林冬，劉耀輝

循環(huán)經(jīng)濟(jì)在韶鋼煉鐵系統(tǒng)的應(yīng)用

林冬，劉耀輝

（寶鋼集團(tuán)廣東韶關(guān)鋼鐵有限公司能源環(huán)保部，廣東韶關(guān)512123）

從提高高爐煤氣顯熱回收、利用高爐煤氣余壓發(fā)電、利用高爐煤氣化學(xué)能實(shí)現(xiàn)汽動(dòng)鼓風(fēng)和提高高爐水渣利用率四個(gè)方面，對(duì)近年來循環(huán)經(jīng)濟(jì)在韶鋼煉鐵系統(tǒng)的應(yīng)用情況進(jìn)行了詳細(xì)介紹，并對(duì)韶鋼未來循環(huán)經(jīng)濟(jì)工作的開展情況進(jìn)行了展望。

煉鐵系統(tǒng)；高爐煤氣；水渣；利用

1 前言

鋼鐵工業(yè)是能源、水資源、礦產(chǎn)資源消耗的密集型產(chǎn)業(yè)，也是最具有潛力、最有條件、最迫切需要發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的產(chǎn)業(yè)。鋼鐵工業(yè)的發(fā)展，必須以循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展理念作為重要的指導(dǎo)原則，充分挖掘鋼鐵工業(yè)在能源、水資源、物料利用方面的潛力，以提高資源利用效率為核心，大力節(jié)能、節(jié)水、節(jié)材，加強(qiáng)資源綜合利用，加快推進(jìn)清潔生產(chǎn)，在減量化基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)資源的高效利用和循環(huán)利用，最大限度減少廢物排放。因此發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)是鋼鐵工業(yè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的必由之路。

2 韶鋼煉鐵系統(tǒng)循環(huán)經(jīng)濟(jì)應(yīng)用介紹

2.1 采用高爐煤氣純干法布袋除塵提高煤氣顯熱的回收利用

高爐煤氣全干式布袋除塵技術(shù)作為鋼鐵行業(yè)協(xié)會(huì)推進(jìn)行業(yè)發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)重點(diǎn)推廣的六大類（三干三利用）先進(jìn)技術(shù)之一，該技術(shù)以顯著的節(jié)能效果、高效率的除塵與環(huán)保優(yōu)勢(shì)，在我國(guó)鋼鐵冶金行業(yè)中得到了充分的推廣應(yīng)用與發(fā)展，其特點(diǎn)之一就是比傳統(tǒng)的濕法除塵可多回收和利用煤氣顯熱。2005年，韶鋼通過集中科研力量攻克了大型高爐純干法布袋除塵器運(yùn)行的一些關(guān)鍵問題，并在國(guó)內(nèi)首次將該技術(shù)成功運(yùn)用于2000 m3級(jí)以上高爐，從此韶鋼實(shí)現(xiàn)了5座高爐（400 m3級(jí)的2座，750 m3級(jí)的1座，2500 m3級(jí)的1座和3200 m3級(jí)的1座）均采用純干法布袋除塵的技術(shù)。

韶鋼5座高爐的高爐煤氣產(chǎn)氣量約為120萬m3/h，熱風(fēng)爐自用量按40%計(jì)算，約為48萬m3/h。高爐煤氣采用干法除塵技術(shù)，熱風(fēng)爐入口溫度約為100℃，而采用濕法除塵技術(shù)，熱風(fēng)爐入口溫度則約為40℃。按年運(yùn)行時(shí)間7200 h，2012年韶鋼標(biāo)煤價(jià)格為1830元/t，折標(biāo)系數(shù)為0.0341215 t標(biāo)煤/GJ，高爐煤氣定壓比熱容為1.3415 kJ/（m3·℃）[1]計(jì)算，由于高煤氣顯熱的提高，可為熱風(fēng)爐1年節(jié)約標(biāo)煤：48×104× 7200×（100-40）×1.3415×10-6×0.0341215=9491.7 t，年節(jié)約效益約：9491.7×1830=17369811元，即約1747萬元。產(chǎn)生的其他效果包括：高爐煤氣干法除塵取消了污水處理設(shè)施，既節(jié)省了投資，也從根本上解決了由于污水排放造成的環(huán)境污染問題；同時(shí)純干法除塵的高爐煤氣含塵量低，以高爐煤氣為燃料的加熱設(shè)備，如熱風(fēng)爐、加熱爐等，因煤氣含塵量低而減少堵塞和粉塵的排放，提高了燃料的理論燃燒溫

度和加熱設(shè)備的使用壽命。

2.2 利用高爐煤氣壓力進(jìn)行TRT發(fā)電

能量回收透平裝置簡(jiǎn)稱TRT（Top Gas Pressur Recovery Turbine）是世界公認(rèn)的鋼鐵企業(yè)重大能量回收裝置。它是利用高爐爐頂煤氣的余壓余熱，把煤氣導(dǎo)入透平膨脹機(jī)，使壓力能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電的一種能量回收裝置，該裝置實(shí)際上回收了原來在減壓閥組中喪失的能量。韶鋼3200 m3、2500 m3和750 m33座高爐日產(chǎn)鐵量分別為7770 t、5634 t和1762 t，高爐煤氣發(fā)生量則分別為55萬m3/h、45萬m3/h和16萬m3/h，3200 m3和2500 m3高爐爐頂煤氣壓力最高可達(dá)250 kPa，750 m3高爐爐頂煤氣壓力略低，最高也可達(dá)到120 kPa，并且該三座高爐均采用的是干法除塵，故煤氣溫度較高（120℃）、煤氣壓力損失較?。?～5 kPa），這為設(shè)置高爐爐頂余壓透平發(fā)電裝置創(chuàng)造了相當(dāng)有利的條件。

經(jīng)過對(duì)TRT技術(shù)的探索和研究，2005~2009年韶鋼在2500 m3、750 m3和3200 m3高爐系統(tǒng)上相繼投入使用了18 MW、6 MW和25 MW的TRT裝置。

韶鋼3臺(tái)TRT機(jī)組投產(chǎn)后均產(chǎn)生了極其可觀的經(jīng)濟(jì)效益，25 MW、18 MW和6 MW TRT 3臺(tái)機(jī)組在高爐正常生產(chǎn)情況下平均負(fù)荷分別可達(dá)到15000 kW、12000 kW和4000 kW，按年運(yùn)行時(shí)間7200 h，自用電率為0.36%，電價(jià)0.61元/kW·h計(jì)算，則1年由發(fā)電產(chǎn)生的效益為：（15000+12000+4000）×7200×（1-0.36%）×0.61＝135661852元，即約1.36億元。產(chǎn)生的其他效果包括：（1）滿足了高爐穩(wěn)定生產(chǎn)需要，穩(wěn)定了高爐頂壓，減少了爐況波動(dòng)；（2）采用干式TRT能最大限度地利用煤氣的能量，同時(shí)也緩解了利用減壓閥組產(chǎn)生的巨大噪聲；（3）TRT的連續(xù)發(fā)電也是對(duì)目前電力緊張的一種有效補(bǔ)充；（4）節(jié)能效益顯著，可實(shí)現(xiàn)年節(jié)約2.73萬t標(biāo)煤。

2.3 利用高爐煤氣化學(xué)能通過鍋爐產(chǎn)生蒸汽驅(qū)動(dòng)高爐汽動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)

高爐鼓風(fēng)機(jī)是保證高爐穩(wěn)產(chǎn)順利的核心動(dòng)力設(shè)備，也是鋼鐵企業(yè)主要耗能設(shè)備之一，目前高爐鼓風(fēng)機(jī)大多采用電動(dòng)或汽動(dòng)驅(qū)動(dòng)方式。韶鋼高爐系統(tǒng)在生產(chǎn)過程中伴生了大量的低熱值煤氣剩余資源，為了能夠充分回收利用這些富余的低熱值煤氣，韶鋼采用鍋爐燃燒低熱值煤氣技術(shù)，利用其化學(xué)能通過鍋爐產(chǎn)生蒸汽，一部分用于驅(qū)動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，其余蒸汽用于發(fā)電，從而避免大量一氧化碳?xì)怏w直接放散，減少大量標(biāo)煤的消耗和大量二氧化硫、灰渣的排放。韶鋼的2×220 t/h高溫高壓循環(huán)流化床鍋爐（燃料結(jié)構(gòu)采用50%高爐煤氣和50%的本地劣質(zhì)煤）于2005年建成，先后配置了1臺(tái)AV80汽動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)和2臺(tái)AV90汽動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)及其他配套設(shè)施，2010年將上述兩臺(tái)鍋爐改建成220 t/h全部燃燒高爐煤氣鍋爐，將高爐煤氣消耗量由原來的20萬m3/h提高至40萬m3/h，從而提升了高爐煤氣系統(tǒng)的緩沖調(diào)節(jié)能力，進(jìn)一步提高了韶鋼二次能源的綜合利用率。

韶鋼目前的運(yùn)行模式是兩開一備（1臺(tái)AV80風(fēng)機(jī)和1臺(tái)AV90風(fēng)機(jī)在線運(yùn)行，1臺(tái)AV90風(fēng)機(jī)備用）。在供風(fēng)量正常的情況下，AV80風(fēng)機(jī)和AV90風(fēng)機(jī)耗蒸汽量（高溫高壓蒸汽）分別為100 t/h和125 /h。根據(jù)資料查詢，如果AV80風(fēng)機(jī)和AV90風(fēng)機(jī)采用電動(dòng)式，應(yīng)分別相應(yīng)配置32 MW和40 MW的電機(jī)，即在供風(fēng)量正常的情況下，耗電量分別為32000 kW·h和40000 kW·h。按電折標(biāo)系數(shù)為1.229 t標(biāo)煤/萬kW·h，年運(yùn)行時(shí)間7200 h，電價(jià)0.61元/kW·h計(jì)算，韶鋼汽動(dòng)鼓風(fēng)1年可節(jié)約外購電費(fèi)：（32000+40000）×7200×0.61=316224000元，即3.16億元，年可節(jié)約標(biāo)煤：（3.2+4）×7200× 1.229=518408.8 t，即約51.8萬t。產(chǎn)生的其他效果包括：（1）汽動(dòng)鼓風(fēng)可結(jié)合煤氣綜合利用方式，既能保障高爐的可靠供風(fēng)，又能高效利用煤氣，減少煤氣放散；（2）節(jié)約電耗，減少外購電量和不受電網(wǎng)影響。

2.4 提高高爐水渣利用率

水渣是高爐煉鐵時(shí)產(chǎn)生的固體廢棄物，韶鋼每年都會(huì)產(chǎn)生大量的高爐水渣。由于高爐水渣本身屬于活性物質(zhì)，如果不能及時(shí)處理，它將變質(zhì)結(jié)塊，嚴(yán)重污染周邊環(huán)境，并占用大量堆放場(chǎng)地。近年來韶鋼通過加大對(duì)固體廢棄物的科學(xué)處理技術(shù)的引進(jìn)和開發(fā)，使企業(yè)環(huán)境綜合治理和提高產(chǎn)品附加值取得到了顯著的成效。根據(jù)目前在混凝土生產(chǎn)中摻入礦渣微粉已成為一種新型建筑材料，而且國(guó)內(nèi)市場(chǎng)對(duì)此類商品混凝土的需求量不斷增加，韶鋼緊跟市場(chǎng)熱點(diǎn)，以“增加企業(yè)效益，減少礦渣積壓”為目標(biāo)，經(jīng)過調(diào)查研究，并吸取同行業(yè)的有益經(jīng)驗(yàn)，與香港嘉華建材公司、羊城建材公司共同投資，分別于2006年、2007年和2012年建設(shè)了3條年產(chǎn)60萬t的礦渣微粉生產(chǎn)線，從而進(jìn)一步提高企業(yè)礦渣的利用率。

韶鋼5座高爐年產(chǎn)能力為630萬t，按生產(chǎn)每噸生鐵產(chǎn)生0.31 t礦渣計(jì)算，韶鋼每年可產(chǎn)生195.3萬t高爐水渣。按照2012年韶鋼外銷水渣的平均價(jià)格62.32元/t計(jì)算，外賣高爐水渣一年產(chǎn)生效益為：195.3×62.32=12171.096萬元，即約1.22億元。產(chǎn)生的其他效果為：通過將高爐水渣深加工成礦渣微粉用于混凝土工業(yè)，不僅能大大提高礦渣的附加值，而且對(duì)穩(wěn)定企業(yè)礦渣的銷售，減少礦渣占地，降低環(huán)境污染起到積極作用。

3 結(jié)束語

韶鋼長(zhǎng)期以來通過不斷的自身努力和深入探索，使循環(huán)經(jīng)濟(jì)在煉鐵系統(tǒng)的應(yīng)用取得了初步成效，為提高企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力作出了積極貢獻(xiàn)。但是推進(jìn)鋼鐵綠色制造，堅(jiān)持走資源節(jié)約型、環(huán)境友好型的可持續(xù)發(fā)展之路將是企業(yè)艱巨而漫長(zhǎng)的道路，因此韶鋼將結(jié)合未來發(fā)展規(guī)劃，跟蹤國(guó)內(nèi)外循環(huán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)的進(jìn)步和突破，深入挖掘自身潛力，進(jìn)一步研究和開發(fā)高爐沖渣水余熱的綜合利用和高爐渣顯熱回收技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)提高韶鋼資源的綜合利用率，促進(jìn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

[1]王秉銓．工業(yè)爐設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1996．

Application of Recycling Economy in the Ironmaking System of SGIS

LIN Dong，LIU Yaohui
(Energy and Environmental Protection Department of Guangdong Shaoguan Steel CO.,Ltd.of Baosteel Group, Shaoguan,Guangdong 512123,China)

The application of recycling economy in the ironmaking system of SGIS is introduced in detail from four aspects of increasing latent heat recovery of BF gas,utilizing BF gas excessive pressure to generate power,utilizing the chemical energy of BF gas for steam-driven blasting and improving utilization rate of BF water slag.The development of recycling economy of SGIS in the future is also prospected.

ironmaking system;BF gas；water slag；utilization

TF58

B

1006-6764(2013)10-0025-02

2013－05－22

林冬（1982－），男，2005年畢業(yè)于廣東工業(yè)大學(xué)材料與能源學(xué)院熱能與動(dòng)力工程專業(yè)，工業(yè)工程學(xué)士學(xué)位，冶金熱能工程師，現(xiàn)從事能源管理工作。