1 引言
炼铁系统是焦化、烧结、炼铁等工序的总称。该系统直接消耗的能源占钢铁联合企业总能耗的70％左右，是钢铁联合企业节能的重点。同时，由于该系统还产生大量焦炉煤气、高炉煤气等二次能源，其利用效果如何不仅直接影响钢铁联合企业的能源 (动力)介质平衡，而且还影响到企业的环境保护工作。因此，降低炼铁系统能源消耗是钢铁联合企业可持续发展的极其重要的方面。
2 武钢炼铁系统能源消耗状况
以武汉钢铁(集团)公司(简称武钢)为例，其炼铁系统2004年共消耗能源为480.36万t标准煤，占武钢能源消耗总量的68.69％。其中焦化占7.6％、烧结占11.5％、炼铁占49.59％。 禸嫆@唻洎：狆國湠棑倣茭昜蛧 τāńｐāīｆāńɡ.ｃōｍ
武钢焦化公司现有10座焦炉，其中1、2、4～6号为65孔4.3m焦炉，7～10号及新3号为55孔6m现代化大型焦炉，焦炭设计产能为480万t／a。除7号、8号焦炉为干法熄焦外，其余均为湿法熄焦。2004年共生产焦炭363.32万t，工序能耗(标准煤)为146.2kg／t。 本+文`内.容.来.自：中`国`碳`排*放*交*易^网 t a np ai fan g.com
武钢股份烧结厂现有4个烧结车间，共有7台烧结机，有效烧结总面积1530m2，设计产能为1364万t／a。其中，一烧车间设有4台75m2烧结机，烧结总面积300m2；二烧和四烧车间各设有1台435 m2烧结机；三烧车间设有1台360 m2烧结机。2004年共生产烧结矿(入炉量)1012.85万t，工序能耗(标准煤)为64.2kg／t。 本*文`内/容/来/自:中-国-碳^排-放“交|易^网-tan pai fang . c o m
武钢股份炼铁厂现有6座高炉，其中1#高炉容积2200 m3，2#高炉容积1536 m3，3#高炉容积1513 m3，4#高炉容积2516 m3，5#和6#高炉容积3200 m3，总容积14165m3，设计生产能力为1140万t／a。2004年共生产生铁886.1l万t，工序能耗(标准煤)为488.8kg／t。
十五以来，武钢炼铁系统各工序通过节能技术进步和加强能源管理，各工序能耗均有不同程度下降。焦化工序能耗(标准煤)由2000年的183.1kg／t下降到2004年的146.2kg／t，降低20.15％；烧结工序能耗(标准煤)由64.7kg／t下降到64.2kg／t，降低0.77％；炼铁工序能耗(标准煤)由452.5kg／t下降到448.8kg／t，降低0.82％。武钢十五以来炼铁系统各工序能耗情况详见表1。 内.容.来.自：中`国`碳#排*放*交*易^网 t a np ai f an g.com
炼铁系统各工序在消耗能源的同时，也产生能源。分析炼铁系统各工序的能耗结构对促进炼铁系统节能工作具有积极的意义。表2列出了武钢2004年炼铁系统各工序能源消耗的数据。
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由表2可见，降低燃料消耗，特别是固体燃料消耗是炼铁系统各工序的共同任务，加强回收对降低能耗的作用明显。
3 武钢炼铁系统降低能源消耗的主要措施
十五以来，武钢炼铁系统通过开展节能技术改造，不断降低各种能源介质消耗和加强余热余能回收，保证了该系统能源消耗的不断降低。
3.1 积极开展工艺技术改造，大力采用节能新工艺、新技术
3.1.1 焦化工序的节能技改 本文@内/容/来/自:中-国-碳^排-放-交易&*网-tan pai fang . com
为降低成本，节约能源，焦化公司积极开展以焦炉大型化为中心的技术改造工作，3座55孔6m焦炉分别于2003年(新3号焦炉)、2004年(10号焦炉)和2005年(9号焦炉)建成投产。这几座焦炉均采用了多项节能环保技术，如先进的炉型结构和四大车连锁技术；计算机控制炉温技术辅助设备采用PLC程序控制，仪表采用DCS系统，计算机编排计划；熄焦系统采用美钢联低水分熄焦工艺等先进技术。同时采用装煤除尘环保技术，整个生产系统实现了烟尘控制和废水的零排放，具有能耗低、焦炭强度高，环保条件好的优点，为降低焦化能耗提供了硬件保证。
3.1.2 烧结工序的节能技改
(1)一烧车间2001年3月改造完毕，采用了厚料层－燃料分加－小球烧结新工艺，料层厚度由420mm提高到600mm，混合料中3mm粒级由50％提高到70％，煤粉外加比例达到70％，使固体燃料消耗明显下降，由改造前的48.79kg／t矿降低到46.75kg／t矿。 本/文-内/容/来/自:中-国-碳-排-放-网-tan pai fang . com
(2)三烧车间于2004年元月改造完毕，将4台82.5m2的小型烧结机改成1台360m2的大型烧结机，采用了厚料层－燃料分加－小球烧结新工艺，料层厚度由500mm提高到700mm，混合料中3mm粒级由48％提高到72％，煤粉外加比例达到75％，使固体燃耗下降了2 kg／t矿。另外，三烧还采用余热回收技术，回收环冷机废气余热。 內/容/來/自:中-國/碳-排*放^交%易#網-tan p a i fang . com
(3)老二烧车间是引进法国二手设备，虽经多次技改，能耗仍高于全厂平均值，产品质量也受限制。2003年2月，开始对二烧车间易地大修改造，新建的1台435m2烧结机于2004年12月投产，采用铺底料及添加生石灰的烧结新工艺，可实现超高料层烧结，提高烧结矿产量和质量；采用双斜式点火保温炉，能耗低，使用寿命长，并消化移植奥钢联的烧结终点模糊控制技术，实现烧结过程全自动化操作。同时该工程还高度重视环境保护工作，使新二烧粉尘排放浓度由原二烧的100mg／m3降到50 mg／m3，优于国家标准。同时，还采用了余热回收装置和节电电机与变压器等。
3.1.3 炼铁工序的节能技改 内.容.来.自：中`国`碳#排*放*交*易^网 t a np ai f an g.com
(1)1号高炉大修改造。对该高炉的扩容改造 (由原来的1386 m3扩为2200 m3)于2001年5月投产。采用了多项具有当今世界先进水平的技术：如炉底、炉缸采用半石墨碳砖和微孔碳砖的薄炉底技术，高炉高温热风及双预热系统，砖壁合一的冷却壁，软水密闭循环联合冷却系统，环保型冷INBA等。
(2)新建6号高炉。2004年7月投产的6号高炉不仅集中了炼铁厂其他5座高炉的技术优点，还装备了炉料分级人炉技术、铜冷却壁等11项世界顶级炼铁技术。其综合技术先进性使武钢炼铁厂在国内外同行业中依然处于领先地位，技术经济指标得到优化。
3.2 降低各工序燃料消耗 禸嫆@唻洎：狆國湠棑倣茭昜蛧 τāńｐāīｆāńɡ.ｃōｍ
3.2.1 降低烧结固体燃料消耗
烧结固体燃料消耗占该工序能耗的70％以上，降低烧结固体燃料消耗是烧结工序节能的关键。武钢烧结通过进行节能工艺技术改造，采用厚料层－燃料分加－小球烧结等新工艺，料层厚度提高到600mm以上，煤粉外加比例达到70％，使固体燃料消耗明显下降(见表3)。同时，还提高了烧结矿的质量和产量。
3.2.2 降低高炉的焦比和燃料比
高炉炼铁的能耗主要集中在燃料消耗上。降低焦比和燃料比，不仅直接降低了高炉的燃料消耗，同时还降低了高炉的风耗(风耗也是能耗)。同时，焦比的降低还减少了炼焦的能耗。武钢炼铁工序的主要技术经济指标见表4。
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(1)提高精料水平。十五以来，武钢通过对炼铁系统技术改造，如烧结机大型化，采用燃料分加、厚料层操作；焦化的4.3m焦炉改为6m焦炉，7号、8号焦炉的干熄焦技术等均提高了炼铁的整体精料水平。同时炼铁加强沟下过筛改造，先后对1～5号高炉筛子进行改造，大大改善了焦炭和烧结矿的过筛效果，减少了粉末入炉，为高炉强化冶炼，优化技术经济指标，改善煤气利用打下了基础。从武钢近年的入炉铁份和焦炭质量来看，精料水平的提高有利于降低燃料消耗。武钢的入炉铁份由2000年的57.93％提高到2004年的59.22％，有效地降低了高炉渣量，改善了高炉的透气性，为高炉消灭渣口，改用多铁口出铁创造了有利条件。焦炭是高炉料柱的骨架，焦炭质量好坏直接关系到高炉技术经济指标优化程度，近年来武钢焦炭质量也有不同程度的改善，焦炭M40由2000年的80.03％提高到2004年的80.46％，上升了0.43％；M10由2000年的7.74％下降到2004年的7.33％，下降了0.41％，给高炉强化冶炼，优化用料结构创造了条件。精料水平的提高对降低入炉焦比作用明显，经验表明，入炉矿品位提高1％，入炉焦比可下降1.5％；焦炭M40提高l％，入炉焦比可下降0.75％；焦炭M10下降1％，入炉焦比可下降2％。可见，精料水平提高是武钢入炉焦比降低的重要因素。 本%文$内-容-来-自；中_国_碳|排 放_交-易^网^t an pa i fang . c om
(2)提高风温。鼓风带进高炉的热量能够100％被利用。提高风温是最有效、最经济的节能措施，同时高风温还是大喷煤量的必要条件。经验表明，风温提高100℃，入炉焦比可下降约12 kg／t。武钢通过高炉技改，采用硅砖热分炉、矩形陶瓷燃烧器、双预热、高炉专家系统等技术，平均风温水平由2000年的1087℃上升到2004年的1102℃，有效地保证了入炉焦比的降低和煤比的提高。
(3)提高煤比。提高煤比降低焦比可以直接带来经济效益，同时还可提高风温，进一步降低燃料比。此外，由于焦比降低，少用了焦炭，还可以减少炼焦的能耗和污染物排放量。武钢通过采取多种措施，逐步增加高炉喷煤量，煤比由2000年的111.8kg／t铁提高到2004年的122.4kg／t铁。目前正在进行的高炉烟煤改造工程，采用中速磨制粉，将实现烟煤与无烟煤混合直接喷吹，可满足高炉喷煤比达到180～200kg／t铁的需要。
(4)提高煤气利用率。经验表明，炉顶煤气CO2每提高l％，可降低焦比1.2％左右。武钢近几年采取措施维持高炉稳定顺行，运用上下部调剂手段改善煤气分布，在保证中心气流畅通的情况下，采取多点错层布料方法，适当抑制边沿气流，并结合高风温、高富氧、大喷吹操作手段强化冶炼，改善煤气利用，煤气CO2含量基本在19％以上，个别高炉达到20％。同时还首次在武钢高炉上实行烧结矿分级入炉的新工艺。这项新工艺既能保护高炉炉衬及炉体冷却设备，利于高炉长寿，又能提高煤气利用率，节约能源，促进高炉顺行高产。
3.2.3 降低烧结点火能耗消耗
烧结点火能耗占烧结工序能耗的4％～10％。努力降低点火能耗是烧结节能的重要途径。武钢烧结厂在采用点火新技术、改进点火器方面做了大量工作，主要有：(1)采用集中点火代替老式的均匀点火。(2)采用低温低负压点火。点火温度由1250℃下降到1100℃左右，点火器下风箱负压由7000Pa下降为300Pa，点火时间由60s下降为45s，炉内压力由微负压调整为微正压或零压。(3)用焦炉煤气代替高、焦炉混合煤气。(4)研制和使用新型点火、保温炉和煤气烧嘴。四个烧结车间已全部采用双斜带式点火炉。(5)利用烧结热废气作助燃空气。新建的四烧车间就是利用了部分环冷机出的热废气作点火助燃空气。 禸嫆@唻洎：狆國湠棑倣茭昜蛧 τāńｐāīｆāńɡ.ｃōｍ
3.3 降低各工序的动力消耗
3.3.1 降低电力消耗 本+文内.容.来.自：中`国`碳`排*放*交*易^网 ta np ai fan g.com
电力在炼铁系统能源介质消耗中所占比重较大，尤其是烧结工序，电力消耗仅次于固体燃料消耗。各工序均将降低电耗作为节能的重点，采取措施降低电能消耗。
除尘风机高压电机采用变频软启动技术。原二烧车间煤粉破碎系统、四烧熔剂破碎系统和四烧煤粉破碎系统的除尘电机都属于间隙作业，破碎机工作2h破碎的煤或熔剂的数量就能满足烧结机生产8h的数量。但由于高压电机不能频繁启动，尽管破碎机停了，除尘电机也不能停，因此这些电机70％的时间都是关风门空转，电能浪费很大。武钢烧结厂将其列为重大节能攻关项目，选用了美国AB公司新一代的高频变频器POWERFLEX700，分别在2002年、2003年实现了上述电机的软启动，做到了与破碎生产设备同步开、停。由于消除了电机的空转，因而节电效果显著，年节电量约788万kWh，节省电费315万元。
3.3.2 降低高炉鼓风消耗 內.容.來.自：中`國*碳-排*放*交*易^網 t a npai fa ng.com
高炉鼓风消耗在炼铁工序能耗中所占比例较大。为改变鼓风机与高炉不匹配的矛盾，武钢炼铁厂对鼓风机进行了改造，杜绝了大马拉小车现象，减少了高炉放风操作，使鼓风消耗由1.500 m3／t下降到1420 m3／t。
3.3.3 降低水耗
武钢焦化公司是用水大户，且由于设计原因工业废水基本上一次性排入长江，每年达5330万t，对长江水质造成极大污染。为降低水耗和减少污染，武钢开始兴建制冷站工程，该工程用循环冷却系统取代现有的冷却水直排系统，冷却水循环率可达95％，不但使焦化公司结束了使用地下水资源的历史，同时冷却水在封闭设备中运行，杜绝了有毒气体污染大气。第一期工程于2002年6月竣工投产，每年可为武钢焦化公司节约使用长江水和地下水资源费用1500万元，并实现对长江工业冷却废水的零排放。
烧结厂在水箱上安装自动水位控制装置，减少或消除水的溢流。2003年该厂在二烧、四烧及厂办公楼等十个水箱上安装了性能较好的水位控制仪，基本上消除了水的溢流，使全厂水的单耗下降了0.08t／t矿。
3.4 加强各工序余热余能回收
3.4.1 采用干熄焦(CDQ)技术
焦炭出炉时温度为1000～1050℃，其显热占炼焦加热所耗热量的45％左右。传统的湿法熄焦，不仅红焦显热全部损失，而且大量耗水，污染环境。干法熄焦是用惰性气体将红焦熄灭，同时惰性气体被加热，然后将惰性气体中的热量回收用以生产蒸汽和发电。它不仅可以回收热量，而且可以节水和避免湿法熄焦造成的环境污染。更值得重视的是它可以改善焦炭质量。根据日本、前苏联、前联邦德国等国的检测和实践，焦炭的M40可提高2％～8％，M10可降低0.5％～1.0％，高炉焦比降低2％～4％，高炉生产能力提高1％～3％。 夲呅內傛莱源亍：ф啯碳*排*放^鲛*易-網 τā ńｐāīｆāńɡ.ｃōｍ
武钢焦化公司7号、8号焦炉采用了干熄焦工艺，新建了一座140t／h干熄焦装置，一座70t／h锅炉及3000kW汽轮机组，年发电可达2360万kWh，年产蒸汽38万t。是我国目前最大的一套干熄焦装置，是国务院发改委引进、消化、吸收干熄焦技术一条龙工程的牵头项目，也是国家重点节能示范项目，从新日铁引进的工艺技术，投资2亿余元。这一装置于2003年12月一次性投红焦成功。干熄焦装置从2004年9月份开始达产，焦炭干熄率均突破93％大关，节能和环保成效明显，尤其是焦炭M40提高3％，M10降低0.47％，为保证高炉稳定顺行，提高生铁产量、质量，降低焦比，提供了良好的燃料条件。2004年CDQ装置共回收蒸汽35万t，供焦化公司内部使用，今年4月已开始发电。
3.4.2 回收烧结烟气和冷却风余热 本+文+内/容/来/自:中-国-碳-排-放（交—易^网-tan pai fang . com
烟气和冷却风带走的显热约占烧结能耗的20％以上，应采取措施加以回收。武钢烧结厂三烧车间采用了余热回收技术，在环冷机入口处安装余热锅炉装置，利用环冷热废气产生蒸汽，自产蒸汽量可达10t／h，用于预热烧结混合料，使料温提高了15℃左右，烧结机台时产量增加了8～10t，各项能源单耗都有明显降低。四烧车间利用了部分环冷机出的热废气作点火助燃空气。新二烧车间也采用了余热回收装置，在环冷机人口处安装余热锅炉装置，利用环冷热废气产生蒸汽，自产蒸汽18t／h，用于预热烧结混合料。
3.4.3 回收热风炉烟气余热
回收热风炉烟气余热来预热烧热风炉的助燃空气和煤气，既回收了烟气中的热量，又可部分地弥补煤气热值低的缺陷，提高高炉风温。武钢炼铁工序的1号、2号、6号高炉热风炉煤气和空气双预热技术，其他高炉也采用了热风炉烟气余热技术，保证了高炉风温的提高。
3.4.4 采用高炉炉顶煤气余压发电(TRT)技术
高炉炉顶余压发电技术，就是利用炉顶煤气剩余压力使气体在透平内膨胀做功，推动透平转动，带动发电机发电。目前，武钢的6座高炉全部采用高炉炉顶煤气余压发电(TRT)技术，TRT发电量逐年提高(见表5)。 本+文内.容.来.自：中`国`碳`排*放*交*易^网 ta np ai fan g.com
3.5 强化节能管理工作
3.5.1 不断提高职工的节能意识，强化三级节能管理网络
十五以来，武钢炼铁系统各单位积极参加集团公司组织的节能宣传活动，大力宣传节能降耗、降低成本的重要性和紧迫性，使广大职工节能的自觉性、主动性和责任感不断提高。同时，各单位还始终坚持不断完善和强化节能管理的领导机构和管理体系。建立了以厂长(经理)或主管副厂长(副经理)为主任、主要车间(科室)领导为成员的节能管理委员会，在各车间成立相应的节能领导小组，在班组设立节能小组，构成三级节能网络，为促进节能工作的开展提供了组织保证。
3.5.2 加强能源动态控制和管理
为强化节能工作，炼铁系统各单位均采取措施加强能源动态控制和管理。各单位坚持每月一次总分析制度，将能耗情况及时通报给生产技术部门，不断加强能源的综合动态管理。 內/容/來/自:中-國/碳-排*放^交%易#網-tan p a i fang . com
3.5.3 开展能耗指标对标挖潜活动和强化经济责任制考核
近年来，炼铁系统各单位坚持开展能耗指标对标挖潜活动，通过与宝钢等国内外先进企业的能耗指标对比，找出各自的能耗指标差距，并制定赶超措施，不断降低工序能耗。同时，各单位均制定了能耗经济责任制，将各能源介质消耗指标下达给主管科室，主管科室进一步将这些指标细化分解到车间(科室)、班组，层层分解，严格考核，使能耗指标与各用能单位的经济利益挂钩，充分调动各岗位职工的节能积极性。
4 结语 内/容/来/自:中-国-碳-排-放*交…易-网-tan pai fang . com
武钢炼铁系统各工序通过节能技术改造，降低燃料和动力消耗，加强余热余能回收，以及强化节能管理工作，各工序能源消耗逐年降低，从而保证了生铁成本的降低和武钢市场竞争力的提高，为实现武钢的可持续发展作出了积极的贡献。
