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一贯作业炼钢厂节能技术
壹、烧结制程(Sintering)
一、烧结工厂废热回收(Sinter Plant Heat Recovery)
烧结工厂废热可用于预热燃烧器空气及产出高压蒸汽，以推动蒸汽涡轮机发电。依据荷兰一个改善后的工厂实绩，估计可节省燃料0.5GJ/吨烧结矿，及增加电力1.5度/吨烧结矿。投资额约142元/吨烧结矿，回收年限2.8年。
二、废气排放最适化(Emission Optimized Sintering)
废气排放最适化制程系由Outokumpu Technology公司所发展，经由烧结产线室内化、废气再循环及CO能源化等改善，可减少废气量50-60%。此制程可减少废气处理成本、节省能耗及操作成本，并有效减少NOx, SOx, CO, and CO2之排放。
三、减少空气泄漏(Reduction of Air Leakage)
减少烧结工厂空气泄漏可节省风车电力3-4度/吨烧结矿。改善费用约4.2元/吨烧结矿，回收年限1.3年。
四、增加烧结床深度(Increasing Bed Depth)
增加烧结床深度可减少燃料耗用，提高产品质量。每增加10mm床厚度约节省0.3KG焦炭/吨烧结矿，节电约0.06度/吨烧结矿。
五、制程控制改善(Improved Process Control)
根据一般工业控制及管理经验，制程控制改进可节省2-5%能耗。投资额约6.3元/吨烧结矿，回收年限1.4年。
六、使用废燃料(Use of Waste Fuels in Sinter Plant)
不超过空污排放许可前提下，烧结厂使用具热值废弃物当燃料如冷轧机废油，可节省初级燃料用量约0.18 GJ/吨烧结矿。投资额约8.7元/吨烧结矿，回收年限0.5年。
七、改进装料方法(Improve Charging Method)
采用具有圆桶状斜道(Drum chute)及隔离栅栏(Segregating slit wire,SSW)之装料系统(如附图)可使原料粒径均一及提高浸透性，有助提高烧结效率。预估可提高产量5%及节能0.08GJ/吨烧结矿。

八、改进点火设备效率(Improve Ignition Oven Efficiency)
为节省燃料，传统具有蓄热箱之大型点火设备已为小型无蓄热箱之点火设备取代。此外，亦发展出可快速加热且能使铺料面均匀点火之高效率燃烧器(如图)，可节省燃料约30%。
节能线型燃烧器
传统侧面燃烧器

九、其他节能方式包括原料使用高质量矿砂及低含量氧化铁，或以氧化镁取代二氧化硅，以及降低烧结矿碱度1.5-2.0或使用较粗的焦炭屑作燃料。

贰、炼焦制程(Cokemaking)
一、煤水份控制(Coal Moisture Control)
可利用炼焦气(COG)废热将炼焦煤干燥，此可减少炼焦炉能耗约0.3GJ/吨产品。日本某厂之干燥设备投资额每吨钢2,298元，减少0.13-0.21GJ/吨产品，并提高焦炭强度约1.7%及提高10%产量，回收年限超过50年。
二、程序化加热作业(Programmed Heating)
炼焦炉程序化加热取代传统恒定加热能确保燃料气耗用最适化，可节省燃料10%。投资额预估300万/炉，回收年限0.7年。
三、炼焦气压缩机装变速装置(Variable-Speed Drive COG Compressors)
炼焦气流量随焦化反应而变动，故变速装置可减少炼焦气压缩机用电。荷兰某厂投资额为14元/吨焦炭，节能0.006-0.008 GJ/吨焦炭，回收年限预估21年。
四、炼焦干式淬火(Coke Dry Quenching)
焦炭以干式取代湿式淬火可回收焦炭之显热，每吨焦炭预估节能0.55GJ；此外，依新日铁公司资料亦可减少高炉焦炭用量0.28GJ/吨铁水，回收年限预估36年。新厂之干式淬火投资额约3,285元/吨焦炭。
五、增加炼焦气用途(Additional Use of Coke Oven Gas)
炼焦气(COG)热值低，在美国有40%炼焦气作为炼焦炉燃料。美国大多数钢铁厂将剩余炼焦气供作再热炉或蒸汽锅炉燃料，蒸汽可用于涡轮发电或涡轮趋动之泵浦及风机以及制程加热。总之炼焦气应尽量作为辅助燃料以减少天然气耗用，避免以燃烧塔处理。
六、单室炼焦炉(Single Chamber System)
单室炼焦炉具有炉箱容积大、宽度宽(45-85CM)之特性，并可预热煤炭。此种炼焦炉各反应器之控制模块独立，且其加热壁坚固、可吸收炼焦炉之高压。因此加热壁厚度可降低而增加热传及燃烧效果，进而大幅提高工厂设计弹性。高荷重之侧壁容许较大进煤量，且大尺寸炉箱可减少空污排放。煤炭预热器可增加煤块密度，减少炼焦时间、提高产量，从而增加焦炭强度。单室炼焦炉预期将取代目前多室系列，单室系统可提升热效率38-70%，惟单室技术仍在发展中。
七、无回收之炼焦炉(Non-recovery Coke Ovens)
无回收炼焦炉其炼焦气(COG)及其他炼焦副产物均在炼焦炉内燃烧，其废热可利用废热锅炉回收供发电或其他用途。炼焦炉若操作温度达到可将污染物分解成可燃物，此技术可去化所有副产物并使空污及回收副产物所衍生之水污排放降至最低；因此亦可减少炼焦气处理场及废水处理场之设置。

参、高炉制程(Blast Furnace,BF)
一、粉煤喷注(Pulverized Coal Injection)
几乎所有一贯作业炼钢厂高炉均已采不同速率之粉煤注入。喷注粉煤及天然气可减少焦炭使用，从而降低焦炭产量以大量减少炼焦之能耗，亦减少炼焦空污排放及维修成本。然而增加燃料喷注需要增加氧气及粉煤喷注之电力以及磨煤设备，故仍需使用部份焦炭作辅助。一个实际案例之粉煤喷注率由2增加至130KG/吨铁水，经计算其喷注每吨粉煤可节能3.76GJ；燃料节省则预估为0.77GJ/吨铁水。投资成本328元/吨铁水，操作成本节省93.6元/吨铁水，另磨煤机投资额为1,500～1,650元/吨喷注煤，回收年限2～2.4年。依经验，粉煤喷注上限需视煤种类及矿砂原料质量而定，喷注率超过200 KG/吨铁水已属过量，尤其大型高炉恐难维持如此大的喷注率。
二、天然气喷注(Natural Gas Injection)
天然气喷注一般仅适用于产量130万吨/年～230万吨/年之中型高炉，天然气喷注为粉煤喷注的一种替代方法，可行性则取决于天然气与煤炭价格差，取代率约0.9～1.15吨天然气/吨焦炭。投资成本约234.6元/吨铁水，节省成本约120～150元/吨铁水，节能约0.9GJ/吨铁水。天然气可与粉煤同时喷注，依实绩报告，天然气喷注对粉煤之替代率约200～500M3/吨，视燃料组成及技术条件而定，回收年限预估1.3年。
三、重油喷注(Oil Injection)
喷注重油或废油亦可取代焦炭，取代率为0.9吨油取代1.1吨焦炭。类似天然气，油含有氢，故可减少CO2排放。若重油喷注与富氧燃烧器技术并用，则喷注率可较传统燃烧器增加100%。
四、炼焦气(COG,Coke Oven Gas)与转炉气(BOF,Basic Oxygen Furnace Gas)喷注(Injection of COG and BOF Gas)
因炼焦气与转炉气含碳量低于焦炭，故亦可喷入高炉以减少CO2排放。炼焦气最大喷注量一般为0.1吨COG/吨铁水，相当于0.9吨COG对0.89吨焦炭之取代率。
五、添加铁炭混合煤团(Charging Carbon Composite Agglomerates)
铁炭混合煤团为粉铁矿与煤粉以胶合剂混拌而成，经于高炉试用发现可提高高炉能源效率。而且使用非焦炭煤以及所产生之含铁粉尘及泥渣将有助于减少原料用量及促进资源循环利用。
六、高炉顶压涡轮发电机(湿式除尘)( Top Pressure Recovery Turbines (Wet Type))
高炉顶压涡轮发电机可回收除尘后高炉气之压力能(如附图)，虽然高炉与大气压力差不高，但炉气流量大，所以仍有经济效益。涡轮发电机发电容量约0.054～0.14 GJ/吨铁水，涡轮发电机投资成本约939元/吨铁水，回收年限估计要30年。

七、高炉气回收(Recovery of Blast Furnace Gas)
高炉内使用之气体加料时约有1.5%损失，可藉由回收系统加以回收。荷兰某座高炉投资回收系统成本为14元/吨铁水，预估节能约0.066 GJ/吨铁水，回收年限2.3年。

八、热风炉自动化(Hot-blast Stove Automation)
此技术可使热风炉运转优化而减少能耗5-12%，相当于0.037 GJ/吨铁水。比利时一个炉子装此控制系统2个月即回收成本。一般此投资成本约14元/吨铁水，回收年限预估0.4年。
九、热风炉废热回收(Recuperator Hot-Blast Stove)
热风炉烟气可预热高炉之燃烧空气，可节省燃料0.080 to 0.085 GJ/吨铁水，投资成本约66元/吨铁水。以具有两个热交换器之中型废热回收设备而言，显热回收比率可达40-50%，可减少能耗约0.126GJ/吨粗钢，回收年限预估8.7年。
十、热风炉燃烧条件改善(Improvement of Combustion in Hot Stove)
较高效率燃烧器及调适良好的燃氧比可节能0.04 GJ/吨粗钢。
十一、高炉控制系统改善(Improved Blast Furnace Control Systems)
欧美与日本已发展高炉控制系统以改进高炉之操作，预估节能0.4 GJ/吨铁水，投资成本预估约1.5千万/座高炉，或16.8/吨铁水。
十二、高炉气循环再利用(Blast Furnace Gas Recycling)
高炉生成之高炉气(含CO与H2等还原气体)之循环再利用为提升高炉效能之有效方式，可增加碳与氢之去化而减少碳氧化物排放。惟这些技术尚未商业化，但将是未来研发低碳炼钢法之主流。
十三、炉渣废热回收(Slag Heat Recovery)
近代之高炉生产一吨粗钢约有0.25-0.3吨液状炉渣(1,450℃)产生，目前没有商业化应用之炉渣废热回收系统；主要是因发展一安全可靠、高效率且不影响炉渣质量之回收系统有其难度。其中主要问题是炉渣在形成粒状时难以回收废热，否则其节能效益估计约0.35GJ/吨粗钢。

肆、转炉制程(Basic Oxygen Furnace,BOF)
一、转炉废热及燃料气回收(BOF Heat and Fuel Gas Recovery)
转炉废热与可燃气回收为转炉炼钢最有效节能途径之一，许多国家之炼钢厂转炉燃气主要用于锅炉，可直接或与高炉气(BFG)混合使用。转炉燃气与高炉气也可用于复循环气涡轮机。转炉能源回收可减少因使用天然气及电力而排放之CO2约0.05吨/吨钢，节能为0.53- 0.92 GJ/吨钢。回收系统投资成本粗估约600元/吨钢或以年产270万吨之转炉估计约19.8亿，回收年限预估12年。
二、抽气风车变速装置(Variable-Speed Drives on Ventilation Fans)
转炉为批次生产，废气排放量变化大，因此变速装置有助减少能耗。 一套转炉设备装设变速装置可节能20%，或为0.003 GJ/吨粗钢；投资成本约5,100万或9.3元/吨粗钢。
三、制程监控改善(Improvement of Process Monitoring and Control)
各类监测系统如排气分析系统、轮廓感测系统及钢/炉渣成份同步测定仪等可增进制程操控，进而提高产量及节省能耗与成本。监测数据亦可输入转炉制程控制模块以达操作最适化控制，例如转炉供氧管理系统采用自动监控系统预估可节省制氧电力1.5%，回收年限约3年。
四、钢包加热程序化及效率化(Programmed and Efficient )Ladle Heating
转炉钢包系以气体燃烧器预热，预热盛装钢液之钢包其燃料耗用预估为0.02GJ/吨钢液。钢包未加盖及热幅射会产生热损，藉由增设温度控制器、覆罩，实行有效能源管理措施以减少预热，使用复热式燃烧器、富氧燃烧器等方法可减少热损。
钢包加热程序化可减少钢包升温之燃料用量，例如建立加热作业之工作排程以避免持温过长，以及燃烧器燃烧控制。此外，采用效率佳之燃烧器预热钢包可避免浪费燃料。日本新日铁公司在仓敷市的炼钢厂为改善钢包加热系统而采用一种高速在线加热设备，并发展出联结钢包加热系统与转炉鼓风机控制的操控系统。经改善前后比较结果，钢包储热量占热输入量之比率由6.5%提高至67.5%，改善幅度超过10倍。而钢包在盛装转炉钢液时之储热量则提高6.3倍，因此得以降低转炉出钢温度9℃，从而减少转炉焦炭用量16%。

伍、铸造制程(Casting)
一、铸模预热及喂槽加热效率改善(Efficient Ladle Preheating and Tundish Heating)
铸模以瓦斯燃烧器预热耗能约0.02GJ/吨钢液，其热损失来自未加盖及幅射。减少热损失方式包括装设温度控制、覆盖及铸模效率管理包括使用复热式燃烧器及富氧燃烧器等以减少预热需求。喂槽加热可减少钢液热损，避免铸造开始时产生气泡及耐火材因热冲击而劣化。以燃烧式加热喂槽一般只有20%效率，新的电感式加热可达98%效率，但使用电力会有间接发电损失。另外也有直接废除喂槽加热的实例，巴西某厂使用冷喂槽可减少70%重开俥时间及78%天然气耗用，增加90%喂槽覆罩寿命，并因热及噪音减少而改善了工作环境，且产品质量未受影响。不过使用冷喂槽确有使铸造作业失败的潜在风险，不见得所有厂都适用。爱荷华北极星钢厂之铸模预热及喂槽加热系统装设复热器预估节省燃料分别为28%及26%，投资回收年限粗估1-10年。
二、近净形铸造(Near Net Shape Casting)
近净形铸造系为一种铸造后即接近成品之制程，意指可减少半成品加工的设备。近净形铸造系结合铸造及热轧于一体，从而减少热轧前的再加热作业。近净形铸造法主要发展有薄板铸造及薄带铸造制程。然而此法仅限特定形状制品，无法广泛用于钢铁工业所有形状之轧钢制品。薄板铸法预估可节能4.9GJ/吨粗钢，投资回收年3.3年。薄板铸造较厚板铸造(包括热轧、酸洗、冷轧制程)节能约1GJ/吨，而薄带铸法又可较薄板铸造再节能1GJ/吨。

陆、热轧制程(Hot Rolling Mills)
一、适宜的再热温度(Proper Reheating Temperature)
轧钢前半成品加热温度降低100℃可节省燃料9-10%，然而降低加热温度会增加轧辊之作用力(rolling forces)及动量(momentum)，因而提高马达负载而增加能耗以及增加轧钢机磨损。不过影响整体能耗因素很多，仅降低加热温度未必能降低整体之能耗，故需以系统方法来评估降温效益。
二、再热炉避免过载(Avoiding Overload of Reheat )Furnaces
炉子过载会导致烟囱温度过高，为获得适当热传速率，燃烧气体在加热室须有适度停留时间。过载的炉子会使炉温较正常低，故炉温设定须较正常为高；此将造成燃烧器燃烧速率较正常高，因而增加燃烧气体体积。燃烧气体流速愈高，在炉内停留时间则愈短，所以热传效果会降低而使烟囱排气温度愈高。高温烟气体积增加会使热损大幅提高，过载虽能达成高生产目标，但燃料耗用成本会增加。提高热传能力可避免因提高产量而使炉子过载增加热损的问题。
多数再热炉须依所用燃料类型与用量多寡控制运转条件，过载鲜少发生。钢胚再热炉过载运转往往会降低轧钢生产率，长期而言并不经济；因过载而增加燃料用量亦会使再热炉空污排放增加，此为多数工厂所不允许。
三、热装料(Hot Charging)
热装料系指扁钢胚在装入热轧机再热炉以前之预热制程，预热温度愈高，则热轧再热炉愈省能。但厂房配置会影响热装料可行性，因为扁钢胚连铸机与再热炉应相互靠近，以避免热装料路径过长。粗估预热可节能0.06GJ/吨预热钢，投资成本预估约705元/吨热轧钢，节省成本约34.5元/吨预热钢/年，回收年限5.9年。
四、热钢带轧延机制程控制(Process Control in Hot Strip )Mill
改进热钢带轧延机制程控制可经由减少不良品、提高产量、减少停俥而节省间接能源。比利时ArcelorMittal’s Sidmar 厂经改善控制系统后不良率由1.5%降为0.2%，停车时间由50%降至6%；因减少不良率而节省燃料9%(0.3GJ/吨产品)，该厂一条年产量280万吨热钢带轧延机生产线之控制系统投资额为1亿8百万，回收年限1.2年。
五、复热式燃烧器(Recuperative Burners)
复热式或蓄热式燃烧器可减少能耗，复热器系安装在加热炉烟囱之气对气热交换器，将烟气废热回收以预热燃烧空气。传统复热器可节能10-20%，若更换新式复热器可进一步节能约9%-25%。一般而言，再热炉使用复热器节能约0.7GJ/吨产品，投资额11.7元/吨产品，回收年限1.8年。
六、无焰燃烧器(Flameless Burners)
为提高加热炉效率，一般多尽量将进气预热，但亦伴随NOX排放增加。另一种技术是采用无焰燃烧器，有一般空气助燃及富氧助燃二种，此种无焰技术系以炉内烟气于低氧量下再循环燃烧而看不见火焰。无焰富氧燃烧能提高热效率及热通量，而较传统富氧燃烧节省燃料；这些好处再加上低NOX排放及较佳热均匀性等优点，自2003年起，美国钢铁业已超过30个炉子采用无焰富氧燃烧。
七、加热炉隔热(Insulation of Furnaces)
使用低热传轻质量陶瓷隔热材取代传统隔热材可减少炉璧热传损失，预估可节能2-5%。投资额约468元/吨产品，回收年限31年。
八、步进梁式加热炉(Walking Beam Furnace)
步进梁式加热炉系再热炉节能达艺术境界之代表作，其特征是料胚在炉底上的移动靠炉底可动的步进梁作矩形轨迹的往复运动，把放置在固定梁上的料坯一步一步地由进料端送到出料端。美国WCI钢铁公司使用步进梁式加热炉后较原三排堆料推钢式加热炉省电25%、省燃料37.5%。
九、含氧量控制及鼓风机使用变速装置(Controlling Oxygen Levels and Variable-Speed Drives on Combustion Air Fans)
再热炉含氧量控制及鼓风机使用变速装置可使燃烧最适化，过量空气会增加废气量而导致燃烧效率降低，因此燃料空气比要定期检查。鼓风机变速装置于加热炉负载变动下，亦有助于含氧量控制。英国Cardiff Rod Mill钢铁厂在步进梁式加热之炉鼓风机安装变速装置，减少燃料48%，回收年限16个月。保守估计节能约10%或0.33GJ/吨产品，投资成本约23.7元/吨产品，回收年限0.8年。
十、热回收用于半成品预热 (Heat Recovery to the Product)
如果不可能从扁钢胚连铸机直接进行扁钢胚的热送热装料，则可以从制程高温区回收外排废气中的余热来预热相对较冷的扁钢胚。North Star Steel钢铁厂经评估使用再热炉废气预热钢胚至450 to 550°C可降低成本32%，另一研究指出半精整钢预热至650°C可降低再热炉单位能耗50%，而预热至980°C则可降低70-80%。

十一、冷却水中废热回收(Waste Heat Recovery from Cooling Water)
可以从热钢带轧延机的冷却水中回收废热以供产制低压蒸汽。预估可节省燃料0.04GJ/吨产品，但会增加用电0.0006 GJ/吨产品。投资成本预估39元/吨产品，操作维修成本会增加3.3元/吨产品，回收年限预估超过50年。

柒、冷轧制程(Cold Rolling Mills)
一、退火产线之热回收(Heat Recovery on the Annealing Line)
退火产线可经由废热产制蒸气或在退火炉安装蓄热或复热式燃烧器达到热回收目的。藉由各种热回收措施如
蓄热式燃烧器、隔热改善、制程管理及变速装置等，可减少能耗40%。约相当于节省燃料0.3GJ/吨产品和电力3度电/吨产品。荷兰某厂一套冷轧机投资费用预计为126元/吨产品，回收年限估计为4年。
二、酸洗产线减少蒸气使用(Reduced Steam Use in the Pickling Line)
在酸洗产线之热盐酸槽上加盖或放置浮球可减少蒸发损失，估计如此可节能高达17%，或0.19GJ/吨产品。预估投资成本132元/吨产品、回收年限7年。
三、自动监测及锁定系统(Automated Monitoring and Targeting System)
在冷钢带轧延机上安装自动监测和锁定系统以改进操作效率能减少电力需求。英国某钢厂之轧延机因此减少能源需求将近15-20%或60度电/吨产品。安装成本估计为52元/吨产品或30元/吨粗钢，回收年限预估0.8年。
捌、精整制程(Finishing Operations)
一、电解浸洗产线之极间绝缘(Inter-Electrode Insulation in Electrolytic Pickling Line)
旧有钢铁电解浸洗制程仅有30%电流效率，藉由极间绝缘可减少极间短路电流，从而提高电流效率。实验显示电流效率可由极间无绝缘之20%提高到有绝缘之100%。但完全绝缘会使污泥累积在以钢带为阳极的阳极室，导致不均匀电解而增加保养频率。若在阳极钢带与阴极间维持66%以内之绝缘面积，则可在有效提高制程效率和维持电解液良好循环与均匀性之间取得平衡。此法易于在现有设备上修改。
二、连续退火(Continuous Annealing)
连续退火炉可将传统批次式退火制程(即电解浸洗à退火à冷却à重卷)整合成一连续产线，可有效节能及提高产量。例如有一个冷轧制程之连续退火炉之退火时间仅需30分钟，而传统批次式则需10天；并且燃料耗用减少33%。连续退火之能耗因其使用之冷却设备类型而有相当的差异，抽吸式冷却辊用电仅为气流喷射系统之14%，惟连续退火设备投资成本相当高。