魏志江  楊冬云

（河鋼宣鋼煉鐵廠  河北 宣化075100）

摘要：本文闡述了河鋼宣鋼煉鐵廠通過(guò)精益管理、裝備升級(jí)、利用先進(jìn)節(jié)能技術(shù)和余熱回收等措施，提高了能源利用水平，為宣鋼的持續(xù)發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：煉鐵；能源；節(jié)能技術(shù)；余熱回收

1概述

鐵前工序是鋼鐵冶煉流程中的耗能大戶，占總能耗的75%左右。河鋼宣鋼煉鐵廠有高爐四座，2500m³兩座，2000m³一座，1800m³一座，360m²燒結(jié)機(jī)燒結(jié)機(jī)三臺(tái)、百萬(wàn)噸鏈篦機(jī)回轉(zhuǎn)窯兩座，生鐵產(chǎn)能700萬(wàn)噸/年，年消耗能源300萬(wàn)噸。隨著鋼鐵市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日益激烈，降低成本是企業(yè)生存和發(fā)展的唯一途徑，而成本中最可控部分是能源消耗。近年來(lái)，河鋼宣鋼煉鐵廠為降低成本，千方百計(jì)地降低能耗，通過(guò)精益管理、淘汰落后產(chǎn)能、利用先進(jìn)技術(shù)和余熱回收等手段，使得能耗指標(biāo)得到改善。

2 管理節(jié)能

2.1 完善能源管理組織機(jī)構(gòu)

能源管理組織機(jī)構(gòu)由設(shè)備能源科為日常管理部門，各作業(yè)區(qū)確定兩名能源管理人員，一名作業(yè)區(qū)能源主管和一名作業(yè)區(qū)能源管理員，負(fù)責(zé)作業(yè)區(qū)的能源管理工作，為能源工作的開展提供了組織保障，方便了能源工作的順利開展。在生產(chǎn)調(diào)度組織機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上，建立能源調(diào)度體系，生產(chǎn)調(diào)度每班設(shè)能源調(diào)度一名，為能源的優(yōu)化使用、合理調(diào)度提供了組織保障。

2.2 完善能源管理制度

為使節(jié)能工作開展程序化、制度化，我們制定了一系列行之有效、操作性強(qiáng)的節(jié)能管理制度，包括《煉鐵廠計(jì)量監(jiān)督管理辦法》、《煉鐵廠物料驗(yàn)收管理辦法》、《煉鐵廠節(jié)能管理制度》、《煉鐵廠能源管理辦法》、《煉鐵廠能源消耗管理辦法》、《煉鐵廠供排水管理辦法》、《煉鐵廠節(jié)約用電、用水、用蒸汽管理規(guī)定》、《煉鐵廠能源計(jì)量管理辦法》等，為能源管理的順利進(jìn)行提供了制度保證。

2.3完善能源計(jì)量管理

計(jì)量是管理的基礎(chǔ)。焦炭、噴吹煤等固體能源從進(jìn)廠計(jì)量、檢驗(yàn)、消耗方面建立完善的原始記錄統(tǒng)計(jì)臺(tái)帳和報(bào)表制度，并納入到ERP系統(tǒng)，做到了能源進(jìn)廠有驗(yàn)收，用能有手續(xù)，消耗有指標(biāo)，指標(biāo)有考核的閉環(huán)管理體系。對(duì)風(fēng)、水、電、氣等動(dòng)力能源介質(zhì)，按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)建立了三級(jí)計(jì)量體系，同時(shí)納入到公司能源管控中心數(shù)據(jù)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了適時(shí)監(jiān)控。

2.4建立動(dòng)力能源的“日統(tǒng)計(jì)、周總結(jié)、月考核”制度。

每天統(tǒng)計(jì)核算動(dòng)力能源消耗、回收及成本完成情況，作業(yè)區(qū)早會(huì)上通報(bào)分析，并在廠公共數(shù)據(jù)平臺(tái)上發(fā)布，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題解決問(wèn)題。我廠每周對(duì)動(dòng)力能源成本完成情況進(jìn)行通報(bào)，提出問(wèn)題和改進(jìn)措施。制定完善的動(dòng)力能源消耗指標(biāo)計(jì)劃和考核辦法，月度對(duì)各作業(yè)的指標(biāo)完成情況進(jìn)行考核，形成了閉環(huán)控制。

2.5 建立周例會(huì)制度

通過(guò)周例會(huì)的召開，推動(dòng)節(jié)能工作的開展。周例會(huì)中對(duì)一周能源消耗、熱工參數(shù)控制、避峰就谷用電、循環(huán)水濃縮倍數(shù)等進(jìn)行分析，針對(duì)存在的問(wèn)題提出下一步的重點(diǎn)工作，通報(bào)上周例會(huì)中安排工作的落實(shí)情況，通過(guò)滾動(dòng)式的管理方式，促進(jìn)了問(wèn)題的解決，推動(dòng)了節(jié)能技術(shù)的進(jìn)步。

2.6 加大節(jié)能工作檢查力度

為保證各項(xiàng)節(jié)能管理制度的執(zhí)行，避免違規(guī)用能和跑冒滴漏的現(xiàn)象，我們?cè)O(shè)專人專崗進(jìn)行督查，對(duì)煉鐵廠各個(gè)用能環(huán)節(jié)進(jìn)行檢查，檢查出的問(wèn)題在廠早會(huì)上通報(bào)、考核并限期整改。

2.7 積極開展對(duì)標(biāo)工作

能效對(duì)標(biāo)是河鋼宣鋼煉鐵廠的一項(xiàng)長(zhǎng)效機(jī)制，與邯鋼、承鋼建立了對(duì)標(biāo)聯(lián)系制度，制定了能效對(duì)標(biāo)實(shí)施方案，定期召開指標(biāo)對(duì)標(biāo)分析會(huì)。在與集團(tuán)內(nèi)部和省內(nèi)對(duì)比的同時(shí)，還積極與國(guó)內(nèi)先進(jìn)單位進(jìn)行對(duì)比，分階段、分層次確立標(biāo)桿單位和標(biāo)桿指標(biāo)，同時(shí)還不定期的開展專題對(duì)標(biāo)、考察活動(dòng)，深入對(duì)比、分析、學(xué)習(xí)、轉(zhuǎn)化、實(shí)踐，促進(jìn)能耗指標(biāo)水平的不斷提高。

2.8 強(qiáng)化節(jié)能設(shè)施管理

引進(jìn)PM設(shè)備管理系統(tǒng)，提升重點(diǎn)用能設(shè)備的檢查、維護(hù)、檢修水平。利用PM設(shè)備管理系統(tǒng)提前發(fā)現(xiàn)設(shè)備隱患，做到了及時(shí)發(fā)現(xiàn)，有效控制，杜絕事故擴(kuò)大，確保節(jié)能設(shè)備正常穩(wěn)定運(yùn)行，最大限度的發(fā)揮現(xiàn)有節(jié)能設(shè)備的作用。

3 結(jié)構(gòu)節(jié)能

近年來(lái)，河鋼宣鋼煉鐵廠先后淘汰了300m³高爐四座、450m³高爐一座、36m²燒結(jié)機(jī)四臺(tái)、86m²燒結(jié)機(jī)一臺(tái)、64 m²燒結(jié)機(jī)兩臺(tái)、10m²豎爐兩座、8m²豎爐兩座。淘汰落后產(chǎn)能：煉鐵200萬(wàn)噸、燒結(jié)400萬(wàn)噸、球團(tuán)170萬(wàn)噸，形成節(jié)能能力4.26萬(wàn)tce。煉鐵、燒結(jié)、球團(tuán)工序?qū)崿F(xiàn)了裝備大型化、自動(dòng)化，提高了裝備水平，為降低能源消耗奠定的堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

煉鐵廠淘汰落后產(chǎn)能情況表             表1

4 節(jié)能新技術(shù)應(yīng)用

4.1 厚料層燒結(jié)技術(shù)

厚料層燒結(jié)是燒結(jié)工藝的一個(gè)重大發(fā)展，充分利用料層的自動(dòng)蓄熱，減少混合料中的配碳量，發(fā)展燒結(jié)料層中的氧化氣氛，通過(guò)低碳、低水等改善料層透氣性、提高垂直燃燒速度的措施，降低固體燃耗、提高燒結(jié)礦質(zhì)量。研究表明，料層每增加10mm，降低固體燃耗0.3Kg/t。煉鐵廠通過(guò)努力，料層厚度提高到600-700mm。按料層由450mm提高到700mm計(jì)算，降低焦粉消耗7.5 Kg/t，折合降低工序能耗5.6kgce/t。

4.2降低燒結(jié)漏風(fēng)率

燒結(jié)機(jī)系統(tǒng)漏風(fēng)包括燒結(jié)機(jī)本體漏風(fēng)和環(huán)冷機(jī)漏風(fēng)。我們?cè)谥卫肀倔w漏風(fēng)的基礎(chǔ)上，針對(duì)環(huán)冷機(jī)漏風(fēng)問(wèn)題，2016年12月引進(jìn)了包容式機(jī)械密封技術(shù)。在不改動(dòng)原有主體結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上拆除原有的動(dòng)靜密封系統(tǒng)，用包容式機(jī)械密封系統(tǒng)取代原有的橡膠密封，用金屬軸端密封取代原有的橡膠軸端密封。改造完成后，有效地降低了環(huán)冷機(jī)漏風(fēng)，提高了風(fēng)機(jī)的有效利用率，改善了環(huán)境。

4.3高爐熱風(fēng)爐頂燃式改造

原為內(nèi)燃式熱風(fēng)爐，由于內(nèi)燃式熱風(fēng)爐存在諸多缺點(diǎn)，高爐風(fēng)溫偏低，制約著煉鐵技術(shù)指標(biāo)的進(jìn)一步提高。隨著高爐71風(fēng)機(jī)和80風(fēng)機(jī)的配備，入爐風(fēng)量大幅度增加，熱風(fēng)爐的蓄熱面積相對(duì)較小，熱風(fēng)溫度很難達(dá)到1000℃以上，成為高爐強(qiáng)化冶煉的限制環(huán)節(jié)。為此，煉鐵廠引進(jìn)旋流式頂燃熱風(fēng)爐的專利技術(shù)，逐步完成了熱風(fēng)爐的頂燃式改造，為高爐提高風(fēng)溫、增加噴煤量、降低焦比創(chuàng)造了條件。

4.4 轉(zhuǎn)爐煤氣在熱風(fēng)爐中的應(yīng)用

河鋼宣鋼煉鐵廠四座高爐熱風(fēng)爐的燃料均為高爐煤氣，由于煤氣熱值低，雖然對(duì)熱風(fēng)爐進(jìn)行改造，但風(fēng)溫長(zhǎng)期在1050℃左右，較低風(fēng)溫造成焦比、燃料比等技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)相對(duì)落后。為此，煉鐵廠在2015年進(jìn)行了轉(zhuǎn)爐煤氣摻燒改造，將高熱值的轉(zhuǎn)爐煤氣應(yīng)用到了1800m³和兩座2500m³高爐，根據(jù)高爐需要，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)爐煤氣與高爐煤氣的配比，達(dá)到了提高風(fēng)溫的改造目標(biāo)。改造后風(fēng)溫水平變化情況見(jiàn)表2。

改造后平均風(fēng)溫變化情況           表2

注：3#高爐未摻燒轉(zhuǎn)爐煤氣

4.5 高比例噴煤技術(shù)應(yīng)用

高爐噴煤技術(shù)具有以非焦煤代替部分焦炭、減輕污染、降低生產(chǎn)成本，節(jié)約焦煤資源的作用，在富氧的配合下，可以提高高爐的生產(chǎn)能力。通過(guò)對(duì)噴煤的自動(dòng)噴氮、煤粉管路、收粉器箱體等系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造，提高了磨煤能力和自動(dòng)控制水平，使得高爐噴煤水平達(dá)到140kg/t，代焦節(jié)能率為0.5％，有效降低了煉鐵成本。

改造后高爐煤比的變化情況           表3

4.6高爐沖渣系統(tǒng)改造

1800m³和兩座2500 m³高爐的沖渣系統(tǒng)采用嘉恒法渣處理，經(jīng)過(guò)多年的運(yùn)行，設(shè)備嚴(yán)重老化，脫水器等設(shè)備跑水溢流嚴(yán)重，水耗大維護(hù)成本高。2016年，采用“組合式錐斗沉淀池細(xì)渣沉淀+提升式細(xì)渣機(jī)械分離”的渣處理新技術(shù)對(duì)1800m³和兩座2500 m³高爐的沖渣系統(tǒng)進(jìn)行改造，工藝圖如圖1所示。改造完成后渣水分離效果良好，設(shè)備故障率和維護(hù)成本大大降低。杜絕了溢水現(xiàn)象，現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境得到了很大的改觀，沖渣水耗由改造前的噸鐵0.28m³下降到改造后的0.2m³，節(jié)水效果明顯。

5 余熱回收利用

5.1高爐熱風(fēng)爐雙預(yù)熱

利用熱風(fēng)爐煙氣余熱通過(guò)換熱器對(duì)助燃空氣和煤氣同時(shí)進(jìn)行預(yù)熱，是提高風(fēng)溫、增加高爐噴煤量和降低燃料比的有效手段。1號(hào)2500m³高爐和1800 m³高爐原設(shè)計(jì)有雙預(yù)熱系統(tǒng)，但2號(hào)2500 m³高爐是通過(guò)換熱器預(yù)熱煤氣，利用燃燒爐預(yù)熱助燃空氣。由于燃燒爐本身要消耗高爐煤氣，流量約10000m³/h，相當(dāng)于一臺(tái)10t/t的燃?xì)忮仩t，使得熱風(fēng)爐整體煤氣消耗較高，為此對(duì)該預(yù)熱系統(tǒng)進(jìn)行改造，取消燃燒爐，利用熱風(fēng)爐煙氣對(duì)煤氣和空氣進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱溫度達(dá)到170℃以上，達(dá)到了提高風(fēng)溫降低消耗的目的。目前，1800m³和兩座2500 m³高爐均為熱風(fēng)爐煙氣雙預(yù)熱系統(tǒng)。

5.2熱風(fēng)爐煙氣用于噴煤制粉干燥

噴煤制粉采用熱風(fēng)爐廢煙氣進(jìn)行干燥，同時(shí)降低系統(tǒng)氧含量，滿足中速磨磨煤時(shí)的惰性氣體需求，提高煙煤配比。煙煤比和廢煙氣溫度的提高，使得煤粉硬度降低，可磨性提高，中速磨臺(tái)時(shí)產(chǎn)量提高，開機(jī)時(shí)間減少，節(jié)約電耗，也為避峰就谷作業(yè)創(chuàng)造了有利條件。同時(shí)大幅度減少了入口氮?dú)獾拇等肓?，?jié)約氮?dú)庀?。目前我廠四套磨煤系統(tǒng)全部利用熱風(fēng)爐廢煙氣，節(jié)能效果顯著。

5.3 高爐水沖渣余熱回收利用

2000m³高爐沖渣水余熱采暖一期工程于1999年投入使用，以供廠區(qū)采暖為主。2003年實(shí)施了二期工程，對(duì)原系統(tǒng)進(jìn)行改造，增加了供熱能力，在原供熱區(qū)域的基礎(chǔ)上，增供了居民宿舍采暖，取消燃煤采暖鍋爐74噸位。2016年對(duì)兩座2500 m³高爐沖渣系統(tǒng)進(jìn)行改造性大修，同時(shí)進(jìn)行了余熱利用改造，把兩座2500 m³高爐的沖渣余熱利用起來(lái)進(jìn)行采暖，現(xiàn)在高爐沖渣余熱采暖面積已達(dá)到25萬(wàn)m²。

5.4 燒結(jié)余熱回收利用

三臺(tái)燒結(jié)機(jī)的環(huán)冷余熱均得到回收利用。1號(hào)和2號(hào)360m²燒結(jié)機(jī)環(huán)冷余熱鍋爐為69t/h雙壓余熱鍋爐，產(chǎn)生蒸汽進(jìn)入補(bǔ)汽凝汽式汽輪機(jī)組發(fā)電，發(fā)電機(jī)組為1套25MW汽輪發(fā)電機(jī)組；3號(hào)360m²燒結(jié)機(jī)環(huán)冷余熱鍋爐為60t/h余熱鍋爐，并利用大煙道余熱，產(chǎn)生蒸汽進(jìn)入補(bǔ)汽凝汽式汽輪機(jī)組發(fā)電，發(fā)電機(jī)組為1套12MW汽輪發(fā)電機(jī)組；目前發(fā)電量最高達(dá)到20kWh/t礦。

6 沖渣水系統(tǒng)優(yōu)化改造

6.1渣場(chǎng)水用于沖渣

四座高爐熔渣處理后產(chǎn)生的水渣分別堆放在三個(gè)渣場(chǎng)，由天車抓斗完成裝運(yùn)和外發(fā)銷售。四座高爐日產(chǎn)水渣近8000多噸，高爐熔渣經(jīng)水碎?；撍?，通過(guò)皮帶機(jī)輸送至堆渣場(chǎng)后的水渣仍含有一定水，原來(lái)的渣場(chǎng)水用排污泵排至下水道。如此不僅浪費(fèi)能源，易造成下水道堵塞，而且水處理難度增大。為了充分利用該部分水，在渣場(chǎng)附近建回水池，渣場(chǎng)水沉淀后引到回水池再泵到?jīng)_渣循環(huán)池中用于沖渣。目前1號(hào)高爐北場(chǎng)沖渣完全使用渣場(chǎng)水，年節(jié)約新水18萬(wàn)m³。

6.2焦化廢水用于沖渣

消納焦化生化廢水的重要途徑就是供高爐沖渣，煉鐵廠四座高爐沖渣系統(tǒng)均建有使用焦化廢水的設(shè)施。2016年，兩座2500 m³高爐沖渣系統(tǒng)大修改造后，脫水器篩板縫隙縮小，容易堵塞，繼續(xù)使用焦化廢水有可能造成高爐沖渣系統(tǒng)設(shè)備故障率的提高，所以改造后就減量使用焦化廢水。目前，焦化廢水主要用于2000m³高爐沖渣，該爐采用傳統(tǒng)的水沖渣出渣方式，渣水進(jìn)入過(guò)濾池中抓渣處理，渣水經(jīng)過(guò)濾后進(jìn)入循環(huán)池中。過(guò)量的使用焦化廢水也會(huì)使濾料板結(jié)，透水性變差，但通過(guò)調(diào)整使用量能夠保持焦化廢水的消納功能，目前用量約在40m³/h左右。

6.3 工業(yè)排水用于沖渣

河鋼宣鋼設(shè)備能源部160t/h鍋爐距１號(hào)高爐較近，鍋爐排污水可供沖渣使用。為此，通過(guò)改造將鍋爐排污水送至１號(hào)高爐沖渣循環(huán)池用于沖渣。另外，在高爐爐溫高時(shí)，空冷器的能力不足，需要增加工業(yè)噴淋水，時(shí)有溢流現(xiàn)象，現(xiàn)將循環(huán)水泵站噴淋溢流水送到高爐沖渣循環(huán)池中進(jìn)行沖渣，減少了新水使用量。

通過(guò)對(duì)高爐沖渣用水進(jìn)行優(yōu)化，充分利用工業(yè)廢水，降低了新水消耗，改造后新水消耗從20.9萬(wàn)m³/月逐步降低，至2017年5月降低到11.5萬(wàn)m³/月，月節(jié)水9.4萬(wàn)m³。如圖2所示。

7 節(jié)電技術(shù)

7.1節(jié)能泵的改造

針對(duì)水泵普遍存在的“大流量、低效率、高能耗”狀況，我們與節(jié)能服務(wù)公司合作，通過(guò)檢測(cè)分析水泵運(yùn)行參數(shù)，提出節(jié)能改造方案，量身定做了40臺(tái)“高效節(jié)能泵”，替換目前處于偏工況、低效率運(yùn)行的水泵；在一些負(fù)荷變化較大的系統(tǒng)上，安裝自動(dòng)控制系統(tǒng)，提高運(yùn)行效率。另外，結(jié)合國(guó)家淘汰落后電動(dòng)機(jī)的政策，我們擬對(duì)31臺(tái)功率較大的Y系列電機(jī)進(jìn)行淘汰性改造，更換為永磁電機(jī)，預(yù)計(jì)綜合節(jié)電率達(dá)到15%以上。

7.2峰谷平用電管理

噴煤工藝的磨煤和燒結(jié)的燃料破碎是間斷性的作業(yè)，功率較大，是實(shí)施峰谷差用電的最佳設(shè)備，煉鐵廠制定了詳細(xì)的避峰就谷用電管理規(guī)定，對(duì)煤磨和破碎作業(yè)時(shí)間進(jìn)行了詳細(xì)的規(guī)定。要求對(duì)作業(yè)時(shí)間進(jìn)行記錄，并對(duì)制度執(zhí)行情況進(jìn)行跟蹤，每周對(duì)作業(yè)時(shí)間進(jìn)行匯報(bào)，對(duì)違返制度的作業(yè)進(jìn)行分析考核。通過(guò)細(xì)致的工作，我廠谷峰電差達(dá)到600萬(wàn)kwh/年,降低了用電成本。

7.3變頻技術(shù)改造

對(duì)功率較大的變負(fù)荷風(fēng)機(jī)均進(jìn)行了變頻調(diào)速技術(shù)改造，其中效果最明顯的是360m²燒結(jié)機(jī)主抽風(fēng)機(jī)的變頻改造工程。煉鐵廠1#2#360m²燒結(jié)機(jī)配四臺(tái)6700kw、10kv主抽風(fēng)機(jī)電機(jī)，原設(shè)計(jì)沒(méi)有變頻裝置，調(diào)整工況只能靠風(fēng)門調(diào)節(jié)，造成電能的浪費(fèi)，為此，對(duì)該主抽風(fēng)機(jī)進(jìn)行高壓變頻技術(shù)改造，結(jié)合燒結(jié)工藝要求對(duì)電機(jī)頻率進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，最低運(yùn)行頻率35hz，常用42hz，節(jié)電量達(dá)到10%以上。

8 結(jié)語(yǔ)

河鋼宣鋼煉鐵廠在節(jié)能精益管理的同時(shí)，通過(guò)淘汰落后產(chǎn)能、節(jié)能技術(shù)進(jìn)步和余熱回收等措施，提高了能源利用水平。2017年1-5月，煉鐵工序能耗408.56kgce/t，比2014年的426.48kgce/t降低了17.92kgce/t，形成節(jié)能能力12.3萬(wàn)tce/年,降低了工序成本，為河鋼宣鋼的持續(xù)發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。