué)的節(jié)能措施可提升能源介質(zhì)的轉(zhuǎn)化率，幫助鋼鐵企業(yè)實(shí)現(xiàn)高效、零排放經(jīng)濟(jì)。