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2012年钢铁行业节能环保技术大盘点
作者:admin来源:中国冶金报阅读量:时间:2013-01-05

2012年,面对复杂多变的国际国内形势,面对钢价低位震荡、市场需求疲软、同质化竞争严重、供大于求、成本高企等种种挑战,中国钢铁行业努力控制产量、降本增效、优化生产管理、调整产品结构,打响了一场艰苦卓绝的“利润保卫战”。

这是新世纪以来最困难的一年。正因为艰难,2012,被赋予了更为特殊的意义。它定义了当下的钢铁行业,处在矛盾凸显期、调整转型期,同时也步入关键发展时期、重要战略机遇期。认清方向,理顺思路,探寻突围,2012年的攻坚与探索、成功与挫折,都极具价值。

市场倒逼着钢铁行业加速转型。2012年的钢铁行业不乏亮点。其中较明显的一点:通过优化工艺技术、挖掘装备潜能来推进节能降耗、降本增效,几乎成了每个企业的必修课。也正是在这样的时候,技术创新的力量愈发显得重要。2012年的钢铁行业响应国家号召,在节能减排装备技术应用和优化上下大力气,并以此推进企业降本增效,实现了经济效益和社会效益双丰收。

让我们一起来梳理那些令人瞩目的技术成果,沿着科技进步的轨迹,审视节能环保技术装备发展趋势,以此推动行业实现科学、可持续发展。

节能技术:花开朵朵,各有芬芳

焦化工序:不再追求最大限度地去除入炉煤的水分,而是通过煤调湿节能降耗,提高焦炉生产能力;干熄焦烟气、焦炉荒煤气显热余热利用技术大有用武之地。

济钢、昆钢、马钢、宝钢、太钢、攀钢等企业已投产煤调湿装置。以焦炉烟道气余热为热源的煤调湿热效率高,节能效果好。采用煤调湿后煤的水分降低,在转运和装煤过程中粉尘量等有害物质增加,有待采取有效措施解决。

我国已成为世界上最大的干熄焦技术应用国家,但烟气的显热和焦炉荒煤气的显热还未得到充分利用。宝钢梅钢通过以液态金属为导热介质的热管进行换热试验研究,可产生蒸汽压力1.6MPa,平均蒸汽流量66kg/h,热管换热后降至500℃。该技术具有热管热传导率高优势,但热管材质受高温荒煤气腐蚀,容易损坏。武钢以特殊粉末材料为导热介质,采用内壁材质经过表面处理的换热管,产生热蒸汽,并以蒸汽为动力源,配套建设蒸汽螺杆膨胀动力机和以蒸汽废热与溴化锂介质换热的二级R123螺杆膨胀动力机,实现焦炉煤气显热的有效回收,利用率达40%,正在进行工业化试验。

烧结工序:烧结工序能耗占钢铁企业生产能耗的12%,是仅次于高炉炼铁的第二大耗能工序,废气余热循环利用技术将进一步发展,降低漏风率是关键。

烧结机主烟道烟气余热占烧结工序能耗的13%-25%,冷却机(环冷机、带冷机)废气余热占19%-35%。冷却机废气余热主要用于热风烧结、热风点火、热风保温、蒸汽锅炉及发电。其中环冷机余热发电技术已和主体设备实现国产自主化,应用趋于成熟。但在烧结机主烟道烟气余热的回收利用方面,国内还是空白。宝钢、鞍钢率先开展了此方面的基础研究,预计“十二五”期间烧结废气余热循环利用技术将得到进一步发展。

我国现有烧结机漏风普遍高达60%以上,使烧结工序能耗显著增加,而国外先进烧结机的漏风率在20%左右。降低漏风率是烧结工序增加产量、降低成本最直接有效的措施。

炼铁工序:炼铁是整个钢铁企业节能减排、降低成本的关键环节。而炼铁节能以降低高炉燃料比和焦比为核心。同时,回收高炉煤气发电、回收高炉熔渣显热一直是业界的热点。

提高热风温度是有效降低焦比和燃料比最为廉价的方式。高风温是一项综合技术,要综合考虑高炉接受风温的能力、热风炉供应风温的能力和高温热风的输送。由国内企业自主研发、设计并承建的某1860m3高炉配套热风炉,已创造出月平均风温1314℃的纪录。

高炉煤气(燃气)—蒸汽联合循环发电(简称CCPP)是利用高炉煤气发电的一项先进技术,比常规的锅炉蒸汽发电可以多发电20%。应鼓励钢铁企业与电力企业合作开展共同火力发电,在投入较少的情况下可以得到好的经济效益。

高炉熔渣干法粒化余热回收工艺是在不消耗新水的情况下,利用高炉渣与传热介质直接或间接接触进行高炉渣粒化和余热回收的工艺,没有有害气体排出,是一种环境友好的新式处理工艺。河北钢铁承钢进行了干法粒化及冷却效果试验,认为其经济效益和环保效益巨大。

炼钢—连铸工序:转炉煤气回收是重点,电炉废钢预热可节能但须减排二噁英。

转炉煤气热值较高,转炉煤气回收占炼钢回收总热量的80%,可以显著降低转炉炼钢工序能耗。

电炉废钢预热是电炉工序节能的重要技术,多级废钢预热技术代表当代废钢预热技术发展方向。但是在电炉废钢预热系统的设计中,应考虑对电炉烟气二噁英减排的影响。国内有关企业成功开发出废钢预热技术装置,可充分利用电炉高温烟气余热对废钢进行预热,并兼顾除尘系统对电炉的高温烟气进行过滤,填补了国家在该领域的技术空白。

轧钢工序:更紧凑、快速地生产,减量化制造,是节能降耗的重要途径。新一代控轧控冷、高效蓄热式加热炉技术成为亮点。

新一代控轧控冷技术可以实现大幅度节能、节材,减少对合金元素的过度依赖和资源的过度消耗,使有限资源得到合理利用,是我国钢铁工业实现低碳、可持续发展的重要途径。鞍钢、济钢、安钢、涟钢、重钢已在中厚板轧机、热连轧机上采用“倾斜式超快冷+ACC”的混合配置的控制冷却系统,产品开发有待加强。国内开发了在线或半在线热处理技术,发挥钢材加工硬化的效果,取消二次加热的能源消耗和CO2排放,同时提高产品的性能,实现高档钢铁材料的减量化制造。

将蓄热式热回收、换向式燃烧系统与加热炉结合为一体的高效蓄热式加热炉的优点是可利用低热值的高炉煤气,加热到1100℃以上,可实现节能30%~50%,炉子热效率可达70%。

环保技术:收回污染,放飞价值

烟气治理技术:烧结脱硫技术的推广应用面临一些问题,政策执法更加严格,而在脱硫基础上的脱硝正提上日程;干法除尘已经得到大力推广,但实践中尚待完善;伴随电炉炼钢节能的有效技术废钢预热的应用,二噁英减排不容忽视。

目前钢铁烧结脱硫技术存在以下主要问题:一是烧结脱硫技术种类繁多,但行业公认的稳定可靠适用的技术不多,仍处于不断尝试完善向逐步有序阶段;二是脱硫副产物利用存在一定问题,有二次污染的隐患;三是一些脱硫技术公司缺乏实际工程经验,与烧结生产工艺结合不够;四是部分烧结脱硫工程脱硫效率、同步运行率仍有待提高,成本及运行稳定性有待优化。

“十二五”时期,国家对钢铁烧结烟气脱硫执行更加严格的全口径核查办法,对核查过程中发现的脱硫设施不能正常运行、弄虚作假等各种问题,国家将加大查处力度,在深入调查核实的基础上,予以挂牌督办、加倍征收排污费、限期整改、区域限批等措施进行处罚,并在有关媒体向公众通报,接受社会各界监督。

对烧结烟气NOx排放量的严格控制,可有效降低钢厂的NOx排放量。钢厂须因地制宜选择合适的烧结脱硝技术:当烧结机采用半干法烟气脱硫工艺时,在喷入CaO或熟石灰的同时也喷入相应的活性炭(焦)或褐煤等脱硝剂。当烧结机采用湿法烟气脱硫工艺时,应于烧结机机头主抽风机后对烟气升温(350℃左右),接着采用选择性催化还原技术工艺对烟气进行脱硝,脱硝后的烟气采用换热利用技术降温后,进行湿法烟气脱硫。对于新上烧结项目的钢厂,钢厂应优先考虑联合脱硫脱硝一体化技术。无论选择何种工艺技术,都应该从技术的成熟可靠性、一次性投资、副产物处理、运行成本及现场占地等方面进行比较和分析,选择与自身条件相适宜的工艺和技术,以保证钢厂在满足环保要求的基础上降低投资,节省占地面积,且无二次污染。

我国70%大型高炉已采用煤气干法除尘技术,但普遍存在“炉喉冷”现象,应继续完善煤气干法除尘技术,进一步解决煤气温度控制、高炉煤气中大量酸性介质对管道的腐蚀、设备检修量大、滤袋更换处理频繁等问题。

   电炉节能炼钢减排二噁英,首先要控制并减少二噁英的生成量:一是对废钢进行预处理;二是对分选出的含有机物废钢不采取预热处理;三是对燃烧后的烟气进行急冷处理,使其快速冷却至200℃以下,最大限度减少烟气在二噁英最适宜生成温度区间的停留时间;四是对未采取急冷降温的电炉烟气,在600℃~800℃温度区间向烟道(或设置专用装置)喷入碱性物质粉料(如石灰石或生石灰)。其次,电炉炼钢还须采取二噁英的脱除技术,包括高效过滤技术、物理吸附技术、高温氧化技术和催化分解技术。

固废处理技术:《钢铁工业“十二五”发展规划》明确指出:“加强冶金渣、尘泥等固体废弃物的综合利用,加快钢铁行业资源能源回收利用产业发展。”固废综合利用已成为钢铁企业产业链延伸、创造多元化价值的最重要内容。

含铁尘泥是钢铁企业在原料准备、烧结、球团、炼铁、炼钢和轧钢等工艺过程中进行干法除尘、湿法除尘和废水处理后得到的固体废物,产出量约占总钢产量10%。针对含铁固废的特点,鞍钢进行了全尘泥废料冷固团块自还原试验研究。在此基础上,完全用含碳尘泥和含铁尘泥配制成自还原性冷固团块,在不添加其他还原剂的条件下,利用转炉或铁水罐热环境,将含锌尘泥中的铁氧化物自还原而利用,开辟节能环保了尘泥利用新途径。

针对钢铁行业含锌尘泥处理的世界性难题,特别是高炉原料含锌致害的问题,江苏沙钢集团、北京神雾集团、江苏省冶金设计院有限公司联合开发出具有我国完全自主知识产权的蓄热式转底炉处理含锌尘泥、综合回收铁、锌的成套工艺技术和装备,建设了处理量30万吨/年冶金尘泥的蓄热式转底炉直接还原炼铁生产线,实现了连续、稳定的工业化运行,达到国际领先水平。

提高钢渣的处理技术水平,须科学选择钢渣处理工艺。风淬、粒化轮、宝钢滚筒工艺等,是液态钢渣处理工艺的首选,但必须与固态钢渣处理工艺配合使用。热泼与热闷工艺是目前处理固态及固液混合钢渣效果最好且使用范围最广的,二者对固态及固液混合钢渣处理率均达100%。热闷工艺由热泼发展而来,技术上较热泼先进,处理周期、钢渣处理效果、渣稳定性、回收利用及环境污染方面均比热泼好,而且在投资、占地面积方面二者相差不大,因此在固态渣及固液混合渣处理方面,热闷工艺优于热泼工艺。

站在新的起点上,瞄准未来的新目标,需要更多的自省,更多的总结,同样需要更多的自信,更多的谋划。任重道远,把握机遇,2013年的钢铁行业,一场充满挑战与希望的翻身仗已经打响。节能环保,作为转型调整过程中一项不容忽视的重要部分,将在持续进行中不断提高技术水平,创造新的辉煌……