钢铁行业节能技术西安建筑科技大学ppt课件.ppt

3 钢铁行业节能技术,西安建筑科技大学,3.1钢铁行业实用节能技术及其节能效果,3.1.1 焦化工序3.1.2 烧结工序3.1.3 高炉工序3.1.4 转炉工序3.1.5 电炉工序3.1.6 连铸与轧钢工序3.1.7 企业综合能源利用和管理技术,3.2钢铁行业节能新技术展望,3.2.1 焦炉工序3.2.2 烧结工序3.2.3 高炉工序3.2.4 转炉工序3.2.5 电炉工序3.2.6 薄带连铸技术,3.1.1 焦化工序,1 干熄焦技术工艺原理 利用冷的惰性气体（如氮气、氩气等）或燃烧后的废气，在干熄炉中与赤热红焦换热从而冷却红焦，吸收了红焦热量的惰性气体将热量传给干熄焦锅炉产生蒸汽，被冷却的惰性气体再由循环风机鼓入干熄炉冷却红焦。干熄焦锅炉产生的中压（或高压）蒸汽并入厂内蒸汽管网或送去发电。干熄焦装置 焦炭运行系统、惰性气体循环系统和锅炉系统。,干熄焦工艺流程,干熄焦工艺流程,技术特点 自身能耗虽高，但回收红焦显热 减少环境污染 改善焦炭质量 经济效益显著技术应用现状及展望 截止2008年5月底，我国干熄焦装置57套，生产能力4880万吨/年占我国机焦产能3.6亿吨的13.5%。在建和已投产的干熄焦装置共119套，当前世界各国已投产、正在施工和设计的干熄焦装置月300套。随着国家对环境要求越来越严格、能源价格越来越高、能源供应越来越紧张的情况下，干熄焦的优点就越发显著，其回收炼焦余热，改善操作环境，实现环境经济具有十分重要的意义。应用案例：济钢116万吨焦炉,1 干熄焦技术,2 煤调湿技术,工艺原理 煤调湿通过直接或间接加热来降低并稳定控制入炉煤的水分，不追求最大限度地去除入炉煤的水分，而只把水分稳定在相对地的水平，降低炼焦耗热量，从而降低炼焦能耗。即达到增加效益的目的，又不因水分过低而引起焦炉和回收系统操作的困难，使入炉煤密度增大、焦炭及化工产品增产、焦炉加热用煤气量减少、焦炭质量提高和焦炉操作稳定等效果。工艺,工艺系统流程图,工艺流程图,设备 节能型滚筒干燥机、燃气热风炉、SFC型湿式除尘器、输送设备技术特点采用CMC技术后，煤料含水量从11%下降至6%；炉装密度提高，干馏时间缩短，焦炉产能提高11%；改善焦炭质量，提高11.5%，强度CSR提高13%，多配弱粘结煤810%，降低成本；减轻废水处理装置的生产负荷；减少CO2排放量35.8Kg/t；煤料水分稳定在6%左右，使得煤料的堆密度和干馏速度稳定，有益于改善高炉的操作状态，有利于高炉的降耗高产；水分稳定有利于焦炉操作稳定，益于延长焦炉寿命。,2 煤调湿技术,技术应用现状及展望 美国、德国、日本等国家开始进行装炉煤调湿装置的实验和生产实践，均取得很好的经济效益。我国旱季、雨季分明，入炉煤水分波动很大，雨季的入炉煤水分可高达12%以上，应用煤调湿技术可是水分降至5%左右，应重视这一节能技术的研究与应用。按2007年焦煤产量规模推算，采用煤调湿技术，可节约300万吨标准煤，减少焦化污水月1500万吨，CO2排放量减少1600万吨，节能减排效果显著。案例：济钢煤调湿工艺,2 煤调湿技术,3 型煤炼焦技术,定义 在炼焦前的配煤过程中，将一部分入炉煤先行配入粘结剂压成型快，然后与散装煤料混合加入焦炉炭化室内炼焦。优点与常规炼焦工艺相比，配型煤炼焦工艺可以明显改善焦炭强度，尤其是对粘结性偏低的煤。在保证焦炭强度一定的条件下，采用配型煤炼焦可以降低肥煤和焦煤的配入量。在焦炉炭化室内，入炉煤软化熔融阶段，型煤出现体积膨胀现象，有利于形成结构致密的焦炭；型煤内部煤粒间隙小，炼焦时能改善煤粒的粘结程度和结焦条件；型煤还能提高焦炭质量。,工艺流程,3 型煤炼焦技术,3 型煤炼焦技术,特点对焦炭和化学产品质量的影响 装炉煤料的散密度随型煤配比的增加而提高，但随型煤配比的增加，结焦时间也相应延长。所以，型煤炼焦对增产焦炭的效果不明显。然而由于型煤添加了粘结剂，炼焦过程产生的焦油和煤气的产率比常规粉煤炼焦有不同程度的改变。在不降低焦炭质量的情况下，可在炼焦配煤中多配用1020%低灰低硫的弱粘结性煤，以降低焦炭的灰分、硫分和焦炭成本。改善焦炭质量,3 型煤炼焦技术,4 捣固炼焦工艺,定义 捣固炼焦技术是将配和煤在捣固箱内捣实成体积略小于炭化室的煤饼后，由托板从焦炉的机侧推入炭化室内高温干馏。系统组成 捣固焦炉、捣固机、装煤推焦车、除尘净化车、拦焦车、熄焦车等工艺流程,3.1.2烧结工序,1 降低固体燃耗厚料层烧结 烧结料厚度对与提高产量、降低能耗有重大的影响。厚料层烧结技术要点加强自动续热作用燃烧条件得到改善氧化放热反应加强燃料分加，改善固体燃料的染上条件偏析布料与双层配碳烧结提高混合料温度强化制粒工艺提高成品率以降低固体燃耗,2 降低电耗,电能消耗约占整个烧结工序能耗的20%以上，而绝大部分是抽风机的消耗，烧结机的漏风率过大，不仅电耗增加，还是生产率下降，工作环境恶化。所以降低电耗的措施就是降低漏风率。3 烧结工艺节能低温烧结 烧结狂的还原度与强度之间存在矛盾，二者又和固体燃料消耗密切相关，低温烧结是上述矛盾趋于统一，同时减少固体燃料。低温烧结温度要求控制在足以将粘附粉熔化就够了。原料整粒、溶剂细碎、良好的料层透气性和充分的混匀烧结混合料。,小球烧结 将铁矿粉、返矿、溶剂和部分固体燃料等按一定比例混合后，通过造球机造球，并外滚一定量的焦粉或者煤粉，然后进行烧结，最终生产出一种集球团矿、烧结矿于一体的优质人造富矿。热风烧结 将预先加热的空气抽入料层代替部分固体燃料进行烧结的方法。热风烧结可节约固体燃料消耗，并改善烧结矿质量，改善烧结矿的冶金性能，但随风温的提高，其降低固体燃耗的幅度在保证冶金性能的合格条件下逐渐降低，热风烧结已200300为益,3 烧结工艺节能,3.13 高炉工序,1 高炉喷煤技术简介 高炉喷煤是从高炉风口向炉内喷吹煤粉，以代替部分焦炭作为还原剂，使用廉价的非粘结性煤可降低炼铁成本，高炉喷煤是炼铁节能降耗的主要技术之一。特点 高炉喷煤技术具有用非焦煤代替焦炭、改善环境、降低生产成本等特点 采用高风温富氧喷煤综合鼓风技术可有效地强化高炉冶炼，明显改善喷煤效果，大幅度的降低高炉焦比和燃料比。,天铁冶金集团有限公司,安钢高炉喷煤流程图,技术应用现状及展望 高炉炼铁的能量消耗约占整个钢铁工业总能耗的70%左右，高炉喷煤是炼铁节能降耗、降成本的有效措施。近年来各企业一直致力于为提高喷煤量。目前，限制我国多数企业高炉炉喷煤量的两个主要因素是：风温和富氧 高炉富氧喷煤技术的发展趋势是：提高富氧率，提高喷煤量 为使高炉的喷煤比达到180Kg/t以上，鼓风的富氧率应保持在23%的水平。适宜的高风温水平，提高喷煤量 适宜的高风温是12001250；高风温虽然可以提高喷煤量，但是过高影响热风炉的寿命，另外会对环境产生污染。,1 高炉喷煤,定义 现代高炉炉顶压力高达0.150.25MPa，炉顶煤气中存在大量势能。炉顶余压发电技术，就是利用炉顶煤气剩余压力使气体在透平内膨胀做功，推动透平转动，带动发电机发电。根据炉顶压力不同，每吨铁可发电约2040KWh。炉子越大，炉顶压力越高，投资回收越短。该技术可回收高炉鼓风机所需能量的30%左右。这种发电方式既不消耗任何燃料。也不产生环境污染，发电成本又低，是高炉冶炼工序的重大节能项目。工艺流程,2 高炉炉顶煤气余压发电,2 高炉炉顶煤气余压发电,2 高炉炉顶煤气余压发电,2 高炉炉顶煤气余压发电,技术特点 TRT工艺有干、湿之分，使用水来降低煤气温度和除尘，并设置TRT装置的工艺称为湿式TRT；而采用干式除尘（布袋或电除尘）并设置TRT装置的工艺为干式TRT。干式TRT工艺的主要特点：利用干式除尘，生产每吨铁可节水9吨。生产每吨铁，干式电除尘耗电0.250.45KWh，较湿式的节电6070%干式除尘器的出口煤气温度高，压力损失小，故电功率比湿式高3050%。干式TRT系统排出的煤气温度高、水分低，所含热量多，煤气的理论燃烧温度高，用于烧热风炉，高炉热风温度可提高4090，相应降低焦比816Kg/t。最高吨铁回收电量约50KWh。,2 高炉炉顶煤气余压发电,2 高炉炉顶煤气余压发电,技术应用现状 TRT发电不消耗任何燃料就可回收大量电力。目前国内大多采用的是湿式除尘装置与TRT相配，未来的发展趋势是干式除尘配TRT。TRT装置如果配有干式除尘装置，则吨铁回收电力将比湿法多3040%。最高可回收电力约54Wh/t。2005年我国共有高炉1232座，其中1000m3以上高炉108座配备TRT，干式除尘比例达到30%左右。1000m3以上高炉TRT普及率达到100%。我国1000m3以下高炉只有约20多座高炉配备TRT，几乎全为干式除尘。一般说来不同容积的高炉使用不同类型的TRT，其经济效果也不同。高炉越大顶压力越高，回收效果越好。应用案例案例一：攀钢4#高炉高炉炉顶煤气余压发电案例二：鞍钢高炉高炉炉顶煤气余压发电,2 高炉炉顶煤气余压发电,案例三：宝钢不锈炼铁厂高炉炉顶煤气余压发电TRT系统成功的经验TRT选型比较合理，根据高炉投产后的生产数据，考虑了高炉生产进步的可能而制定选型参数，实践证明比较适宜。严格按照技术操作规程进行操作的同时，进行不断的岗位挖潜，持续改进，总结经验，是TRT安全、稳定运行的保证。,3 全烧高炉煤气锅炉技术,全烧高炉煤气锅炉技术采用高炉煤气为原料，设计高温高压发电用锅炉，可兼用冬季抽气供暖使用。其蒸发量为220t/h,出口蒸汽参数为540，9.8MPa。可与500MW汽轮发电机组配套。由于高炉煤气与燃煤相比含尘量少、含硫量低，所以它不但节能还有环保作用。工艺流程 该流程主要是通过高炉煤气在锅炉中燃烧产生的蒸汽，蒸汽在汽轮中做功带动发电机发电，通过汽轮机抽汽可以供应工业蒸汽采暖，也可以用锅炉蒸汽拖动汽动高炉鼓风机向高炉供风。技术特点由于高炉煤气的热值较低，燃烧不稳定，设计是采用了大功率双旋高炉煤气燃烧器，通过旋流叶片，加强高炉煤气和助燃风的混合，在炉膛内采用了束腰结构、燃烧区敷设卫然带等，提高了炉膛的热强度。通过这项技术措施，保证了高炉煤气的稳定燃烧。,3 全烧高炉煤气锅炉技术,该锅炉的燃料是气体，与煤粉炉比较，烟气量大，对流吸热所占比例增加，设计是采用了高沸腾度省煤器，沸腾度20%，协调了辐射受热面和对流受热面的比例关系。采用了分离式热管换热器预热煤气，提高煤气的入炉温度，稳定燃烧。研制开发了与该锅炉配套的高炉煤气锅炉安全保护系统。从运行情况看，该锅炉在低负荷下仍能稳定运行。技术应用现状及展望全烧高炉煤气锅炉技术在首钢总公司得到应用后，已经在全国推广。,低热值高炉煤气发电技术推广应用情况,33,3 全烧高炉煤气锅炉技术,3 全烧高炉煤气锅炉技术,全烧高炉煤气锅炉运行不受季节限制，可以全天候回收高炉煤气，每年减少高炉煤气放散约16.26亿m3，全年可增加供蒸汽量57.6万吨，增加发电量4320万kWh，增加供电量3181.86万kWh，节约标准煤17.6万吨，综合经济效益达4000万元/年以上。高炉煤气发电技术刚刚进入市场，其价值已经被企业认可，不论从国家的能源与环保政策出发，还是从企业自身的发展出发，该技术的推广应用都有重大意义。应用案例案例一首钢全烧高炉煤气锅炉技术案例二上海威钢能源公司案例三马钢全烧高炉煤气锅炉技术,3.14转炉工序,根据回收转炉煤气有显热和潜热两种形式，转炉工序回收的二次能源形式也有转炉煤气和余热蒸汽两种形式。转炉煤气回收主要有湿法和干法两种，其中OG法转炉煤气回收系统是湿法工艺的代表，LT法转炉煤气回收系统是干法工艺的代表。1 转炉煤气湿法除尘及余热回收技术 转炉煤气湿法回收按流程大致分传统OG系统和新OG系统两种，均采用喷水净化方式。区别主要在于传统OG的净化设备主要是两级文氏管，新OG采用喷淋塔环缝洗涤器。OG法为日本新日铁与横山工业公司于1962年研究开发的一种转炉烟气净化和煤气回收的湿式净化系统，并取得专利。OG法系统主要由烟气冷却、净化、煤气回收和污水处理等部分组成。,1 转炉煤气湿法除尘及余热回收技术,1 转炉煤气湿法除尘及余热回收技术,传统OG法转炉净化系统存在缺点：处理后的煤气含尘量较高，达100mg/m3以下，若要利用此煤气，需在后部设置湿法电除尘器进行精除尘，将其含尘量浓度降至10mg/m3以下系统存在二次污染，其污水需进行处理；系统阻损大，所以能耗大，占地面积大，环保治理及管理难度较大。新OG法为德国L.B公司专有技术，具有净化效率高、系统阻力小、风机能耗低、洗涤用水量小、系统简单等特点。2 转炉煤气干法回收技术 LT法为德国Luugi公司和Thyssen钢铁公司于1969年研制成功的。LT法系统主要是由烟气冷却、净化回收和粉尘压块3大部分组成,2 转炉煤气干法回收技术,技术经济分析干法相对于湿法除尘系统具有以下优点：烟气含尘量低，考核值平均在6.6mg/Nm3；节电，其耗电量为3.05KWh/吨钢，不到湿式系统的1/2，节电3.72KWh/吨钢，折合1.5kgce/吨钢；节水，对120t的转炉系统用水量约0.05m3/吨钢，是湿法系统的1/5;回收煤气量大，吨钢可多回收热值8360kJ/m3，煤气21.3m3相当于节能6.10kgce/吨钢；粉尘利用率高，干法除尘系统吨钢干粉尘回收量可达14Kg/吨钢占地少，整个工程总占地面积6000m3，约为湿法的1/2,2 转炉煤气干法回收技术,技术应用现状及展望目前莱钢、包钢、宝钢、首钢、济钢、天铁、攀钢等都建设了相应的转炉煤气干法净化系统。应用案例 莱钢干法除尘系统,2 转炉煤气干法回收技术,3.15 电炉工序,电弧炉炼钢技术特点：大型化、高功率化，提高生产率；多元化的能量利用技术，应用其他辅助能源，包括氧气，油，天然气，煤；主原料多元化；重视电弧炉炼钢的环境保护节能技术，主要是用炉气余热利用,1 强化供氧,在电弧炉冶炼过程中进行强化用氧的目的除了加快脱碳速度以外，还充分利用氧气与原料中易氧化元素发生化学反应所放出的热量，达到节能降耗的效果。根据理论计算，对于普通铁水，每吹入1m3的氧气，所含元素在1600时反应理论发热值约为4KWh，可以计算出强化用氧功能占总能量供应的25%30%。近代电弧炉炼钢大量使用氧气，再加上其他炼钢技术使冶炼周期缩短至4060分钟，故有“电弧炉炼钢转炉”之说。因此，强化用氧技术已经成为电弧炉炼钢重要的技术方向。,2 电弧炉底吹搅拌,电弧炉炼钢是通过分布在极心圆上的三支电极对废钢和熔池表面加热，并通过炉渣和金属对整个熔池加热。由于加热的不均匀性，使炉内存在冷区，熔池温度、成分不均匀和炉渣过氧化问题。底吹氧搅拌为电炉炼钢克服上述问题提供了廉价而有效的解决办法。底吹气体搅拌，把只有电弧电动力作用时的搅拌能13W/t提高到375400W/t，因而可使电弧炉炼钢获得以下优点：改善钢渣反应提高熔池成分和温度的均匀性加速电弧向熔池的传热促进脱磷和碳氧反应，可冶炼C0.04%的钢种能更有效地排渣进行无渣出钢操作，有利于清洁钢的生产一般认为底吹搅拌可使电耗减少10kWh/t，冶炼时间缩短5分钟，金属收得率提高0.2%0.5%,3 炉料结构,炉料结构对电弧炉炼钢的各项指标都有重大影响，但由于种种原因，国内电弧炉炼钢的原料状况改善进程缓慢。鉴于我国有较多的生铁资源，在生铁价格合适、质量可靠的前提下，适当增加生铁配入量，同时加大炉内供氧强度可明显地节能增效。在有条件的地方配用热铁水为原料，无疑会大大提高电弧炉炼钢的生产率，并降低电耗。理论计算结果和生产经验都表明，热铁水自身具有很高的物理显热，约为300336kWh/t;同时还含有较高的碳、硅等元素，在电弧炉炼钢过程中与氧气反应能释放出大量的化学热，约180200kWh/t。因此每配加10%的冷生铁可使电耗降低2030kWh/t。,4 化学余热再利用二次燃烧,电炉冶炼过程中，产生的废气所携带的热量约向电炉输入总能量的11%左右，有的高达20%，这部分能量若不被利用会白白地被浪费掉。炉气能量损失有两种：高温炉气带走的物理显热，炉气可燃成分带走化学能。二次燃烧技术是通过二次燃烧装置喷射适量的辅助氧气来燃烧CO和操作中产生的其他气体，放出大量的热量预热周围的废钢并返回熔池内部，从而缩短冶炼时间，取得节能降耗的效果。二次燃烧技术主要包括三项技术：水冷氧抢、氧气流量控制和气体分析系统。目的：降低能源成本，增加电弧炉的生产率，这是泡沫渣技术的直接延续。,电弧炉炉气的二次燃烧的效果：减少电耗提高生产强度提高炉料的配碳量有利于废气处理案例：淮钢电弧炉二次燃烧技术,4 化学余热再利用,3.16 连铸与轧钢工序,1 薄板坯连铸连轧工艺流程 薄板坯连铸连轧工艺一般认为：钢水经薄板坯连铸连铸后，经均热、保温，进行精扎、冷轧。而普通连铸连轧工艺是连铸坯经均热炉加热后，进行粗扎、精扎、冷轧。分类 薄板坯连铸工艺的发展主要分为两代，第一代以紧凑式带钢生产线为主，其代表工艺技术主要有德国西马克公司的CSP（Compact Strip Plant）技术、德国德马克公司的ISP（In-line Strip Plant）技术、意大利达涅利公司的FTSC（Flexible Thin Slab Casting）技术及奥地利奥钢联公司的CONROLL技术等。第二代超薄带生产线是在原紧凑式生产线上开发出半无头轧制工艺和铁素体轧制工艺，主要是轧制1.4mm以下的产品,1 薄板坯连铸连轧,CSP工艺线是目前应用最广泛的薄板坯连铸连轧工艺，世界上有25条CSP生产线，见表下表1可见该技术在美国和中国发展迅速。CSP产量已占世界各类薄板坯连铸工艺的60%，产品质量也迅速提高，铸坯厚度一般为4070mm，设备相对简单，流程顺畅，其连铸主要采用立弯式连铸机、漏斗形结晶器和液芯压下等。优点：流程短、生产简便、稳定、节省能源、产品质量好、成本低、有很强的市场竞争力等。缺点：对钢水质量要求高、难以生产很宽或较厚的钢板等。,漏斗形结晶器，西马克公司CSP工艺,CSP工艺流程为：电炉或转炉炉外精炼薄板坯连铸机加热或均热炉热连轧机层流冷却卷取机,1 薄板坯连铸连轧,1 薄板坯连铸连轧,1 薄板坯连铸连轧,1 薄板坯连铸连轧,1 薄板坯连铸连轧,ISPISP技术也称作在线热带钢生产工艺，是由德国曼内斯曼）德马克公司1989年开发成功的，是世界上第一个在工业条件下采用固液铸轧技术的生产工艺，也被称为无头轧制工艺。首台ISP生产线是于1992年1月在意大利阿维迪公司克雷莫纳（Crmona）厂建成投产的。目前，世界上有6条ISP生产线在运行中。ISP铸坯厚度一般为60mm，产品最薄1.0mm。该工艺技术复杂，感应加热炉庞大，生产、管理和技术要求高。生产线存在温度下降过快，缓冲时间短等矛盾。连铸机主要采用小漏斗形结晶器。优点：生产线布置紧凑、生产能耗少等。缺点：感应加热炉设备较复杂且维修困难、薄片形水口寿命较短等。,1 薄板坯连铸连轧,立弯式结晶器（第一代），德马克公司ISP工艺,ISP流程为：电炉或转炉精炼炉薄板坯连铸机23架大压下量初轧机剪切机感应加热炉卷取箱 45架精轧机层流冷却卷取机,1 薄板坯连铸连轧,FTSC该技术被称为高质量产品的灵活性薄板坯轧制工艺，FTSC铸坯厚度一般为90mm，经连铸液芯压下至70mm，在进入粗轧机后轧至2530mm，通过精轧机轧至0.812.7mm，卷重最大为30t。该工艺生产比较灵活，钢种范围广，能够生产高质量的带卷；FTSC技术连铸机主要采用漏斗形结晶器、液芯压下等。FTSC工艺的特点是采用了三点除磷、H2结晶器、动态软压下装置、熔池自动控制系统、全液压宽度自动控制轧机、辊道式隧道加热炉等技术。优点：钢种浇铸范围较宽、板坯尺寸范围较大轧制过程操作灵活等。缺点：生产成本较高、对钢水质量要求较高等。,1 薄板坯连铸连轧,FTSC流程为：炼钢转炉炉外精炼薄板坯连铸机旋转式除鳞机 隧道式加热炉 二次除鳞机 立辊轧机 粗轧机 保温辊道 三次除鳞装置 精轧机 输出辊道和冷却段卷取机,1 薄板坯连铸连轧,1 薄板坯连铸连轧,CONROLLCONROLL技术是由奥钢联工程技术公司（VILG）开发成功的。目前，已有5条生产线在运行中。优点：生产效率高、产品成本较低等。缺点：生产线的缓冲能力未必足、铸坯尺寸范围较窄等。CONROLL技术特点是全部采用成熟技术，设备可靠，铸坯厚度一般为75125mm，铸坯在粗轧机进行可逆轧制，精轧最终厚度为1.812.7mm，年产量最高为180万t。连铸机主要采用平行板式结晶器和液芯压下等技术。,CONROLL流程为：常规连铸机板坯热装（或直接）入步进式加热炉带立辊可逆粗轧机67机架精轧机输出辊道和层流冷却卷取机,1 薄板坯连铸连轧,1 薄板坯连铸连轧,其工艺过程为：CONROLL连铸机与热轧机平行布置，铸坯按Dynacs冷却模型冷却，铸机尾部装有一台火焰切割装置，将铸坯切成所需长度后进入连续式加热炉，薄板坯离开加热炉后，通过粗轧机架5个道次的可逆式轧制，轧成厚25mm后进入带卷箱，经过高压喷水除鳞，最后在6机架精轧机上轧成厚1171217mm的热轧带钢，出轧机再经层流冷却后，卷曲成卷另外，还有中国鞍钢的ASP工艺，美国Tippins公司的TSP工艺，法国和德国合作开发的CPR工艺，日本住友的Sumitomo工艺等。,1 薄板坯连铸连轧,中国薄板坯连铸技术的发展中国是世界薄板坯连铸连轧技术发展最快的国家。2002年以后，薄板坯连铸连轧生产的热轧卷产量分别以每年63%、71%和40%递增，三年增加2.88倍。2005年薄板坯连铸连轧生产线生产的热轧带卷产量达到1896万t，其中冷轧坯料328.9万t，占17.3%，热轧商品卷中宽带1567万t，占中国热轧商品宽带产量3399万t的46.1%，占全部热轧商品板材产量6649万t的23.6%。中国除6条CSP生产线外，还有唐钢、本钢、通钢的3条FTSR生产线和济钢、鞍钢的3条ASP生产线，我国现有的12条薄板坯连铸连轧生产线占世界薄板坯连铸连轧生产能力的1/3。,1 薄板坯连铸连轧,技术特点工艺简化，设备减少，生产线缩短生产周期缩短节省能源，提高成材率,2 连铸坯热送热装技术,工艺流程 连铸坯热送热装是集生产计划编制、钢水冶炼、连铸、铸坯输送、加热轧制和调度管理等一系列技术为一体的综合节能技术，是把连铸机生产出的热铸坯切割成定尺后，在高温状况下，直接送到轧钢厂进行保温或者直接进入加热炉加热后轧制的一种工艺。主要分为“连铸热坯装炉轧制”和“连铸直接热坯装炉轧制”,2 连铸坯热送热装技术,工艺流程图热装和直接轧制与传统工艺流程比较,2 连铸坯热送热装技术,技术特点节能降耗效果明显提高钢坯成材率提高炼钢、连铸和轧钢工作质量，使钢材产品质量大幅度提高，简化工序，缩短生产周期，减少钢坯库存量，加速资金周转优点降低加热炉燃料消耗减少烧损量，提高成材率缩短周期提高加热炉生产率2030%,3 蓄热式加热炉技术,工艺描述 轧钢工序能源消耗最多的是轧钢加热炉，约占轧钢工序能耗的50%以上，采用蓄热式加热炉技术，使我国轧钢工序的节能工作取得了明显的成效。蓄热式加热炉技术的核心是高风温燃烧技术（也称无燃烧技术），它具有高效烟气余热回收，高预热空气温度和低Nox排放等多重优越性。技术优点：可将加热炉排放 的高温烟气降至150 以下，热回收率达80%以上，节能30%以上；可将煤气和空气预热到1000 以上加热能力提高，生产效率可提高 1015%减少氧化烧损，使氧化烧损小于0.7%有害废气量的排放大大减少,3 蓄热式加热炉技术,应用案例案例一江西萍乡钢铁公司案例二安钢集团案例三邯郸钢铁公司案例四 宣化钢铁公司技术普及情况、发展方向及存在问题近几年，高风温燃烧技术除用于轧钢加热炉的改进外，还成功应用于其他工业炉窑，获得了同样的节能效果，目前已用于其它工业炉窑改造的约有56座目前的主要不足是热轧宽带钢轧机 的步进式加热炉和无缝钢管轧机 的环形加热炉上没有采用此项技术。,3.17 企业综合能源利用和管理技术,1 能源中心（能源管理系统）钢铁企业能源中心在整个钢铁企业中，能源管理系统用于监控、调度和优化分配能源。目的：确保生产用能的稳定供应；充分优化能源系统，充分利用低价能源代替高价能源，以求实现能源的合理配置、提高能源效率，实现能源成本最低化；集中管理与自动化操作，提高劳动生产率工艺描述,能源管理系统的主要功能图,1 能源中心（能源管理系统）,1 能源中心,能源管理中心功能：能源供需平衡分析能源分析与预测能源考核和管理能源生产、外购和外销计划能源再线调度技术特点 能源管理中心着眼于全厂能源介质的在线跟踪与优化控制，不仅可以确保生产用能稳定供应，还能充分优化能源系统，利用低价能源代替高价能源，实现能源，实现能源成本最低化，以求实现能源的合理配置、提高能源效率，同时做到能源集中管理和自动化操作，提高劳动生产率。可降低总能耗5%,1 能源中心,技术应用现状及展望 能源与环境是人类社会可持续发展的两个基本元素，无疑也是钢铁工业可持续发展的前提，钢铁企业是能源消耗大户，同时是环境的污染大户，能源管理系统的建设首先是对能源实行管理，同时是对环境污染进行监控和改造，因此能源管理系统建设适合所有钢铁企业，其推广前景是相当广泛的。国内钢铁企业已逐渐认识到了建设能源管理中心的重要性，能源中心在宝钢自1991年投产以来，显示了其在能源管理的优越性。武钢、酒钢、沙钢、攀钢、马钢和济钢等企业先后建设了先进程度不一的能源控制中心。另外，据报道，首钢、鞍钢、酒钢、本钢、广钢、新疆钢铁等钢铁公司已建或在建能源中心,目前国内钢铁企业建设能源情况,1 能源中心,建设能源管理中心，可以综合提高钢铁企业的能源利用效率，实现钢厂煤气的零放散，使总的能源消耗降低35%，更好地实现钢厂的环境友好功能。能源统一调配的思想越来越被广泛的被钢铁企业所接受，能源集中管理被日益重视，从而产生了能源中心机构和管理方式。能源中心技术必将随着计算机技术、信息技术、控制技术等诸多技术的发展而不断健全、发展，其发展趋势：数字化能源中心能源中心与ERP的进一步深入结合能源中心自身功能的进一步发展、挖掘应用案例宝钢能源管理系统,2 燃气-蒸汽联合循环发电技术,燃气-蒸汽联合循环发电技术简称CCPP，其技术先进，发电率高，在不外供热是高达4045%，已接近天然气和柴油为燃料的相近型号的燃气轮机联合循环发电水平。工作原理 经除尘加压的高炉煤气与加压的空气混合后进入燃烧室并燃烧，所产生的高温、高压燃气进入燃气透平机组膨胀做功，燃气轮机通过减速齿轮传递到汽轮发电机组发电；燃气轮机做功后的排气进入余热锅炉，产生蒸汽后进入蒸汽轮机做功，带动发电机组发电，这就组成燃气-蒸汽联合循环发电系统。,2 燃气-蒸汽联合循环发电技术,系统组成：高炉煤气或混合煤气供给系统、燃气轮机系统、余热锅炉系统、蒸汽轮机系统、蒸汽轮机系统和发电机组系统组成。设备 煤气压缩机系统、燃气轮机发电机组、余热锅炉、抽汽式气轮机发电机组等布置行式：单轴和多轴,工艺流程图,工艺流程图,工艺流程图,2 燃气-蒸汽联合循环发电技术,技术特点热效率高，发电效率高降低污染物排放，提高环保效益CCPP应用与普及情况 据统计，目前我国钢铁企业中已有10个钢厂15套CCPP发电机组投产 目前我国钢铁企业高炉煤气仍有约10%的放散率，焦炉煤气约有3%的放散率。若将这些煤气都用于CCPP发电，仅此一项每年约可节约600万吨标准煤。,83,3.2 钢铁行业节能新技术展望,3.2.1焦炉工序1 CDQ技术改进及展望CDQ技术改进 为了降低CDQ设备的投资，国外开发了水冷壁熄焦塔、高炉煤气熄焦等技术，减少了冷却气体用量，降低了CDQ的运行电耗，取消了大颗粒沉降除尘室，简化了工艺流程，促进CDQ技术的发展。鉴于CDQ技术有明显的节能作用，能促使大型高炉的技术经济指标得到较大幅度的改善，有较好的经济效益。现在我国正在设计建设处理能力180t/h、190t/h和 260t/h的大型干熄焦装置。要求：CDQ装置实现大型化和自动化。主要解决问题：红焦输送的系统设备以及其他设备的高效化及稳定性；CDQ高效化和传热特性的优越特性的优化等多项关键技术,3.2.1焦炉工序,高压CDQ 高压CDQ主要是指将CDQ工艺中的惰性气体进行冷却所产生的蒸汽在蒸汽锅炉中进行发电时，蒸汽压力和温度的高低对CDQ工艺的节能效率具有显著的影响，其中高温高压锅炉不用配备高价的强制循环泵，利用比较低廉的运行费用就可实现自然循环。140t/h能力CDQ中温中压锅炉与高温高压锅炉发电的对比,86,CDQ采用不同锅炉的利弊：自然循环的高温高压锅炉适合于生产负荷稳定的情况，而干熄焦的生产负荷经常不稳定，尤其开工调试时需要开开停停，不利于自然循环的高温高压锅炉，而适合于强制循环高锅炉温高压高炉高温高压锅炉的开停工比中温中压高炉复杂，出问题停工检修时，需要较长时间才能从高温高压降至常温常压,3.2.1焦炉工序,焦化厂多为常温常压流程，工人愿意操作中温中压锅炉，而惧怕高温高压锅炉，即操作高温高压锅炉要求工人必须有较高的素质高温高压锅炉的投资高于中温中压锅炉高温高压锅炉生产的高温高压蒸汽用于发电。其发电量比中温中压锅炉高10%2 日本SCOPE21新一代炼焦工艺 日本新日铁新开发的快速炼焦技术被国内专家称为面向21世纪炼焦新技术的典型代表。实质是：将炼焦煤粉进行脱水、预热和成型等预处理，以实现增大炼焦堆积密度和减少炼焦煤水分含量，再进行炼焦。这个新的流程扩大了先前的煤源，同时能够提高产能，减低环境污染，提高能源效率。,3.2.1焦炉工序,2 日本SCOPE21新一代炼焦工艺,SCOPE21三个流程：煤源的快速预热快速炭化 继续加热使焦炭炭化到中等温度 目的是实现每个工艺流程的功效最大化，并保证各工艺过程之间达到高度协调其工艺特征：对原料进行干燥分级后，将粗粒煤和细粒煤分别快速增温至350400摄氏度，细煤成型后与粗粒煤一起混合，由此能改善非粘结煤的粘结性，大幅度提高焦炭生产率，节省能耗。接着采用无烟输送的方法高温加热的煤装入炉壁耐火砖薄、传热导率高的炼焦炉室进行炼焦，然后在比通常干馏温度低的温度下进行推焦，并采用CDQ的焦炭质量改进仓对推出的焦炭进行再加热，由此能确保焦炭质量与普通炼焦法相同，大幅度提高了焦炭生产率和改善环境。,工艺流程图,2 日本SCOPE21新一代炼焦工艺,SCOPE21技术优势炼焦能量消耗下降了21%提高焦炭强度炼焦时间从17.5小时下降至7.4小时劣质的炼焦煤的潜在利用率从20%提高至50%产能增加2.4倍NOx含量下降30%没有烟尘的排放生产成本下降了18%，设备成本下降了16%,2 日本SCOPE21新一代炼焦工艺,缺陷主要是由于在煤进入焦炉前增加一套干馏设备，并将煤预热到开始分解的温度。增加成本且新工艺对焦炉结构要求严格，传统焦炉难以满足液态化技术难度大，不易操作，且煤粉预热温度高，容易导致粘结和烟尘污染SCOPE21 已于2008年1月在新日铁大分厂投产3.2.2 烧结工序技术简介 烧结矿余热回收是提高烧结能源利用率、降低烧结工序能耗的途径之一，烧结厂预热回收有两部分：一是烧结矿的显热，二是烧结机尾部烟气的显热。,3.2.2 烧结工序,余热回收利用的方式：利用余热锅炉产生蒸汽或提供热水，直接利用用冷却器的排气代替烧结机点火器的助燃空气或用于预热助燃空气将余热锅炉产生的蒸汽，通过透平及其它装置转换成电力将排气直接用于预热烧结机的混合料工艺流程,工艺流程图,3.2.2 烧结工序,技术应用现状及展望 目前国内很多企业采用烧结矿余热回收蒸汽，如武钢、鞍钢等，但对于蒸汽的利用不充分，造成能源浪费。国内烧结余热回收相对较好的企业是宝钢、太钢、唐钢等企业，国外先进企业生产每吨烧结矿可回收余热蒸汽。近两年，济钢和马钢分别采用国产和日本技术把烧结矿余热回收的蒸汽用于发电，取得良好的利用效果，但其技术完善和蒸汽能源的合理利用方法有待进一步研究。应用案例案例一鞍钢烧结余热利用案例二马钢烧结机烟气余热进行蒸汽动力发电系统,3.2.3 高炉工序,1 炉渣显热回收 目前高炉热态炉渣的显热基本没有回收利用，正在研究开发中。高炉渣余热回收的工艺和设备，有以下特点：整个余热回收过程可分为凝固和冷却两个阶段。凝固阶段熔渣温度一般从1400摄氏度降至800摄氏度，凝固方法主要有：粒化法：首先将炉渣做成颗粒，再使其凝固。连续冷却法：将熔渣制成块状和片状，在连续冷却过程中凝固，此后破碎成510mm的渣块作为筑路和建筑材料。整体冷却法：熔渣往往整罐的进行冷却，多为间歇作业。目前，正在开发的高炉炉渣热量回收利用的方法：干法粒化法及回收余热。干法粒化法是将温度为1400摄氏度的熔渣用转动机械或风速为80300m/s的空气分散成粒度，并在凝固过程中用空气冷却成13mm的渣粒。属于机械分散的有沸腾床冷却法，滚筒分散移动法，多层转盘分散冷却法。,3.2.3 高炉工序,2 高炉、焦炉回收利用废塑料技术简介 1996年，日本钢管公司将废塑料喷入高炉进行回收。在高温炼铁和炼焦工艺不变情况下回收塑料，把炼铁、炼焦功能适当扩大，具有竞争力，也富有灵活性，因而获得了社会的高度评价。这种再生技术把过去单纯焚烧处理的废弃物在炼铁工艺中当作还原剂进行有效利用，也是防止地球变暖的重要措施。工艺流程（焦化工艺处理废塑料的流程）,高炉处理废塑料的流程,97,3.2.3 高炉工序,推广前景 高炉喷吹废塑料的价格相对煤、油等燃料便宜得多，还具有明显的节能降耗效果。首钢利用焦化工艺处理废塑料技术已经完成实验研究，并建立了年生产能力为10000吨的小型规模示范工程 高炉和焦炉废塑料处理技术在日本得到长足的发展，但是在国内却没有得到很好的应用。有关资料显示，我国每年废塑料产量高达500600万吨，这些废塑料尚未能得到合理处理，急需新技术解决这些“白色污染”。高炉焦炉处理废塑料技术的推广具有十分广阔的市场前景，带来十分可观的社会环境效益和一定的经济效益。,3.2.4转炉工序,炼钢低压饱和蒸汽发电技术，是通过改造炼钢现有烟道蒸汽产生系统，开发应用高效饱和蒸汽蓄能稳压技术和汽轮机机间除湿再热技术等，提高蒸汽压力、产量和干度，将周期性、不连续的蒸汽变为连续的、参数波动平缓的蒸汽，通过专用低参数冲动式低品位热能凝汽式汽轮机发电。特点该工艺无须补充燃料或其它能源，直接利用低压饱和蒸汽进行发电，从而实现转炉烟道余热热蒸汽的全部回收利用。通过回收利用炼钢所产生的高温烟气的热量，有效降低炼钢工序能耗，为实现负能炼钢创造条件。该工艺可以实现软水的回收利用。,3.2.4转炉工序,工艺流程目前国内已在饱和蒸汽发电技术方面积累了一定的经验，济钢和新余钢铁公司转炉烟气余热饱和发电工程已经投产。,3.2.5电炉工序,80年代中期，国外开发出直流电弧炉炼钢技术。该技术与交流电弧炉炼钢技术相比，有以下优势：吨钢能耗降低510%电极消耗降低50%以上炉衬寿命延长30%以上熔池温度均匀，出钢温度波动小噪音降低10分贝,3.2.6 薄带连铸（SCC）,薄带坯连铸技术指浇铸厚度为几毫米（厚25mm）或1mm左右的成品或者半成品。研究中的薄带连铸工艺方案众多，主要区别在结晶器，按结晶器的不同可分为带式、辊式和辊带式三大类。带式还可分为单带式、双带式；辊式又可分为单辊式、双辊式等。其中研究得最多、进展最快、最有发展前途的当属双辊薄带连铸技术。与热轧带钢传统技术相比，该工艺省去了板坯连铸、火焰清理、加热、粗轧及全部或部分热轧，可使设备投资节省40%50%，生产成本降低10%20%，吨钢节能0.628GJ，经济效益明显。其缺点主要是年产量低、有些技术问题比较复杂（如：侧边密封、双辊表面冷却及浇铸过程控制等）。德国、美国还开发出了一种称为反向凝固的带钢连铸连轧法，利用该工艺可以铸造复合金属带，高效经济，并且不会出现漏钢事故。,3.2.6 薄带连铸（SCC）,工艺流程,3.2.6 薄带连铸（SCC）,国外薄带连铸技术 双辊式薄带连铸也称薄带连续铸轧，以两个转动方向相反的铸辊为结晶器。双辊式薄带连铸在生产0.72mm厚的薄钢带方面具有独特的优越性，其工艺原理是将金属液注入一对反向旋转且内部通水冷却的铸辊之间，使金属液在两辊