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

Energy saving technology practice of HBIS Xuansteel ironworks 

yangdongyun

 (HBIS Xuansteel ironworks)

Abstract  This paper expounds the river steel in ironworks by lean management, equipment upgrades, the use of advanced energy-saving technology and waste heat recycling and other measures to improve the level of energy utilization, laid the foundation for sustainable development in the.

Keywords   ironmaking; Energy; energy saving technology;waste heat recovery

1  概述

鐵前工序是鋼鐵冶煉流程中的耗能大戶(hù)，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(mén)，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(kāi)展提供了組織保障，方便了能源工作的順利開(kāi)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(kāi)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(kāi)，推動(dòng)節(jié)能工作的開(kāi)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，設(shè)專(zhuān)人專(zhuān)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(kāi)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(kāi)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(kāi)展專(zhuān)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)。

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(zhuān)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。

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。

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。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(mǎn)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(kāi)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摹Ｄ壳拔覐S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(chē)抓斗完成裝運(yùn)和外發(fā)銷(xiāo)售。四座高爐日產(chǎn)水渣近8000多噸，高爐熔渣經(jīng)水碎?；撍螅ㄟ^(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，經(jīng)深度處理合格的焦化廢水送到回集水池中，通過(guò)浮球閥控制液位，再用水泵打到?jīng)_渣回水池中。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2018年3月降低到7.5萬(wàn)m3/月，月節(jié)水9.4萬(wàn)m3。

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(mén)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。2018年1-3月，煉鐵工序能耗398.7kgce/t，比2014年的426.48kgce/t降低了27.78kgce/t，形成節(jié)能能力16.7萬(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)。