（热能工程专业论文）宝钢不锈钢分公司能源预测系统与环境负荷模型的研究.pdf

辽宁科技大学硕士论文 摘要 摘要 过去，人们普遍关注的是能源与经济增长的关系，但近年来人们越来 越关注能源对社会与环境的影响。随着国民经济建设的发展和生活水准的 不断提高，人类对能源的需求量越来越大。在大量的能源消耗过程中，环 境污染问题日益严重，“高投入、高生产、高消费、高排放”的传统生产 模式逐渐受到限制。人类社会实现经济、资源和环境的协调发展，必须开 拓创新，与时俱进，坚持科学发展观，走可持续发展道路。 钢铁工业为我国国民经济的发展作出了巨大贡献，但也是工业生产中 消耗能源和产生环境污染较多的行业之一。因此本文对不锈钢分公司能源 系统与环境负荷的研究用于评价该企业的清洁生产水平，为其开展清洁生 产提供一定的技术指导。 本文在对宝钢不锈钢分公司实际工艺研究、能源消耗统计、污染物排 放现场测试的基础上，通过建立能源预测系统和环境负荷模型，对企业能 耗和清洁化生产的相关技术指标进行分析和优化，以求降低能源消耗、减 少污染物排放，从而进入国内国际先进企业行列。能源预测系统和环境负 荷模型还可以成为宝钢不锈钢分公司制定技术改造方案、开展清洁生产等 许多重要决策的参考。 关键词清洁生产，企业能耗，吨钢综合能耗，工序能耗， 能源预测系统，环境负荷 辽宁科技大学硕士论文a b g n t a c t a b s t r a c t i nt h ep a s t ，p e o p l ec o m m o n l yp a ya t t e n t i o nt ot h e r e l a t i o nb e t w e e n e n e r g ya n de c o n o m yg r o w t h b u tr e c e n t l y ，p e o p l ep a ym o r ea t t e n t i o nt o e n e r g y i n f l u e n c eo ns o c i e t ya n de n v i r o n m e n t a l o n gw i t ht h ed e v e l o p m e n to f t h en a t i o n a le c o n o m yc o n s t r u c t i o na n dc o n t i n u o u sr a i s eo fl i v i n gs t a n d a r d ， h u m a nn e e d sm o r ea n dm o r ee n e r g y i nt h ep r o c e s so fe n e r g yc o n s u m p t i o n ， t h e p r o b l e mo ft h ee n v i r o n m e n tp o l l u t i o n i s i n c r e a s i n g l ys e r i o u s ；t h e t r a d i t i o n a l p r o d u c t i o n m o d eo f “h i g h d e v o t i o n ，h i g hp r o d u c t i o n ，h i g h c o n s u m p t i o n ，a n dh i g hp o l l u t i o n ”i sr e s t r i c t e dl i t t l eb yl i t t l e h u m a ns o c i e t y m u s te x p a n da n di n n o v a t e ，g of o r w a r dt o g e t h e rw i t ht i m e ，i n s i s ts c i e n t i f i c d e v e l o p m e n tv i e w ，c o m eb yr o u t eo fs t e a d yd e v e l o p m e n t i r o n & s t e e li n d u s t r ym a k e st h eh u g ec o n t r i b u t i o nf o rt h ed e v e l o p m e n to f t h en a t i o n a le c o n o m yc o n s t r u c t i o no fo u rc o u n t r y ，b u ti t so n eo ft h e p r o f e s s i o n s t h a tc o n s u m em o r e e n e r g y a n d p r o d u c e m o r ee n v i r o n m e n t p o l l u t i o n s ot h i st e x tm a d er e s e a r c h e si n t oe n e r g ys y s t e ma n de n v i r o n m e n t i m p a c to fs t a i n l e s s s t e e lb r a n c hi no r d e rt oe v a l u a t et h el e v e lo fi t s c l e a n p r o d u c t i o n a n dp r o v i d et h e t e c h n i q u el e a d i n g f o r e x p a n d i n g t h e c l e a n p r o d u c t i o n o nt h eb a s eo ft h ea c t u a lc r a f ts t u d i e s ，t h ee n e r g yc o n s u m p t i o ns t a t i s t i c s a n dt h es c e n et e s t st ot h ep o l l u t i o nd i s c h a r g e s ，t h i sa r t i c l ec a r r i e so na n a l y z e s a n do p t i m i z e st ot h er e l a t e dt e c h n i c a ls p e c i f i c a t i o n so ft h ee n t e r p r i s ee n e r g y c o n s u m p t i o na n dt h ec l e a np r o d u c t i o nt h r o u g he s t a b l i s h m e n te n e r g yf o r e c a s t s y s t e ma n d e n v i r o n m e n ti m p a c tm o d e li no r d e rt or e d u c et h ee n e r g y c o n s u m p t i o n a n dt h e p o l l u t i o nd i s c h a r g e s ，t h u s e n t e r sd o m e s t i ca n d i n t e r n a t i o n a la d v a n c e de n t e r p r i s er a n k s f u r t h e r m o r et h e e n e r g y f o r e c a s t s y s t e ma n dt h ee n v i r o n m e n ti m p a c tm o d e la l s om a yb e c o m et h es t a i n l e s s s t e e lb r a n c h sr e f e r e n c e so fm a n yi m p o r t a n td e c i s i o n st of o r m u l a t et h e t e c h n o l o g i c a lt r a n s f o r m a t i o n sp l a na n de x p a n dc l e a np r o d u c t i o nw o r ka n ds o o n 辽宁科技大学硕士论文a b g i r a c t k e y w o r d s ：c l e a n p r o d u c t i o n ， e n t e r p r i s ee n e r g yc o n s u m p t i o n ， c o m p r e h e n s i v ee n e r g yc o n s u m p t i o no fp e rt o ns t e e l ， p r o c e s s e se n e r g yc o n s u m p t i o n ， e n e r g yf o r e c a s ts y s t e m ， e n v i r o n m e n ti m p a c tm o d e l i i i 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及 取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外， 论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得 辽宁科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料，与我一 同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明 并表示了谢意。 签名：日期： 12 ：， 关于论文使用授权的说明 本人完全了解辽宁科技大学有关保留、使用学位论文的规定，即： 学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅：学校可以 公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保 存论文。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 签名：数导师签名： 雄芩圃嗍弘 辽宁科技大学硕士论文绪论 绪论 随着国民经济建设的迅猛发展和生活水准的不断提高，人类对能源的 需求量越来越大，在大量的能源消耗过程中，环境污染问题日益严重，“高 投入、高生产、高消费、高排放”的传统生产模式逐渐受到限制，坚持走 可持续发展道路是人类社会实现经济、资源和环境协调发展的唯一途径“1 。 我国是个多煤、贫油、少气的国家，目前煤炭在一次能源结构中的比 例为6 9 。煤炭消耗量从2 0 0 0 年的1 0 亿吨左右猛增到2 0 0 5 年的2 0 亿吨， 年均增长2 亿吨，如不紧急采取多方面的措慈，照此趋势发展下去，到2 0 1 0 年有可能是3 0 亿吨，到2 0 2 0 年直逼5 0 亿吨，这是我国资源和开采能力 以及环境都无法承受的，这种能源消费的态势已经成为制约我国经济可持 续发展的主要瓶颈n ，。 中国能源消耗的环境影响主要表现在空气污染上。中国的空气污染以 煤烟型为主，二氧化硫和烟尘是主要污染物，这同中国以煤为主的能源结 构与技术落后密切相关口1 。前些年，中国二氧化硫的排放量连年增加，使 城市大气污染程度不断加剧”。国家环保局的环境监测数据表明，历年来， 中国城市二氧化硫平均浓度一直超过国家二级标准。中国烟尘排放量一直 居高不下”1 。 钢铁工业是能源消耗大户，我国钢铁工业的消耗占全国总能耗的9 1 0 ，特别是用煤数量巨大”】。据统计，2 0 0 4 年中国钢铁工业的能源结构 是：煤炭6 9 9 、电力2 6 4 、石油类3 2 、天然气0 5 ”1 。不“清洁” 的能源结构和日益增大的能源消费给中国生态环境带来巨大的压力”1 。 近几年我国钢铁工业能耗指标已有很大改进，但与先进国家相比还有 相当的差距。燃料燃烧排出大量的，、c 0 2 、d 。等有害气体，s 0 2 形成 酸雨，c 仉形成大气温室效应，影响全球的气象变迁。目前世界范围内都 在采取措施限制c o ，的排放量，并签订了“京都议定书”，要求工业发达国 家限制和减排c o ，。该协议生效后，发达国家的减排行动也必然会使中国 面临巨大的减排压力，清洁能源产业的发展面临重大发展机遇砷1 。 因此，我国钢铁企业在力争企业经济效益的同时，下大力气节能降耗， 大力调整能源结构，大力开发水电等可再生能源，积极发展天然气资源， 逐步压缩煤炭在一次能源结构中的比例，协调能源与环境的关系，提高产 辽宁科技大学硕士论文绪论 品在国际国内市场上的竞争力就显得尤为迫切与重要。 宝钢集团上海第一钢铁有限公司( 以下简称不锈钢分公司) ，属国有 大型钢铁企业，于1 9 9 8 年1 1 月，成为上海宝钢集团的子公司之一。在进 入宝钢集团以后，公司认真贯彻落实科学发展观的要求，坚持走“清洁” 化生产的可持续发展道路，改善现行的能源消耗结构，加强能源综合管理， 降低吨钢能源消耗和污染物排放量，树立大型先进企业能源与环境协调发 展的新形象。 本文从研究不锈钢分公司各种能源的消耗情况和能源消耗所产生的 污染物的排放现状出发，全面了解和掌握不锈钢分公司各主要耗能工序目 前能源消耗状况、各类污染物排放的情况，对污染物排放的影响因素进行 综合分析，探讨在不锈钢分公司目前的能源管理和环境保护的基础上，建 立“清洁”化生产能耗模型与环境负荷模型，进一步降低能源消耗和污染 物排放，有针对性地提出相应的措施以降低能源消耗和污染物的排放。 提高能源利用率，节约能源、降低环境负荷，走清洁化生产、可持续 发展之路，势在必行。 辽宁科技大学硕士论文 第l 章不锈钢分公司生产现状分析 第1 章不锈钢分公司生产现状分析 1 1 不锈钢分公司的发展 解放前，不锈钢分公司仅有一座15 吨平炉，累计炼钢4 0 0 0 多吨。解 放初，增建1 座15 吨平炉和1 个转炉车间，1 9 5 7 年钢产量达到9 7 万吨。 从1 9 5 8 年起，又建了高炉、转炉、开坯、无缝钢管和钢板等车间，尤其 是改革开放后，从联邦德国引进型钢生产线和建造1 座7 5 0 立方米高炉及 1 套1 3 2 平方米烧结机，1 9 9 5 年底又着手新建l 座2 5 0 0 立方米高炉及2 套13 2 平方米烧结机，并于1 9 9 9 年1 0 月竣工投产。2 5 0 0 立方米高炉的投 产，彻底淘汰了历经4 9 年化铁炼钢的落后工艺，实现了全高炉热装铁水 炼钢。 不锈钢分公司占地面积3 4 3 平方公里，截止2 0 0 3 年底，在岗职工人 数1 1 0 4 3 人，其中主体5 9 0 2 人。现有行政管理处室8 个，分公司1 个， 炼铁厂、炼钢厂、热轧厂、型钢厂、动力厂5 个生产厂，以及一级子公司 1 1 家。企业于1 9 9 7 年通过1 5 0 9 0 0 2 质量体系认证，2 0 0 2 年4 月起按 i s 0 9 0 0 卜2 0 0 0 版质量管理体系标准运行，并通过认证。 不锈钢分公司是一家老企业，工艺装备落后，产品档次低，劳动生产 率低，环境污染严重，负债率高等，阻碍着企业的进步与发展。 二十世纪九十年代末期，不锈钢分公司加快了企业技术改造的步伐。 在发展生产的同时，一些落后的工艺装备被逐步淘汰。1 9 9 9 年8 月1 9 日 平炉关闭。1 9 9 9 年1 0 月8 日随着2 5 0 0 m 3 高炉建成投产，两座2 5 5 m 3 高炉 分别在1 9 9 9 年9 月和2 0 0 0 年9 月被淘汰。期间，原二炼钢、三炼钢6 座 化铁炉也相继在1 9 9 9 年底被淘汰。2 0 0 0 年9 月2 7 日，代表世界先进水平 的不锈钢工程项目经国务院办公会议通过，不锈钢分公司进一步加快了淘 汰落后工艺的步伐。2 0 0 0 年1 1 月6 日，钢管厂关闭。2 0 0 0 年1 1 月2 3 日， 以6 5 0 横列式开坯轧机为生产工艺的原轧钢厂关闭。2 0 0 2 年3 月2 5 日， 炼钢厂二转炉原二炼钢厂关闭。2 0 0 4 年9 月2 7 日，热轧厂中板线原钢板 厂关闭。 在一系列落后工艺被淘汰的同时，不锈钢分公司加快了不锈钢工程的 建设、投产与达产达标步伐。2 0 0 3 年1 2 月7 日热轧厂新线1 7 8 0 轧机投产。 辽宁科技大学硕士论文第l 章不锖钢分公司生产现状分析 2 0 0 4 年2 月1 8 日炼钢厂新线碳钢l # 转炉及1 # 连铸机投产，3 月1 0 日新 线碳钢2 # 转炉及2 # 连铸机投产，4 月1 8 日新线不锈钢电炉、3 # 炉及3 # 连 铸机投产。2 0 0 5 年6 月，扩建不锈钢4 # 炉及4 # 连铸机投产，扩建工程主 要包括1 0 0 吨电炉、1 2 0 吨a o d 转炉、1 2 0 吨l f 炉、不锈钢板坯连铸机等。 2 0 0 4 年7 月1 7 8 0 轧机实现月达产，2 0 0 4 年8 月新线碳钢实现月达产，2 0 0 5 年3 月新线不锈钢电炉、3 # 炉及3 # 连铸机实现月达产。 不锈钢分公司在淘汰落后工艺装备的同时，加快了环境整治和植树造 绿的步伐。截止2 0 0 3 年底不锈钢分公司绿化面积达到5 6 8 万平方米，绿 化率1 6 5 ，并力争在短时间内达到花园工厂的标准和实现清洁化生产的 目标。 1 2 不锈钢分公司的生产规模和产品结构 不锈钢分公司现年产铁水3 0 0 万吨、产钢2 9 8 3 万吨( 其中碳钢2 2 3 3 万吨、不锈钢7 5 万吨) 、连铸板坯2 8 8 6 3 万吨( 其中碳钢板坯2 1 6 6 万 吨、不锈钢钢坯7 2 万吨) 、热轧钢卷2 8 2 2 万吨( 其中碳钢卷2 1 2 4 万吨， 不锈钢卷6 9 8 万吨) 。经过不断的发展与建设，预计到2 0 0 6 年底不锈钢 分公司可产钢3 4 0 6 万吨( 其中碳钢1 9 0 6 万吨、不锈钢1 5 0 万吨) ，产 钢坯3 2 8 9 万吨( 其中碳钢板坯1 8 4 9 万吨、不锈钢钢坯1 4 4 万吨) ，产 钢卷3 0 9 7 3 万吨，其中热轧碳钢卷1 8 1 - 2 万吨，不锈钢卷1 2 8 5 3 万吨， 不锈钢钢坯平衡后富余1 1 5 万吨外供浦钢厚板。 不锈钢分公司的主要产品有：热轧钢板( 卷) 和外供钢坯等。不锈钢 分公司目前的生产工艺流程和主要产品见图卜1 。 1 3 不锈钢分公司的能源结构 1 3 。1 不锈钢分公司购入能源情况 近几年，不锈钢分公司购入的主要能源有煤、汽油、柴油、焦屑、焦 炭、天然气、电力、氧气、氮气和氩气，其中煤、焦炭、天然气和电力的 购入量约占购入能源总量的9 4 7 2 。 不锈钢分公司于2 0 0 4 年购入的能源总量为2 5 4 9 9 万吨标煤，2 0 0 5 年为 4 辽宁科技大学硕士论文 第1 章不错钢分公司生产现状分析 为2 5 5 6 9 万吨标煤，2 0 0 6 年为2 7 2 6 2 万吨标煤。2 0 0 4 年2 0 0 6 年，不 锈钢分公司购入能源总量的变化情况见图卜2 。 图1 1不锈钢分公司的生产工艺流程及主要产品 f i g 1 1t e c h n i c a lp r o c e s sa n dm a i np r o d u c to fs t a i n l e s ss t e e lb r a n c h 图卜2 不锈钢分公司购入能源总量的变化情况 f i g 1 2t h et o t a lo fb u y se n e r g yo fs t a i n l e s ss t e e lb r a n c h 5 辽宁科技大学硕士论文 第1 章不锈钢分公司生产现状分析 根据图i - 2 可知，不锈钢分公司的购入能源总量逐年增加，平均年增 长率为3 4 5 。 2 0 0 4 年2 0 0 6 年，不锈钢分公司购入的煤、焦炭、天然气和电力等 主要能源的变化情况见图卜3 。 图1 - 3 不锈钢分公司主要能源的购入情况 f i g i 3t h ed a t ao fm a i nb u y se n e r g yo fs t a i n l e s ss t e e lb r a n c h 根据图卜3 可知，不锈钢分公司于2 0 0 4 年购入的煤与焦炭总量为 1 6 8 7 7 万吨标煤，2 0 0 5 年为1 6 4 2 6 万吨标煤，2 0 0 6 年为1 7 0 0 9 万吨标 煤；2 0 0 4 年购入的天然气与电力总量为6 6 2 3 万吨标煤，2 0 0 5 年为8 1 2 2 万吨标煤，2 0 0 6 年为9 1 4 0 万吨标煤。 2 0 0 5 年，不锈钢分公司的购入能源情况见表卜1 。 表卜12 0 0 5 年不锈钢分公司的购入能源情况 t a b l ei lt h ed a t ao fb u y se n e r g yo fs t a i n l e s ss t e e lb r a n c hi n2 0 0 5 燃料购入( 万吨标煤)动力购入( 万吨标煤) 煤汽油柴油焦屑焦炭天然气 电氧气氮气氩气 4 1 6 9 70 0 3 6 9 0 0 1 2 8o 7 1 4 41 2 2 5 6 5 72 l _ 1 7 26 0 0 4 4 2 5 0 8 0 41 1 8 43 1 8 0 3 燃科合计；1 6 5 0 2 6 9 ( 6 4 ，5 4 篝) 动力合计：9 0 6 6 1 i ( 3 5 4 5 ) 购入能源台计；2 5 5 6 8 8 0 根据表卜1 中的数据可作同年不锈钢分公司的购入能源结构图卜4 ： 根据表卜1 和图卜4 可知，2 0 0 5 年，不锈钢分公司的购入能源总量为 2 5 5 6 9 万吨标煤，其中购入的煤与焦炭的量约占购入能源总量的6 4 2 5 ； 购入的天然气与电力的量约占购入能源总量的3 1 7 6 。 6 辽宁科技大学硕士论文 第1 章不锈铜分公司生产现状分析 图卜42 0 0 5 年不锈钢分公司的购入能源结构 f i g 1 - 4t h ep e r c e n t a g eo fb u y se n e r g yo fs t a i n l e s ss t e e lb r a n c hi n2 0 0 5 1 3 2 不锈钢分公司二次能源情况 二次能源是指由一次能源经过加工转换以后得到的能源产品”“。例 如：电力、蒸汽、煤气、汽油、柴油、重油、液化石油气、酒精、沼气、 氢气和焦炭等等。 不锈钢分公司的二次能源是指购入的煤经过加工或者在使用过程中 产生的能源，它们包括转炉煤气、高炉煤气、电力、工业水和压缩空气等 等。 不锈钢分公司于2 0 0 4 年产生的二次能源总量为6 3 4 1 万吨标煤，2 0 0 5 年为5 8 5 6 万吨标煤，2 0 0 6 年为5 9 5 0 万吨标煤。2 0 0 4 年2 0 0 6 年，不 锈钢分公司二次能源产生总量的变化情况见图卜5 。 图卜5 不锈钢分公司二次能源产生总量的变化情况 f i g 1 5t h et o t a lo fs e c o n d a r ye n e r g yo fs t a i n l e s ss t e e lb r a n c h 2 0 0 5 年，不锈钢分公司的二次能源情况见表卜2 。 7 豆宁科技大学硕士论文 第1 章不锈铜分公司生产现状分析 表卜22 0 0 5 年不锈钢分公司的二次能源情况 t a b l e1 2t h ed a t ao fs e c o n d a r ye n e r g yo fs t a i n l e s ss t e e lb r a n c hi n2 0 0 5 主要二次能源( 万吨标煤)其他( 万吨标煤) 高炉煤气转炉煤气电力工业水压缩空气 4 8 2 7 9 84 4 0 6 5 2 2 6 3 80 9 2 7 02 6 8 7 0 合计：5 4 ，9 5 0 1 ( 9 3 8 3 ) 合计：3 ，6 1 4 0 ( 6 1 7 ) 二次能源台计：5 8 5 6 4 1 根据表卜2 中的数据可作同年不锈钢分公司的二次能源结构图卜6 。 根据表卜2 和图卜6 可知，2 0 0 5 年，不锈钢分公司二次能源的产生总量为 5 8 5 6 万吨标煤，其中高炉煤气为4 8 2 8 万吨标煤( 8 2 4 4 ) ，转炉煤气为 4 4 1 万吨标煤( 7 5 2 ) ，电力为2 2 6 万吨标煤( 3 8 7 ) ，压缩空气为2 6 9 万吨标煤( 4 5 9 ) ，工业水为0 9 3 万吨标煤( 1 5 8 ) 。 图卜62 0 0 5 年不锈钢分公司的二次能源结构 f i g 1 6t h ep e r c e n t a g eo fs e c o n d a r ye n e r g yo fs t a i n l e s ss t e e lb r a n c hi n2 0 0 5 1 3 3 不锈钢分公司自耗能源情况 不锈钢分公司的购入能源及其由购入能源产生的二次能源除部分外 调外，主要用于自身的生产。近几年，不锈钢分公司的自耗能源主要有煤、 焦炭、天然气、高炉煤气、转炉煤气、电力和焦屑。 不锈钢分公司于2 0 0 4 年的自耗能源总量为2 1 6 5 9 7 6 万吨标煤，2 0 0 5 年为2 2 8 8 2 3 5 万吨标煤，2 0 0 6 年为2 2 6 7 7 1 8 万吨标煤。2 0 0 4 年2 0 0 6 年，不锈钢分公司自耗能源总量的变化情况见图卜7 。 辽宁科技大学硕士论文 第1 章不锈钢分公司生产现状分析 图卜7 不锈钢分公司自耗能源总量的变化情况 f i g 1 - 7t h et o t a lo fo w ne n e r g yc o n s u m p t i o no fs t a i n l e s ss t e e lb r a n c h 2 0 0 5 年，不锈钢分公司的自耗能源情况见表1 - 3 。 表卜32 0 0 5 年不锈钢分公司的自耗能源情况 t a b l e l 一3t h ed a t ao fo w ne n e r g yc o n s u m p t i o no fs t a i n l e s ss t e e lb r a n c hi n2 0 0 5 根据表卜3 中的数据可作同年不锈钢分公司的自耗能源结构图卜8 。 图卜82 0 0 5 年不锈钢分公司的自耗能源结构 9 辽宁科技大学硬士论文 第l 章不错钢分公司生产现状分析 f i g 1 8t h ep e r c e n t a g eo fo w ne n e r g yc o n s u m p t i o no fs t a i n l e s ss t e e lb r a n c hi n2 0 0 5 根据表卜3 和图卜8 可知，2 0 0 5 年，不锈钢分公司的自耗能源总量为 2 2 8 8 2 万吨标煤，其中煤、焦炭、天然气、高炉煤气、转炉煤气、电力和 焦屑等主要能源的消耗量为2 0 8 7 7 万吨标煤，约占自耗能源总量的 9 1 2 4 。 1 3 4 不锈钢分公司外调能源情况 不锈钢分公司购入的能源除了直接用于生产和产生二次能源外，还有 少量的能源外调，外调能源主要有高炉煤气、蒸汽和电力。2 0 0 5 年，不锈 钢分公司的外调能源结构见图卜9 。 图1 - 92 0 0 5 年不锈钢分公司的外调能源结构 f i g 1 9t h ep e r c e n t a g eo ft r a n s f e re n e r g yo fs t a i n l e s ss t e e lb r a n c hi n2 0 0 5 1 4 不锈钢分公司吨钢综合能耗现状 2 0 0 5 年，不锈钢分公司的吨钢综合能耗为0 7 4 2 f 标煤r 钢，比2 0 0 4 年节能4 】3 ，与我国钢铁企业2 0 0 5 年平均吨钢综合能耗0 7 4 1 f 标煤r 钢 相差不大“，但是与国外钢铁企业( 约0 7 0 6 吨标准煤吨钢) 相比还有 很大差距。 不锈钢分公司2 0 0 i 年吨钢综合能耗与国内外钢铁企业吨钢综合能耗 对比见表卜4 和表卜5 。 1 0 辽宁科技大学硕士论文第1 章不锈钢分公司生产现状分析 表卜4 不锈钢分公司吨钢综台能耗与国内钢铁企业对照表 t a b l e1 - 4c o m p r e h e n s i v ee n e r g y - c o m s u m p t i o no fp e rt o ns t e e lo fs t a i ns t e e lc o m p a n y a n dd o m e s t i ci r o n & s t e e le n t e r p r i s ec o m p a r a t i v et a b l e 表卜5 不锈钢分公司吨钢综合能耗与国外钢铁企业对照表 t a b l e l 一5c o m p r e h e n s i v ee n e r g y c o m s u m p t i o no fp e rt o ns t e e lo fs t a i ns t e e lc o m p a n y a n da b r o a di r o n s t e e le n t e r p r i s ec o m p a r a t i v et a b l e 辽宁科技大学硕士论文 第2 章不锈铜分公司能源预测系统的研究 第2 章不锈钢分公司能源预测系统的研究 2 1 不锈钢分公司能耗分析 不锈钢分公司分为炼铁、炼钢、热轧和动力四大生产系统，主要耗能 工序为烧结、石灰、高炉、炼钢( 电炉、转炉) 、连铸、热轧、热处理等， 这些工序的能源消耗构成了不锈钢分公司的总能耗。 1 、烧结工序 烧结工序有1 # 、2 # 、3 # 烧结机。消耗的能源介质有：转炉煤气、高炉 煤气、天然气、电力、工业水、氮气和蒸汽。同时1 # 烧结机回收部分烧结 矿的余热。 2 、石灰工序 石灰工序有两个石灰窑，1 # 石灰窑消耗的能源与能源介质有：转炉煤 气、高炉煤气和少量的天然气、电力、工业水、氮气。2 # 石灰窑消耗的能 源与能源介质有：天然气、电力、工业水、氮气。 3 、高炉工序 不锈钢分公司有7 5 0 、2 5 0 0 两座高炉，高炉工序主要消耗的能源介质 有：喷吹煤、冶金焦、高炉煤气( 用于热风炉) 、转炉煤气、电力、鼓风、 工业水、蒸汽、氧气、氮气。回收的二次能源有：高炉煤气和2 5 0 0 高炉t r t 发电。 4 、炼钢工序 不锈钢分公司炼钢工序消耗的主要能源有：氧气、氮气、氩气、蒸汽、 电力和工业水。天然气用于钢包的烘烤和连铸坯的火焰切割。回收的二次 能源有：转炉煤气和蒸汽。 5 、热轧工序 不锈钢分公司热轧工序使用能源是：天然气、电力、低压蒸汽、工业 水、氧气、氮气。回收的二次能源有：蒸汽。 6 、动力 不锈钢分公司的动力系统直属能源部，包括两个4 5 吨锅炉，使用能源 是高炉煤气和转炉煤气，能源介质：包括工业水、压缩空气等由电力转换。 不锈钢分公司各工序的能源消耗情况见附表1 ( 以0 5 年为例) 。 辽宁科技大学硕士论文 第2 章不锈钢分公司能源预洲系统的研究 2 。2 炼铁系统能耗分析 2 2 1 炼铁系统概述 炼铁厂拥有2 0 万m 2 的原料场，承担着高炉、烧结、石灰等生产用原 燃料的加工、输送任务，年处理各种原燃料达1 0 0 0 万吨左右。两座高炉： 7 5 0 m 3 高炉1 9 9 1 年投产，第一代炉龄至2 0 0 0 年1 1 月结束，第二代炉龄从 2 0 0 1 年3 月开始，设计年产炼钢生铁5 7 7 5 万吨，2 0 0 3 年完成年产铁水 7 2 万吨；2 5 0 0 m 3 高炉1 9 9 9 年1 0 月投产，设计年产炼钢生铁1 7 5 万吨， 2 0 0 3 年完成年产铁水2 0 4 万吨，与其配套的炉顶煤气余压回收发电装置 ( t r t ) 2 0 0 3 年3 月并网试运行，当年发电4 5 0 1 7 1 6 0 k w ；2 0 0 4 年3 月为配 合不锈钢生产炉前脱硅正式投入使用，可使铁水含硅量降低4 0 左右。三 台1 3 2 m 2 烧结机：l # 机1 9 9 4 年1 1 月投产，2 抖机1 9 9 9 年5 月投产，3 # 机 1 9 9 9 年9 月投产，设计年产烧结矿3 9 6 4 万吨，2 0 0 3 年完成3 9 3 6 7 万吨。 一台铸铁机，2 0 0 3 年4 月投入运行，铸铁量2 2 0 f 肛。一座5 0 0 f d 套筒竖 窑，2 0 0 4 年2 月投产，设计年产活性石灰1 7 5 万吨。 炼铁厂的主要产品有：炼钢生铁、活性石灰、烧结矿。 不锈钢分公司的炼铁系统由烧结、石灰及高炉三个工序组成。这个系 统直接消耗的能源占总厂的6 5 左右。2 0 0 5 年为6 5 4 8 ，其中烧结工序 1 1 。7 5 ，石灰工序2 3 0 ，高炉工序5 1 。4 3 。因此可见，炼铁系统的能源 消耗对不锈钢分公司的整体能耗水平影响极大。 2 0 0 5 年烧结工序能耗为7 6 9 8 公斤标煤每吨烧结矿，生产烧结矿 4 1 2 2 8 万f 。1 # 机消耗的能源介质主要有：煤、焦炭、天然气、转炉煤气、 高炉煤气、电力、工业水及压缩空气，2 # 机、3 # 机消耗的能源介质主要有 焦炭、天然气、转炉煤气、高炉煤气、电力、蒸汽、工业水及压缩空气。 2 0 0 5 年石灰工序能耗为15 3 3 7 公斤标煤每吨石灰，生产石狄2 4 3 2 万r 。 1 # 窑消耗的能源介质主要有：天然气、转炉煤气、高炉煤气、电力、工业 水及氮气，2 # 窑消耗的能源介质主要有：天然气、电力、工业水及氮气。 2 0 0 5 年高炉工序能耗为9 5 4 4 3 公斤标煤每吨铁水，生产铁水2 8 1 7 l 万t 。 高炉工序消耗的能源介质主要有：煤、焦炭、天然气、转炉煤气、高炉煤 气、电力、蒸汽、工业水、氧气、氮气及压缩空气。 为充分回收利用烧结余热，1 # 烧结机配备了余热回收装置，2 0 0 5 年回 辽宁科技大学硕士论文第2 章不锈钢分公司能摞预测系统的研究 收余热5 3 7 1 0 ”k j ，占烧结工序共有余热的3 8 7 。高炉工序的7 5 0 m 3 、 2 5 0 0 m 3 两座高炉均采用了热风炉炉尾烟气余热回收装置，2 0 0 5 年回收余 热1 5 8 1 0 ”k d ，占高炉工序共有余热的8 5 7 。 2 2 2 烧结工序能耗分析 烧结生产主要是为高炉冶炼提供铁烧结矿。使用的原料有：含铁混匀 矿、熔剂( 生石灰、蛇纹石、石灰石、白云石) 、燃料( 焦碳、煤) 、烧结 返矿等。烧结生产是以富矿粉为主要铁料，配加四种熔剂和燃料，通过低 温、厚料层烧结的工艺，在不完全熔化的条件下烧结成块，为高炉提供高 强度，高还原性，高冶金性能的烧结矿。 2 0 0 5 年，不锈钢分公司烧结工序共生产烧结矿4 1 2 2 8 4 2 万t ，主要能 源消耗情况为： 煤：9 5 3 7 4 9 万r 焦炭：1 4 0 2 7 1 4 6 万t 天然气：1 5 1 4 2 8 7 万m 3 转炉煤气：7 6 1 4 5 6 7 4 万m 3 高炉煤气：5 2 1 4 17 2 万m 3 电力：1 5 1 0 5 8 0 5 万k w h 蒸汽：6 8 0 6 4 万r 工业水：2 0 6 8 5 6 万m 3 压缩空气：2 3 5 0 8 3 6 万m 3 由以上数据可得该工序的有关技术指标如下( 折算系数见附表2 ) ： 总能耗：3 1 7 3 7 9 万绋暴煤 工序能耗：7 6 9 8 0 6 k g 标煤f 烧结矿 2 2 3 石灰工序能耗分析 为配合不锈钢分公司工程建设，满足炼钢用石灰需要，在炼铁厂新建 了一座5 0 0 d 套筒竖窑，是由意大利弗卡斯公司开发设计的气烧石灰窑， 套筒窑为负压生产，使用的原料是石灰石，设计年产活性石灰l7 5 万吨， 于2 0 0 4 年2 月投产。另一座5 0 0 t d 套筒竖窑于2 0 0 5 年5 月投产，除能源 介质不同外，设计产能与形式基本相同。 1 4 辽宁科技大学硕士论文第2 章不锈钢分公司能禄预测系统的研究 2 0 0 5 年，不锈钢分公司石灰工序共生产石灰2 4 3 1 8 5 万r ，主要能源 消耗情况如下： 天然气：1 0 8 3 3 5 3 3 万m 3 转炉煤气：6 3 5 6 6 2 5 9 万m 3 高炉煤气：4 7 7 3 1 0 8 万m 3 电力：1 4 9 7 2 6 9 6 万k w h 工业水：3 0 5 1 6 万m 3 氮气：5 2 2 9 7 万m 3 由以上数据可得该工序的有关技术指标如下： 总能耗：3 7 2 9 7 万t 标煤 工序能耗：1 5 3 3 6 8 8 圾标煤t 石灰 2 2 4 高炉工序能耗分析 不锈钢分公司炼铁厂现有两座高炉：7 5 0 m 3 高炉一座，2 5 0 0 m 3 高炉一 座。按设计能力每年可提供炼钢铁水2 3 2 7 5 万吨。目前高炉生产所需的 主要原料有：铁矿石、烧结矿、焦炭、煤粉和辅助材料等。 ( 1 ) 7 5 0 高炉能耗分析 7 5 0 m 3 高炉采用了当时国内外比较先进的炼铁技术，包括双钟四阀高 压炉顶装料设备、自立式炉体结构、改进型内燃式热风炉、热管式余热回 收装置、带r 型可调喉口的双文煤气清洗系统、炉渣处理采用绞龙渣处理 法等，在节能、环保和自动化方面也有了很大改进。 2 0 0 5 年，高炉工序7 5 0 m 3 高炉共生产炼钢铁水7 6 1 3 9 万t ，主要能源 消耗情况如下： 煤：1 0 5 5 2 3 万f 焦炭：2 9 0 2 5 1 万t 天然气：6 6 5 7 8 万m 3 转炉煤气：1 8 4 5 3 9 9 万m 3 高炉煤气：5 0 7 4 1 0 0 0 9 万m 3 电力：3 3 3 7 2 8 2 0 万枷h 蒸汽：4 1 6 9 0 0 万t 辽宁科技大学硕士论文第2 章不锈铜分公司能探预测系统的研究 工业水：7 2 2 9 8 0 0 万删3 氧气：1 4 3 6 2 1 4 1 万m 3 氮气：8 4 0 7 0 7 7 万m 3 压缩空气：4 5 0 5 7 6 0 0 万m 3 回收高炉煤气：1 2 0 5 2 4 9 4 2 4 万m 3 由以上数据可得该工序的有关技术指标如下： 总能耗：3 7 7 8 9 2 万，标煤 工序能耗：4 9 6 3 1 8 6 堙标煤f 铁水 ( 2 ) 2 5 0 0 高炉能耗分析 2 5 0 0 m 3 高炉以高产、优质、低耗、长寿为目的，采用了以下新技术： 小粒度烧结矿和小块焦回收技术；采用串罐无料钟高压炉顶设备：设置炉 顶均压煤气回收装置；采用新型冷却壁和冷却板相结合的炉体冷却结构； 采用纯水密闭循环冷却系统新技术；采用单烧高炉煤气的高温长寿新型内 燃式热风炉；设置大能力分离型热管换热器，回收烟气余热预热助燃空气 和高炉煤气；采用强爆炸性烟煤喷吹技术；设有高炉煤气余压透平发电装 置；炉渣处理采用具备1 0 0 水渣制备能力的转鼓滚筒过滤装置等。 2 0 0 5 年，高炉工序2 5 0 0 m 3 高炉共生产炼钢铁水2 0 5 5 7 3 7 万t ，主要 能源消耗情况如下： 煤：2 6 3 0 8 3 万r 焦炭：8 1 4 0 0 1 万f 天然气：2 3 1 4 7 3 4 万历3 转炉煤气：5 0 4 0 2 5 8 万m 3 高炉煤气：1 4 1 5 0 1 5 5 1 9 万m 3 电力：2 7 7 5 1 4 9 7 9 万k w h 蒸汽：3 3 9 8 8 万， 工业水：8 8 4 0 7 0 0 万m 3 氧气：5 3 6 0 2 0 0 8 万m 氮气：8 5 4 5 7 5 4 5 万m 3 压缩空气：1 2 3 8 0 6 0 7 0 万m 3 回收高炉煤气：3 3 6 1 0 8 1 9 9 5 万m 3 回收电力：5 6 0 3 4 3 0 0 万k w h 1 6 辽宁科技大学预士论文 第2 章不锈铜分公司能源预测系统的研究 由以上数据可得该工序的有关技术指标如下： 总能耗：9 4 1 7 6 0 万f 标煤 工序能耗：4 5 8 1 13 1 船标煤r 铁水 ( 3 ) 不同设备容量的高炉能耗对比分析 7 5 0 m 3 高炉与2 5 0 0 埘3 高炉主要能源消耗情况与有关技术指标如下： 表2 - l7 5 0 m 3 高炉与2 5 0 0 m 3 高炉能源消耗情况对照表 t a b l e 2 - 1e n e r g yc o n s u m p t i o n so f7 5 0b l a s tf u r n a c ea n d2 5 0 0b l a s tf u r n a c ec o m p a r a t i v e t a b l e 根据表2 - 1 可知： ( 1 ) 高炉工序2 5 0 0 m 3 高炉生产每吨铁水所消耗的能源比7 5 0 研3 高炉 少3 8 2 千克标准煤。 ( 2 ) 7 5 0 ，1 3 高炉与2 5 0 0 m 3 高炉均配有炉顶煤气回收装置，全年共回 收高炉煤气4 8 2 7 9 8 万f 标煤，占高炉工序消耗能源总量的2 6 4 5 ；同时 2 5 0 0 m 3 高炉设有高炉煤气余压透平发电装置，全年共发电2 2 6 3 8 万r 标 煤，占高炉工序总能耗的1 2 4 。 ( 3 ) 假设高炉生产均不考虑高炉煤气与电力的回收，那么7 5 0 m 3 高 炉的工序能耗为6 6 4 堙标煤f 铁水，2 5 0 0 聊3 高炉的工序能耗为6 4 2 堙标煤 t 铁水。 1 7 辽宁科技大学硕士论文第2 章不错铜分公司能豫预测系统的研究 2 3 炼钢系统能耗分析 2 3 1 炼钢系统概述 不锈钢分公司现有炼钢厂，具有长流程生产特点，包括不锈钢炼钢和 碳钢炼钢两个相对独立的炼钢系统。 不锈钢和碳钢均形成高效、紧凑式的生产线。炼钢工程所使用的铁水 来