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科学对标 促进炼铁系统节能减排 提升企业竞争力

王维兴(中国金属学会 北京 100711)
目前，钢铁企业在积极开展生产指标、能耗指标、生产成本等方面的对标挖潜活动.首先要摸清本企业的真实现状,再寻找本企业与其他企业之间存在的差距;然后去制定并实施整改措施，以促进本企业的生产指标优化、节能减排、降低生产成本、提升企业的市场竞争力。
1. 用科学发展观去指导钢铁企业对标挖潜工作
1.1. 钢铁企业要建立一套完整的对标挖潜工作体系
·有一个熟悉本企业生产实际情况,又了解国内外钢铁生产指标和科技进展的高素质科技队伍.
·企业各生产工序的计量仪表配备齐全:配备率,完好率,周检率达到90%以上.
·企业统计人员能按照国家相关标准和行业统计方法要求(特别是各能源介质折标煤系数和统计范围要规范)，严格规范能源计量、统计和管理等各项工作，开展好对标达标活动。
·企业统计的数据要科学,及时,准确,稳定,可靠,能真实反映本企业的实际生产情况,是分析企业的差距和制定整改的依据.
1.2. 尊重钢铁生产的科学规律,建立各工序主要生产指标的技术支撑体系
要遵从冶金科学生产的基本规律，承认钢铁生产是有条件组织生产的传统工艺；要用系统工程的方法论来分析钢铁生产过程中技术、经济、管理三个层面的相互关系、相互影响、又相互制约的因素；要结合本企业实际情况，真实地反映出本企业的现状、存在的主要问题，才能科学准确地确认今后工作方向。
·用生产条件论的观点去分析指标
钢铁冶金学的基本理论决定了钢铁生产的基本工艺、技术、装备发展的大方向。钢铁生产的各项技术经济指标的完成均需要有一定技术条件来支撑的。也就是说，有什么样的生产条件，就会产生出什么样的技术经济指标结果。这就是生产条件论的观点。
某一个钢铁生产指标的实现可能需要十几个技术支撑条件，甚至有的指标影响因素有上百个。那么在开展对标活动中，要结合本企业的实际情况，就要在十几个因素中找出几个影响力大的主要因素来进行科学分析，就会有好的对标挖潜效果。钢铁企业的技术部门应当建立起本企业对标挖潜工作的基础数据，并掌握这些数据之间的相互关系。不但要定性分析指标的影响因子及其作用，而且要在一定范围内进行定量分析，并建立起各项指标的技术支撑体系。
例如影响高炉炼铁燃料比的因素有上百个，见表1。但高炉炼铁的精料技术水平对高炉指标的影响率在70%，高炉工长操作影响率在10%,企业现代化管理水平占10%,设备占5%,外届因素占5%(动力,供应,上下工序等)。因此，高炉炼铁要抓精料。精料技术的核心是提高入炉矿铁品位。但是在当前形势下有一定限度，铁品位受供应和市场价格的影响很大。所以，目前炼铁精料技术的主要矛盾已转化为入炉料的成分不稳定。高炉生产的稳定性很大程度上取决于炉料成分的稳定。稳定是高炉生产的灵魂.
表1 影响燃料比（焦比+煤比+小块焦比）变化因素
项目
变动量
燃料比变化
项目
变动量
燃料比变化
入炉品位
+1.0%
-1.5%
风温
>1150℃
+100℃
-8kg/t
烧结矿FeO
±1.0%
±1.5%
1050～1150℃
+100℃
-10kg/t
烧结矿碱度
±0.1(倍)
±3.0%～3.5%
950～1050℃
+100℃
-15kg/t
熟料率
+10%
-4%～5%
950℃
+100℃
-20kg/t
烧结矿<5mm粉末
±10%
±0.5%
顶压提高
10kPa
-3%～-5%
矿石金属化率
+10%
-5%～-6%
鼓风湿度
+1g/m³
+1kg/t
焦炭
M40
±1%
-5.0kg/t
富氧
1%
-0.5%
M10
-0.2%
-7.0kg/t
生铁含Si
+0.1%
+4～5kg/t
灰分
+1.0%
+1.0%～2%
煤气CO2含量
+0.5%
-10kg/t
硫分
+0.1%
+1.5%～2%
渣量
+100kg/t
+40kg/t
水分
+1%
+1.1%～1.3%
矿石直接还原度
+0.1
+8%
粒度<5mm
+7%
+1.6%
炉渣碱度
0.1(倍)
3%
入炉石灰石
+100kg
+6%～7%
炉顶温度
+100℃
+30kg/t
碎铁
+100kg
-20 kg/t～-40kg/t
焦炭CSR
焦炭CRI
+1%
+1%
-5%~11%
+2%~3%
矿石含硫
+1%
+5%
烧结球团转鼓
+1%
-0.5%
·用系统工程方法进行对标挖潜
钢铁企业生产经营的最终目的是获取最大利润。所以，在生产活动中要实现技术、经济、管理的统一，最终是要使用经济效益的一票否决制（环保治理除外）。而经济评估时不能有短期行为，要建立长效机制。钢铁企业经营不应片面追求某个单一指标.
⑴对标要实现技术与经济相结合
目前，一些钢铁企业为降低生产成本购买一些低价劣质铁矿石。可通过技术经济科学计算知道这种做法不科学。使用含铁品位55%的矿石冶炼1t铁，需用1.818t铁矿石；使用铁品位57%的矿石，需要用1.754t铁矿石。高炉冶炼1t铁，使用55%品位的铁矿石比用57%品位的要多63.8kg/t。根据铁矿石价格可计算出多购买63.8kg矿石增加的成本。高炉入炉矿铁品位降低1%会使燃料比上升1.5%。高炉燃料比按550kg/t计，其中焦比380kg/t，煤比140kg/t，小块焦比16.5kg/t，那么焦比+小块焦比要升高12.29kg/t，煤比升高3.56kg/t。根据焦炭和煤粉的价格，可计算出多购买焦炭和煤粉所增加的费用。铁品位下降2%之后少喷煤，多使用石灰（调整炉渣碱度），以及运输量增大也是需要付出的代价。
钢铁企业要计算购买劣质矿所省下的费用与多购买矿石、焦炭、煤粉、石灰石和运输量增大而增加的费用及炼钢和轧钢效益下降导致的经济损失，并进行比较。所以，购买劣质矿要有个度，不能只拍脑袋要经过科学计算。此外，要特别关注使用劣质矿对节能减排造成的负面影响。要实现低碳炼铁，对于铁品位低于50%的矿石，白给也不能要。高炉是要炼铁，而不是炼渣。采购低品位铁矿要进行再选，提高品位后再使用时经济的。
⑵要走出采购误区
目前，一些钢铁企业采购的原则是谁的便宜就买谁的。采购人员要懂得生产技术，要研究采购物品的性能与价格之比、采购物品的使用寿命、设备的维护费用以及备件的使用周期等。不少企业出现“买的便宜，使用贵”的现象。
典型案例一：热风炉寿命应在25年以上，但有的热风炉寿命低于10年，个别企业只有3年～5年，使热风炉供不上高风温，不能维持高风温的长期提供，造成高炉燃料比升高。这是我国高炉燃料比高的一个重要原因。热风炉寿命低的一个重要原因是企业购买价低质差的耐火材料。这样可大幅度降低热风炉的造价，这是一个错误的理念。热风温度如能提高150℃，可使炼铁燃料比下降约20kg/t。一个年产100万t生铁的高炉，一年因风温低要多消耗2万t的焦炭。如果热风炉寿命按20年计算，20年就要多消耗40万t的焦炭。40万t焦炭的价格远比买劣质耐火材料省下来的钱多。
典型案例二：世林（漯河）冶金机械厂生产的一种节水型热风阀，可节水60%，寿命在8年～10年，价格比普通热风阀贵20%。为降低生产成本，而采购普通热风阀，但是普通热风阀寿命在3年左右。高炉换一次热风阀要休风3h左右。高炉休风会多使用焦炭，减少产量，其经济损失较大。但是高炉休风率是考核炼铁厂的指标，不是考核采购人员的指标。
要改变钢铁企业采购人员买什么，高炉炼铁只能用什么的现状。采购要充分考虑炼铁生产的实际情况，因为企业的最终生产效益体现在高炉上，要实现一切为高炉服务的机制。采购人员应懂生产技术，掌握科学的技术经济分析方法。
⑶企业要建立长效节能减排机制
目前，钢铁企业主要领导是4年～5年的任期。在任期间的生产经营就会出现一些短期行为。如没有编制企业中长期发展规划，不充分考虑下一届得工作任务和目标，对有长远节能减排效益的项目不感兴趣，为降低眼前的生产成本，而牺牲企业的长远利益等。
最近公布的有关生产工序主体设计规范中规定：焦炉寿命要大于25年，热风炉寿命要大于20年，高炉寿命要大于15年等。为实现冶金设备的长寿，相应要采取一些技术和管理措施，在经济上也应付出一些必要的代价。但是一些企业主要领导要求大幅度降低设备造价，让设计单位承包；设计单位要获取利润，只有去压低设备制造厂的造价；设备制造厂也要有盈利，就使用一些价低劣质材料去制造；这就出现了一个低价劣质材料的市场。而最终会体现在钢铁企业生产过程中，出现种种问题，其中不少问题是先天不足，生产者无能为力。要用科学发展观来纠正这种不合理的工作思维。对建设项目要进行科学论证，让生产一线人员有发言权、要有完善科学的生产指标体系评估、要掌握不同设备制造厂的基本情况等。
1.3.钢铁企业节能减排工作的重点工作在炼铁系统
钢铁联合企业各工序能耗占企业总能耗的比例见表2.
表2 各工序能耗占联合企业总能耗的比例
工序
烧结
球团
焦化
炼铁
转炉
电炉
轧钢
动力
比例，%
7.4
1.2
15.5
49.4
5.9
3.6
9.6
7.5
从表3可看出，钢铁联合企业能源消耗的大户是炼铁和焦化工序。所以钢铁企业的节能工作要重点抓好炼铁和焦化工序的节能效益。在钢铁生产中,能源与环保是相互关联的两个部分.生产能耗高,必然造成污染物排放高.炼铁系统能耗占钢铁联合企业总能源消耗的70%,生产成本和污染物排放也占70%以上.所以炼铁系统,应当承担钢铁联合企业的节能减排，降低生产成本，实现生产过程的环境友好任务。
2. 2010年8月工信部发出,工信厅节函[2010]594号:关于开展重点用能行业能效水平对标达标活动的通知.
2.1.焦化工序标杆指标
工序能耗,105kgce/t.包括焦炉及化产
吨焦炭电耗,35kwh/t,含干熄焦装置用电.
吨焦炭蒸气消耗,0.12t/t.
吨焦炭燃料消耗,3.3GJ/t.
洗精煤单耗(干),1.30t/t.
7.63m焦炉,采用高温高压干熄焦装置可达70kgce/t.
2.2.烧结工序标杆指标
工序能耗,42.17kgce/t.
吨烧结矿固体燃料消耗,39kg/t.
吨烧结矿电耗,38kwh/t,未含脱硫系统.
吨烧结矿点火煤气消耗,0.06GJ/t.
吨烧结矿余热回收量(折蒸气),4.6kgce/t,烧结余热发 电按回收的蒸气量计算.
2.3.球团工序标杆指标
工序能耗,18.0kgce/t.
吨球团矿燃料消耗(折成吉焦),0.49 GJ/t.
吨球团矿电耗,22.83kwh/t
2.4.炼铁工序标杆指标
工序能耗,378.22kgce/t.
入炉焦比,264kg/t,含小块碎焦.
喷煤比,200 kg/t.
燃料比,464 kg/t.
吨铁电耗,18.22/110kwh/t,汽动鼓风/电动鼓风
吨铁新水耗,0.12m3/t.
吨铁蒸汽耗,13.32m3/t.
高炉热风炉吨铁燃料消耗,1.89 GJ/t.
吨铁TRT发电量(干法除尘)52 kwh/t,采用湿法除尘能效标杆指标为30 kwh/t.
TRT配备率,100%.
入炉风温,1250℃.
高炉富氧率,4.18%.
3. 2010年上半年重点钢铁企业生产指标
3.1.能耗指标
表3 全国重点钢铁企业能耗情况对比 单位: kgce/t

吨钢综合能耗
烧结
焦化
高炉
电炉
转炉
轧钢
吨钢电耗kwh/t
吨钢水耗m3/t
球团
2010年上半年
607.48
53.74
111.3
408.29
72.27
0.52
61.85
463.33
4.07
29.41
2009年上半年
620.83
54.96
115.46
408.58
76.31
3.74
61.81
461.3
4.42
30.91
增减量
-13.35
-1.22
-4,16
-0.29
-4.04
-3.22
0.04
2.03
-0.35
-1.50
先进值

八一40.46
鞍钢67.62
涟钢359.08
淮钢26.04
太钢-13.04
纵横27.29
萍钢356.7
济源1.27
太钢14.97
最高值

78.13
216.03
521.13
220.38
29.24
471.35
1670.52
234.28
44.01
3.2.焦化指标
洗精煤耗:行业平均1.377t/t, 先进值三明1.262 t/t,广钢1.270 t/t.
3.3.烧结指标
固体燃耗: 行业平均55kg/t, 先进值三明42 kg/t,青岛43 kg/t.
3.4.炼铁指标
入炉焦比: 行业平均369kg/t, 先进值宝钢299 kg/t,京唐305 kg/t.
喷煤比: 行业平均148kg/t, 先进值德龙183 kg/t,长治 180kg/t.
燃料比(不含小块焦): 行业平均517kg/t, 先进值京唐454 kg/t.
热风温度: 行业平均1152℃, 先进值京唐1227℃,太钢1218℃.
4.对标挖潜的基本思路
4.1. 首先要与本企业历史最好水平相比
本企业历史最好生产水平代表了在现有生产条件下可以实现的优化指标。要科学分析产生最好指标的技术支撑条件，当时的管理条件，制定出再实现历史最好指标的措施和办法。努力重现历史最好水平，延长历史最好水平的持续时间，可使企业生产技术取得新进步。该对标方法是最实用、可靠、科学的。不用再投资，再费大力气，是个多、快、好、省的好思路。
4.2. 淡化吨钢综合能耗的对标，注重工序能耗的对标
由于各钢铁企业在生产工艺、技术、装备水平之间存在较大差异，其产品结构、生产管理水平、生产规模等方面也存在较大的差距，所以企业之间进行吨钢综合能耗的对标，有着多方面的不可比性，特别是冷加工工序深度的不同使得这种对比的差距会加大。因此，吨钢综合能耗指标用于本企业内部历史水平的对比有较大实际意义。
钢铁企业各工序进行对标比较合理，拥有可比性，容易分析找出存在的差距，也有利于制定本企业的整改措施。但是也要区分以下几方面的范畴。
① 相同类型企业之间进行对标
相同类型的企业是指相同类型的生产工艺、技术、装备水平，相同类型的产品结构，相同类型企业的生产规模，相同类型的组织结构，相同类型企业现代化管理水平等。
② 单体设备的对标
烧结、球团、焦炉、高炉、转炉、电炉和轧机工序指标的对标，在相同类型的设备容量和技术装备水平、使用相同类型的原燃料条件、自动化水平以及生产操作技术水平等方面进行才具有较大的可比性。
③ 相近生产条件的对标
高炉炼铁的相近生产条件：入炉矿含铁品位、炉料的质量和稳定程度、炉料结构、热风温度、喷煤量、富氧率、设备类型和技术装备水平等。高炉操作水平,设备运行状态,外届影响生产的程度等.
烧结工序的相近生产条件：各种矿物配矿比例（包括：不同矿种和粒度，含铁尘泥、转炉尘泥、轧钢氧化铁皮、石灰石质量等）、点火器类型、烧结机类型和装备水平，烧结机运行状态和操作水平,余热回收水平等。
电炉工序的相近生产条件：使用废钢、生铁、热铁水、直接还原铁等炉料的比例，供电方式，冶炼钢种，以及铁水预处理和炉外精炼能力等。
4.3. 对标活动要抓住影响能耗得主要因素，分析出显著差距在哪，提出科学使用的整改措施
结合本企业实际情况，在影响指标的众多因素中找出主要矛盾，分析显著差距要关注其经济性，整改措施要注意可操作性。
· 不追求单一指标的先进，要实现系统效应最大化
多个单一先进指标的组合，不一定会形成系统的最优化。例如高炉喷煤比最高、燃料比最低，会使高炉煤气贫化，发热值低，导致高炉煤气难以得到充分利用。对于单烧高炉煤气的热风炉，使用贫化煤气后，热风炉烘顶温度难以实现1400℃以上的温度。低烘顶温度无法产生高风温，热风炉也难以实现持续高风温。热风温度低，高炉燃料比将升高。
·要根据企业具体生产条件，来确定对标值。也就是用生产条件的科学性，可行性去操作对标工作。一般国内外最先进指标，是在极端条件下实现的，不具有普遍性。每个企业不必刻意追求最先进值。这里有经济性，合理性，可操作性等问题。我们应在提高我国钢铁工业整体节能水平上下功夫。
高炉炼铁要追求经济燃料比,实现企业效益的最大化.在一定条件下,节能和降低成本是有一个合理的范围.超过这个范围,就会出现,节能和降低成本有矛盾.各企业要根据本企业的具体情况找出合理的范围在哪儿.
4. 各工序节能减排技术
4.1.焦化工序
l 从焦炉出来的红焦炭（950～1050℃）所含显热相当于炼焦生产消耗总热量35%～40%。采用干法熄焦可回收红焦显热的80%，吨焦可产生3.9Mpa的蒸汽口0.45t（先进的可达0.6t）。宝钢干熄焦可降低焦化工序能耗68kgce／t。这是钢铁工业可回收余能所占比例的最大项目干法熄焦技术（CDQ）
，约占可回收余能的一半。
干熄焦的焦炭质量得到提高，热反应性降低10％～13％，M40提高了3％～4％，M10改善0.3％～0.8％；在焦炭质量不变条件下，可多配10％～20％弱粘结性煤，可节水0.38t/t焦；高炉使用干熄焦的焦炭可降低焦炭质量不变化条件下，可多配10％～20％弱粘结性煤，可节水0.38t/t焦；高炉使用干熄焦炭可降低焦比2％，产量提高1％。
鞍山华泰公司对引进干熄焦技术装备进行消化、吸收、创新已能设计、制造150t/h的熄焦装置，其投资比国外同类设备低一半，其技术性能已达国外同类设备水平。这对我国推广应用干熄焦起到了积极作用。目前我国在建和建成的干熄焦已达94套。
采用高压锅炉发电技术，可以使CDQ的发电效率提高10％。其蒸汽压力从5.4Kpa升到9.5Kpa，蒸汽温度从450℃升高到580℃，并可进一步采用二级蒸汽发电工艺。
l 焦炉型煤配比增加10%，M40可提高0.7%～1.1%，反应后强度提高2.2%。当型煤配到30%时，M40可提高2%～3%，M10改善2%～4%。
l 焦化用锅炉要合理选型，定额负荷在80%～90%。锅炉容量比实际用汽量大10%即可。控制配风，降低空气过剩系数，减少炉门等部位漏风。
l 充分利用水资源，分级、分质供水，扩大循环水使用范围。
l 用高压氨水代替蒸汽喷射装置，可节省蒸汽，又省电。以65孔焦炉为例每年可节约蒸汽1.7万吨。
l 用高压氨水代替蒸汽清扫集水管，可节约蒸汽。
l 焦油蒸馏后的尾气，可送到黄血盐工序生产黄血盐，其冷凝水可回用给锅炉作补充水。
l 加强焦炉热工调节可节能。用焦炉煤气加热时，α值从1.45降到1.2；用高炉煤气加热时，α值从1.25降至1.15后，可节省炼焦能耗5.91～11.82kJ/kg湿煤。
l 采用硅酸铝隔热板，可减少炉体散热，节约炼焦耗3.5kJ/kg湿煤。
l 对烟道空气过剩系数进行自动控制，可降10%炼焦能耗。
l 采用新型蓄热室格子砖、加大换热面积，其高度降低30%，废气温度不变，（蓄热室高度不变），炼焦能耗降52.2kJ/kg煤。
l 减薄炭化室炉墙，若炼焦周期不变时，立火道温度允许降50～60℃，能耗降低7%。
l 对煤进行调湿，水分从9%～10%降至5%～6%，可节能8%。
l 提高装炉煤密度（用型煤或捣固）7%～11%，结焦时间减少4%～6%，增产5%～7%，允许增配8%～10%弱粘结性煤，有节能效果。
l 对荒煤气上升管进行汽化冷却（由600～800℃降至200℃），可回收能源8kgce/t焦，每吨干煤可产生0.1kg的蒸汽（压力0.3～0.6MPa）。
4.2.烧结工序
烧结固体燃耗占烧结工序总能耗的75%—80%，电力消耗占13%—20%，点火燃耗占5%—10%。所以说，降低烧结工序能耗的重点工作是要努力降低烧结固体燃耗。
2010年首季烧结固体燃耗较低的企业为：三明42 kg/t，青钢和江阴兴澄均为43 kg/t，杭钢和成都无缝为45 kg/t，新余、川威、凌钢和永钢为46 kg/t，太钢、柳钢和徐州为47 kg/t，南昌为48kg/t，首钢为49 kg/t。
4.2.1.降低烧结固体燃耗的技术措施有：
l 提高一混、二混料温，每提高10℃，燃耗减少2 kg/t。
l 生石灰活性度每提高10ml，可降低燃耗1.5 kg/t，提高产量1%。
l 配加轧钢氧化铁皮1 kg/t，可降燃耗0.2 kg/t。
l 优化配矿，减少赤镁矿、褐铁矿、铬铁矿等含结晶水的矿物的用量，可降低固体燃耗。
l 提高烧结矿成品率，减少返矿量1.5%—3%，可降低燃耗0.6 kg/t。
l 烧结矿含FeO量降低1%，节能0.68 kgce/t。
l 热返矿量在30%左右，固体燃耗可降低10.4 kg/t。
l 烧结配加5%左右的钢渣，可降低燃耗约3 kg/t。
l 低温烧结：烧结温度由1300℃降至1150℃—1250℃，可降固体燃耗7%~8%。
l 对精矿粉，进行小球烧结、厚料层（650mm左右），可减少燃耗15—20 kg/t。
l 固体燃料最佳粒度范围是0.5~3.0mm，减少0~0.5mm粒级燃料（增多会导致料层透气性变差，燃烧速度减慢，燃烧不完全），会使燃料消耗减少15%。
l 使用助燃添加剂（不含K、Na），可降低固体燃耗13%左右，增产5%。
l 配加白云石粉37 kg，可减少碳酸盐分解热，节约燃耗折2.57 kgce/t。
l 配加高炉除尘灰（含碳在14%以上），可降烧结燃耗。
l 采用铺底料工艺，可提高料层透气性，使混合料固定碳下降0.73%。
l 采用能稳定料流的筒式给料机布料（包括磁力筒式给料机）往台车上布料，可降燃耗3%~5%。
4.2.2.采用新型节能点火保温炉，降低煤气消耗。点火保温炉应具备的条件：
l 采用直接点火，烧嘴火焰适中，燃烧完全，高效低耗。
l 高温火焰带宽适中，温度均匀，高温持续时间能与烧结机速匹配，烧结表层点火质量好。
l 耐火材料采用耐热锚固件结构组成整体的复合耐火内衬，砌体严密，散热少，寿命长。
l 点火炉烧嘴不易堵塞，作业率高。
l 点火炉的燃烧烟气有比较合适的含氧量，能满足烧结工艺的要求。
l 采用高热值煤气一低热值煤气配合使用时，可分别进入烧嘴混合的两用型烧嘴，煤气压力波动时不影响点火炉自动控制，节约了煤气混合站的投资。
4.2.3.要控制冷热返矿的粒度。烧结热矿筛篦整粒筛分的最后一段筛的筛孔一般均为5mm，磨损快，规定要定期更换。振动筛孔每小1mm，烧结成品量可提高5%~6%，降低烧结工序能耗。
4.2.4.降低烧结机漏风率，可有效地降低烧结电耗。
我国烧结机漏风率一般在55%~60%。烧结机主要漏风点为机尾风箱与台车底部接触处和两侧。烧结机头尾采用杠杆重锤式软连接密封装置。宝钢2号烧结机改为转架支板等代替杠杆支撑，去掉软连接，密封效果好，寿命长。台车与固定滑道的密封采用弹簧密封装置。烧结系统漏风率降至30%。
烧结机头机尾密封装置：高负接触密封装置，自调式柔性密封装置，全金属柔磁性密封装置，弹簧密封装置等。
4.2.5.采用变频调速技术控制电机，有节电效果。
4.2.6.烧结生产热量来源：烧结生产过程中所用能量的来源有：
l 固体燃料
l 点火煤气
l 点火助燃空气显热
l 高炉灰（泥），返矿残碳
l 混合料化学热和显热
l 铺低料带入显热
4.2.7.烧结生产过程的热量输出
l 烧结矿显热。约占烧结总热耗的50%(其中:可余热回收32%,废气带走12%，产品显热6%),烧结矿冷却机高温段废气温度在350℃~420℃。
l 烧结烟气。烧结烟气平均温度在110℃~170℃，因其量大，所带走的显热达总能耗的14%~25%，机尾风箱排除烟气温度在250℃~400℃。
l 原料水份蒸发热占约15%.
l 石灰石分解热占约16%.
l 其它热损失3.3%.
4.2.8.烧结余热回收技术
烧结生产过程可被回收利用的热量是，烧结烟气显热和冷却机废气显热，占烧结总能耗的一半左右。
烧结余热利用的方案有下列三种方法：
l 300℃以上高温区热量可用换热法进行回收，余热锅炉→蒸汽→发电
l 带冷机中部的200~300℃的中温余热不宜采用换热法回收余热，可将高含氧量的热废气作为烧结点火助燃空气和热风烧结直接利用方式加以回收。
l 对于中温段后部低于200℃的热废气，无法采用换热法回收或用于助燃，可用作工艺温度要求相对较低的料矿预热和原料解冻。
⑴.烧结工序单位产品能源消耗限额，GB21256—2007文件。
表4 烧结工序单位产品能源消耗限额

现有企业限额值
新建企业限额值
限额先进值
烧结工序能耗
≤65 kgce/t
≤60 kgce/t
≤55 kgce/t

⑵清洁生产标准——钢铁行业（烧结），HJ/426—2008文件
标准给出清洁生产水平的三级技术指标：
一级，国际清洁生产先进水平
二级，国内清洁生产先进水平
三级，国内清洁生产基本水平
表5 钢铁行业（烧结）清洁生产指标要求（摘录）
清洁生产指标等级
一级
二级
三级
工序能耗，kgce/t
≤47
≤51
≤55
固体燃料能耗，kg/t
≤40
≤43
≤47
生产取水量，m3/t
≤0.25
≤0.30
≤0.35
烧结矿返矿率，%
≤8
≤10
≤15
水重复利用率，%
≥95
≥93
≥90

⑶烧结厂设计规范，GB50408—2007文件
表6 高炉对高碱度烧结矿的质量要求
炉高级别，m3
1000
2000
3000
4000
5000
铁分波动，%
≤±0.5
≤±0.5
≤±0.5
≤±0.5
≤±0.5
碱度波动，%
≤±0.08
≤±0.08
≤±0.08
≤±0.08
≤±0.08
铁份和碱度波动的达标率，%
≥80
≥85
≥90
≥95
≥98
含FeO，%
≤9.0
≤8.8
≤8.5
≤8.0
≤8.0
FeO波动，%
≤±1.0
≤±1.0
≤±1.0
≤±1.0
≤±1.0
转鼓指数，+6.3mm%
≥71
≥74
≥77
≥78
≥78
4.2.9.我国铁矿石烧结技术进展
⑴.工艺技术
l 建立大型综合原料场：对原料进行上百层平铺，切取，使其化学成份稳定，达标。
l 自动重量配料，自动调节各种物料的给定量。
l 添加生石灰，代替生熔剂，可提高料温。
l 使用增效节能添加剂，不含K、Na、Cl-
l 细粒铁原料进行小球烧结、强化制粒、厚料层
l 采用梭式布料机
l 铺底料
l 燃料分加
l 低温烧结
l 高铁低硅烧结，SiO2含量在4.5%~4.7%
l 热风烧结
l 取消热矿筛
l 烧结矿整粒，设三级冷筛分
⑵.工艺设备
l 烧结机大型化：目前重点企业是180~660 m2烧结机有近130台
l 努力降低烧结漏风率
l 鼓风环式冷却机，采用紧凑布置，台车两侧与风箱之间采用两道橡胶密封装置
l 新型节能保温炉：双斜带式点火保温炉
l 冷烧结矿筛分：单层或双层椭圆等厚振动筛
⑶.节能减排
l 开发布袋加电除尘器和新型除尘器
l 除尘管路系统阻力平衡
l 多种余热回收装置：余热锅炉、热管、翅片管等、产生热水、蒸汽、发电等
l 烟气脱SO2 ：评价脱硫设施标准——脱硫率、作业率、投资、运行费、副产品回收和综合利用、占土地、操作维护、使用寿命等
l 钢铁厂含铁尘泥得到综合利用
l 三电一体计算机控制系统
l 人工智能的应用
4.3.炼铁工序
4.3.1.节能技术
l 高炉炉顶煤气压差发电技术（TRT）
理论上高炉炉顶煤气压力在80 Kpa，TRT所发的电能与所用的电能平衡，煤气压力在100 Kpa时会有经济效益，而煤气压力大于120 Kpa时会有明显的经济效益。
TRT发电能力是随炉顶煤气压力而变化，一般每吨生铁可发20～40度电。采用干法除尘，可提高发电量30％左右。因煤气温度每提高10℃，发电透平机出力可提高3％。最高发电量可达54度电。
高炉鼓风能耗约占炼铁工序能耗10％～15％，采用TRT装置可回收高炉鼓风机能量的30％左右，可降低炼铁工序能耗11～18㎏ce／t。
从技术政策上讲，炉顶压力大于120Kpa的高炉均应当有TRT装置。我国已有400多套TRT设施。
l 热风炉烟气余热回收技术，是用这些余热来预热热风炉烧炉所用的助燃空气和燃烧煤气（简称双预热）。应用此项技术后，可实现烧高炉煤气条件下，热风温度 ≥1200℃，工序节能10kgce／t铁。风温提高100℃，高炉炼铁可节焦20～30kg／t铁。
l 富氧高风温大喷煤量技术，可实现高炉喷煤比在200kg／t铁以上。高炉喷吹煤粉是炼铁系统结构优化的中心环节，可以实现节焦增产、炼铁环境友好的效果，同时可降低生铁成本。喷煤比达到100kg／t铁，可降低铁成本10元／t铁。
l 提高风温：风温升高100℃，可降焦比15Kg/t，多喷20～30Kg/t煤粉，提高产量4%。热风带入的热量占高炉输入总热量的16%～19%。
l 富氧鼓风：富氧1%，增产4.76%，风口理论温度升高35～45℃，允许多喷煤10～15Kg/t。节焦比1%，煤气发热值升3.4%。
l 脱湿鼓风：鼓风温度由13%降到6%，可增加风量14%，节能10%，降焦比0.7 Kg/t。风中减少1g/m³水，可提高风温9℃。
l 煤气中CO2含量提高0.5%，可降燃耗10 Kg/t，降工序能耗8.5 Kgce/t。
l 生铁含Si降低0.1%，可降焦比4～5 Kg/t。
l 提高炉顶煤气压力1Kpa，可增产10±2%，降焦比3～5%，有利于冶炼低Si铁，提高TRT发电能力。
l 高炉冷却采用软水窑闭循环设施，可节水和节电。
l 热风炉废气综合利用。可用于煤粉干燥，对空气和煤气双预热，还可用于煤的脱湿和风选。
l 对冷风管道进行保温，可提高风温9～17℃。
l 铁矿石还原度每增加1%，可节省碳素消耗6～7Kg/t。
l 高炉采用全风操作，由鼓风机方面控制风量，高炉不放风。
l 高炉炼铁降低燃料比会减少吨铁风耗。燃料1Kg标煤，鼓风量要2.5 m³，消耗风机能耗0.85Kg标煤。宝钢吨铁风耗为930m³/t左右。
l 提高焦炭质量，炼铁节能：
表7 焦炭质量变化对高炉炼铁的影响
焦炭质量变化
燃料比
利用系数
生铁产量
M40 +1%
-5.0 Kg/t
+4%

M10 –0.2%
-7.0 Kg/t
+5%

灰分 +1%
+1～2%
渣量增加2%
-2.5%
硫分 +0.1%
+1.5～2.0%

-2.0%
水分 +1%
+1.1～1.3%

-5.0%
l 焦炭热反应性增加一位时，每吨铁燃料消耗要增加5%～11%。
l 吨铁渣量减少100 Kg/t，可降低燃料比20～50 Kg/t，增产8%。
l 炼铁少用石灰石100 Kg/t，降焦比30 Kg/t。
4.3.2.高炉炼铁精料技术对节能的影响
l 高品位是精料技术的核心：
入炉品位提高1%，炼铁焦比下降1.5%，生铁产量提高2.5%
l 提高原燃料强度可降低炼铁燃料消耗。
烧结、球团转鼓强度提高1%，高炉产量升高1.9%，焦比下降。
l 熟料比提高1%，炼铁焦比下降2～3 Kg/t。
l 原料成分要稳定：烧结矿设计规范要求品位波动＜±0.5%，碱度波动＜±0.5%，含铁品位波动1%，高炉产量会影响3.9～9.7%，焦比变化2.5～4.6%；碱度波动0.1，高炉产量会影响2.0～4.0%，焦比变化1.2～2.0%。
l 原燃料粒度要均匀，减少炉料填充效应，提高煤气透汽性和炉料间接还原度。间接还原度每增加1%，炼铁焦比下降6～7 Kg/t。
将烧结矿12.7～38mm粒度与6.4～12.7mm粒度进行分级入炉，可降比6%。块矿入炉粒度由10～40mm降到8～35mm可降焦比3%。武钢3200 m³高炉已开始用不同粒度炉料分级入炉。
l 铁矿石冶金性能影响
矿石还原度提高10%，焦比可下降8～9%。
矿石低温还原粉化率升高5%，产量下降1.5%，焦比升高。
l 减少入炉料粉末：<5mm的粉末炉料所占比例要控制在5%以内，粒度在5～10mm的比例要小于30%。入炉粉末减少1%，焦比下降0.5%，生铁产量提高0.4～1.0%。
4.3.3.提高热风温度技术
⑴.优化热风炉设计是实现高风温的前提
热风炉有内燃式、外燃式、顶燃式、石球式等类型。一般来讲，大型高炉采用外燃式热风炉是有优势。虽然外燃式热风炉投资高，但是可以提供长期使用高风温，总体经济上是合适的。京唐钢铁公司曹妃甸5500立方米高炉采用卡鲁金顶燃式热风炉结构，实现了1300℃的高风温。
石球式热风炉可以提供高风温，但寿命低(一般在5年左右,有些在3年左右)，是致命的弱点，一般在小高炉上使用。
热风炉的珙顶耐火砖在设计上，不要座在大墙的耐火砖上。可防止大墙耐火砖在受热膨胀时顶坏珙顶耐火砖。
为提高耐火砖蓄热面积,实现热效率高和高风温,已有使用19~37孔的格子砖的热风炉.
热风炉蓄热面积及格子砖重量，应按入炉风量为基准的传热计算确定，单位炉容的蓄热面积宜为65~75 m2，不得超过85 m2　(不含球式热风炉)。
⑵.热风炉烧炉制度要科学
我们希望烧炉时热风炉珙顶温度不要超过1450℃，最好在1420℃以下。这是不影响提供高风温。这样可以防止产生氮氧化物（NOX）。氮氧化物与水结合会产生硝酸，会对热风炉珙顶钢板造成晶界腐蚀，使热风炉寿命降低。
热风炉珙顶温度在烧炉和送风时的温差,希望小于100~150℃。这样可以起到保护珙顶耐火砖长寿，提高蓄热耐火砖的热效率。
⑶．热风炉送风制度要科学
我们希望热风炉送风时间控制在40~60分钟。这样的蓄热耐火砖热效率高，也不会出现送风曲线波动大,消除对高炉生产产生不利影响。有人提出采用交错并联式送风制度，可提高热风温度。
⑷.热风炉耐火砖选型要科学
珙顶耐火砖要选用耐高温的硅砖，能提供高风温，又长寿。
热风炉应采用致密性耐火材料及组合砖。耐火材料除应提出常规性能指标的要求外，还应提出抗蠕变性能指标要求。高温区的粘土质和高铝质耐火砖的蠕变率均应小于0.7%(1200~1500oC，50h，0.2MPa)。硅质耐火砖应控制残余石英含量，不宜大于1.0%，真比重不应大于2.34，蠕变率应小于0.5%(1500oC，50h，0.2MPa). 石球式热风炉使用的石球要高质量，对不同部位要用不同质量的石球。柳州钢铁公司的石球式热风炉寿命可达8年左右。
目前，一些中小高炉的热风炉寿命低，提供不了高风温，主要是企业为降低建设投资，买劣质耐火砖。还有与砌筑质量不好有关。现在，采购上出现一个误区，谁价格低，就买谁的，给企业带来较大的损失。采购上应有个原则，要对买的物品进行性能和价格对比，还有使用寿命和维护费用等方面的因素。热风炉寿命低，提供不了高风温，造成高炉焦比升高，效率降低的损失远远大于买劣质耐火砖所省下的钱，而且污染物排放增加，环境恶化。钢铁企业要设经济师，