韶鋼煉鐵工序循環(huán)經(jīng)濟模式

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摘要:發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟是鋼鐵企業(yè)走可持續(xù)發(fā)展和綠色發(fā)展的一種生產(chǎn)模式．韶鋼煉鐵工序通過應(yīng)用煤氣干法除塵、余壓發(fā)電、煤氣鍋爐、汽動鼓風(fēng)機組、生產(chǎn)高爐礦渣微粉等技術(shù)，實現(xiàn)了資源的回收和循環(huán)利用．

關(guān)鍵詞:煉鐵工序;資源回收;循環(huán)經(jīng)濟

0前言

發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟是我國走可持續(xù)發(fā)展和綠色發(fā)展的重要手段．傳統(tǒng)經(jīng)濟是一種由“資源－產(chǎn)品－污染排放”單項流動的線性經(jīng)濟，其特征是高開采、低利用、高排放．而循環(huán)經(jīng)濟與傳統(tǒng)經(jīng)濟相比，不同之處在于:循環(huán)經(jīng)濟要求把經(jīng)濟活動組織成一個“資源－產(chǎn)品－再生資源”的反饋式流程，其特征是低開采、高利用、低排放．循環(huán)經(jīng)濟的三大原則是減量化、再利用、資源化，即3R原則．減量化原則是針對輸入端，旨在減少進入生產(chǎn)和消費過程中物質(zhì)和能源流量;再利用原則屬于過程性方法，目的是延長產(chǎn)品和服務(wù)的時間強度，盡可能多次或多種方式地使用物品，避免物品過早地成為垃圾;資源化原則是輸出端方法，能把廢棄物再次變成資源，以減少最終處理量．鋼鐵聯(lián)合企業(yè)是資源密集型與能源密集型的企業(yè)，因此鋼鐵聯(lián)合企業(yè)發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟不僅是貫徹落實國家科學(xué)發(fā)展觀，走可持續(xù)發(fā)展道路的要求，也是企業(yè)降低生產(chǎn)成本，提高市場競爭力的重要手段之一．寶武集團廣東韶關(guān)鋼鐵有限公司(以下簡稱“韶鋼”)是典型的長流程鋼鐵聯(lián)合企業(yè)(有:焦化、燒結(jié)、煉鐵、煉鋼和軋鋼等工序)，多年來不斷發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟模式，在生產(chǎn)鋼鐵產(chǎn)品的同時，回收了大量的能源和實現(xiàn)過程廢棄物資源化，取得了較好的效果．下面將以煉鐵工序為例，介紹實現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟的做法．

1煉鐵工序的循環(huán)經(jīng)濟模式

韶鋼目前有3座高爐，總爐容達6850m3．高爐煉鐵是用還原劑(焦炭、煤等)在高溫下將鐵礦石或含鐵原料還原成液態(tài)生鐵的過程．進入高爐的物質(zhì)有:原料(鐵礦石、燒結(jié)礦和球團)、燃料(焦炭和煤)和空氣等，生產(chǎn)過程中還需要消耗電力;從高爐出來的物質(zhì)有:生鐵、爐渣和煤氣等，其中生鐵是高爐的主要產(chǎn)品，爐渣和煤氣則是副產(chǎn)品．如何回收和利用好爐渣和煤氣是煉鐵工序?qū)崿F(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟的關(guān)鍵．韶鋼通過應(yīng)用煤氣干法除塵、余壓發(fā)電、煤氣鍋爐、汽動鼓風(fēng)機組、生產(chǎn)高爐礦渣粉等技術(shù)，實現(xiàn)了資源的回收和循環(huán)利用.

1．1采用干法除塵技術(shù)，實現(xiàn)用水和用電減量化

高爐冶煉過程中，從爐頂排出大量煤氣，這些煤氣含有大量的粉塵，如果直接使用，會堵塞管道．因此，高爐煤氣必須除塵后才能作為燃料使用．高爐煤氣除塵設(shè)備分為濕法除塵和干粉除塵兩種，過去由于濕法除塵比干法除塵技術(shù)成熟，因此在大型高爐上均應(yīng)用濕法除塵技術(shù)．而干法除塵與濕法除塵相比，具有阻力損失小、凈煤氣溫度高且不消耗水等優(yōu)點，在中、小型高爐上獲普遍應(yīng)用．韶鋼考慮到干法除塵的諸多優(yōu)勢并結(jié)合多年來在中、小型高爐上應(yīng)用干法除塵的經(jīng)驗，決定在新建設(shè)的2000m3級大型高爐上應(yīng)用干法除塵技術(shù)．當時，韶鋼是國內(nèi)同體積大型高爐上首次采用全干法布袋除塵工藝(沒有濕法備用)的企業(yè)，對國內(nèi)大型高爐建設(shè)全干法布袋除塵凈化高爐煤氣產(chǎn)生了積極的推動作用，隨后韶鋼在另一座大型高爐上也應(yīng)用了干法除塵設(shè)備．干法除塵與濕法除塵相比，最明顯的優(yōu)點是大大減少了用水量和用電量．以1座2600m3高爐為例，對干法除塵和濕法除塵的用水用電量進行比較:干法除塵用新水量＜1萬m3/a，濕法除塵用新水量約122萬m3/a;干法除塵用電量約為50萬kWh/a，濕法除塵用電量約為1463萬kWh/a．

1．2采用高爐煤氣余壓發(fā)電(TRT)，充分回收利用

高爐煤氣余壓在高爐生產(chǎn)過程中，提高高爐爐內(nèi)壓力，可以促進高爐順行，降低單位產(chǎn)品的燃料消耗，因此大型高爐均采用此技術(shù)．高壓狀態(tài)下的高爐煤氣除具有化學(xué)能外，還因其溫度、壓力而具有一定的物理能．按照相關(guān)資料介紹，我國重點鋼鐵企業(yè)的噸鐵壓力能約為0.195～0.2GJ(0.15MPa)，因此利用高爐煤氣的壓力推動膨脹透平發(fā)電是一項重要的節(jié)能技術(shù)，這一技術(shù)的英文名稱為Top－pressurrecoverytur-bine，簡稱TRT．TRT裝置可利用高爐爐頂煤氣的余壓余熱，把煤氣導(dǎo)入透平膨脹機，使壓力能轉(zhuǎn)化為機械能，驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電將煤氣中的壓力能回收．韶鋼在3座高爐上均采用了TRT裝置，由于3座高爐均采用的是干法除塵，故可以充分利用煤氣溫度較高(達到100～250℃)和煤氣壓力損失較小的優(yōu)勢多發(fā)電．3臺TRT機組每年可發(fā)電約2.5億kWh，減少外購電成本約1.2億元．

1．3應(yīng)用純?nèi)济簹忮仩t，回收利用高爐煤氣

高爐在生產(chǎn)生鐵的同時，伴隨著副產(chǎn)大量的高爐煤氣，高爐煤氣是一種低熱值的可燃氣體，通常條件下，除高爐熱風(fēng)爐自身使用外，還有大量富余．若沒有合適的用戶，富余的高爐煤氣將直接排放到大氣中，既污染了周圍大氣環(huán)境，又使大量可利用的煤氣白白浪費．為了充分利用好富余的高爐煤氣，韶鋼在建設(shè)大型高爐的同時，同步建設(shè)了純?nèi)济簹?主要是高爐煤氣，可摻燒焦爐煤氣)鍋爐，將高爐煤氣通過煤氣燃燒器送入鍋爐爐膛，與空氣混合后在爐膛燃燒，產(chǎn)生高溫?zé)煔猓邷責(zé)煔馀c布置在爐內(nèi)的換熱器換熱，換熱器內(nèi)的水最終被加熱至過熱蒸汽．過熱蒸汽再用于汽動鼓風(fēng)機組進行鼓風(fēng)，供高爐使用;另外多余的過熱蒸汽還可供汽輪發(fā)電機組發(fā)電，供高爐和內(nèi)部電網(wǎng)使用．韶鋼目前共有6座純?nèi)济簹忮仩t，其中4座220t/h、1座140t/h和1座120t/h，每年可回收利用高爐煤氣約47億m3，價值約4.5億元．

1．4采用汽動鼓風(fēng)方式，提高能源利用效率

高爐鼓風(fēng)機是保證高爐生產(chǎn)、順行的核心動力設(shè)備，目前驅(qū)動高爐鼓風(fēng)機的方式有電動機和汽輪機兩種．兩種方式各有優(yōu)缺點，汽輪機驅(qū)動的方式是由熱能轉(zhuǎn)化為機械能，而電動機驅(qū)動的方式是先由熱能轉(zhuǎn)化為電能然后再由電能轉(zhuǎn)化為機械能，由于汽輪機驅(qū)動方式少了一個能量轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，因此要比電動機驅(qū)動方式能源利用效率有所提高．韶鋼汽動鼓風(fēng)機是以純?nèi)細忮仩t產(chǎn)生的過熱蒸汽為原動力，帶動汽輪機產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)機械能，汽輪機產(chǎn)生的機械能驅(qū)動鼓風(fēng)機形成鼓風(fēng)能量，將空氣以一定的壓力和流量輸送到高爐用于煉鐵生產(chǎn)．汽輪機排出做功后的蒸汽在凝汽器內(nèi)被循環(huán)冷卻水冷卻為冷凝水，再由冷凝泵返回鍋爐．驅(qū)動汽動鼓風(fēng)機的蒸汽是用高爐煤氣生產(chǎn)的，因此這一環(huán)節(jié)也實現(xiàn)了“再利用”．目前韶鋼7號和8號兩座大高爐均采用汽動鼓風(fēng)的方式，共有三套汽動鼓風(fēng)機組，兩套運行，一套備用．

1．5高爐爐渣加工為礦渣微粉，實現(xiàn)廢棄物資源化

由于采用傳統(tǒng)的加工工藝生產(chǎn)時，高爐爐渣與硅酸鹽水泥熟料在一起粉磨，物料易磨性相差很大，難以達到高質(zhì)量水泥生產(chǎn)的要求，造成韶鋼高爐爐渣銷售困難，嚴重時還影響高爐的正常生產(chǎn)．為了充分利用好高爐爐渣，提高爐渣的經(jīng)濟價值，實現(xiàn)固體廢棄物的資源化，韶鋼通過合資的方式，建設(shè)了礦渣微粉生產(chǎn)線．在引進國外先進立磨工藝技術(shù)基礎(chǔ)上，針對引進技術(shù)、設(shè)備和國內(nèi)配套熱風(fēng)爐系統(tǒng)等存在的問題，開展了一系列攻關(guān)研究，解決了生產(chǎn)運行和設(shè)備控制比較困難、系統(tǒng)不夠穩(wěn)定、產(chǎn)品質(zhì)量波動大等問題，收到了顯著的效果．目前高爐礦渣微粉已廣泛推廣應(yīng)用，成為新型建筑材料，應(yīng)用于大壩工程、水下工程、道路工程、海岸防腐蝕工程、大型建筑工程等．高爐礦渣微粉具有廣闊的市場前景．目前韶鋼與合資公司共同建設(shè)了3條年產(chǎn)60萬t的礦渣微粉生產(chǎn)線，每年可處理約180萬t高爐渣．該生產(chǎn)線裝備國產(chǎn)化率高，單機產(chǎn)量、綜合能耗、設(shè)備運轉(zhuǎn)率、質(zhì)量等技術(shù)指標均達到了國內(nèi)外較高水平．

2結(jié)語

發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟要遵循減量化、再利用、資源化三原則，這既適合鋼鐵聯(lián)合企業(yè)節(jié)約資源、減少環(huán)境污染的需要，也是把企業(yè)“三廢”資源化的需要．韶鋼煉鐵工序僅是韶鋼在循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展中的一個小循環(huán)，在企業(yè)層面還有更大的循環(huán)．韶鋼不斷推行循環(huán)經(jīng)濟模式，能源消耗逐年下降，環(huán)境得到極大改善，正步入環(huán)境友好、良性循環(huán)的綠色發(fā)展道路．

作者:李小剛 姚鴻波 單位:寶武集團廣東韶關(guān)鋼鐵有限公司