钢铁企业的能源节约与管理

1钢铁企业的能源节约与管理钢铁企业的能源节约与管理热能与环境工程研究所东东北北大大学学热能与环境工程研究所热能与环境工程研究所蔡九菊蔡九菊20122012年年55月月2929日日天津天津一、中国钢铁工业节能一、中国钢铁工业节能3030年年二、未来钢铁企业的节能方向与途径二、未来钢铁企业的节能方向与途径目录2热能与环境工程研究所三、关于能耗指标与管理三、关于能耗指标与管理四、结论四、结论3l中国正处在工业化、城市化进程的高速发展期，钢铁工业的高速发展得益于改革开放和节能减排。l自1980年起，我国钢铁工业厉行节能30年，创造了举世瞩目的生产能力，也创造了与时俱进的生产模式，节能降耗减排取得了举世瞩目的丰硕成果。一、中国钢铁工业节能一、中国钢铁工业节能3030年年热能与环境工程研究所Ø吨钢综合能耗从1980年2.040降到2000年1.180tce/t，下降率为42.16%（2000年以后统计对象改为大中型钢铁企业，不再统计全行业的能耗数据）；Ø大中型钢铁企业的吨钢综合能耗从1980年1.646下降到2005年的0.741tce/t，下降率为54.98%；Ø吨钢可比能耗从1980年1.285下降到2005年0.714tce/t，下降率为44.44%。41.11980～2010年间中国钢铁工业吨钢能耗的变化（2006年后电的折标系数由“等价值”改用“当量值”）热能与环境工程研究所530年间大中型钢铁企业吨钢可比能耗的变化（电的折标煤系数为0.404）热能与环境工程研究所1.21.2中国钢铁工业的节能进程中国钢铁工业的节能进程————三个三个1010年年6在20世纪70年代“石油危机”爆发之前，节能在那时候的中国还是一个较陌生的概念。进入80年代，节能在我国钢铁企业率先展开，如今已蔚然成风。（1）1978—1980年，节能起步阶段调查重点和地方骨干企业的能源消耗，宣传节能意义，组建节能队伍，通过“扫浮财”，堵塞跑冒滴漏，抓能源管理，扭转了以往钢热能与环境工程研究所队伍，通过“扫浮财”，堵塞跑冒滴漏，抓能源管理，扭转了以往钢铁企业不考核能源消耗、不统计能源数据的历史。1980年大中型企业的吨钢可比能耗为1.285（全行业的综合能耗2.040）tce/t钢。（2）1981—1990年，单体设备、工序节能阶段单体设备、生产工序阶段，节能由钢铁生产扩展到铁矿山、铁合金、碳素制品、耐火材料等。制订了15种冶金炉窑的“热平衡测试计算办法”和19种“工序节能规定”，开展节能晋等升级、推广节能技术、节能培训等活动。大中型企业吨钢可比能耗由1.285降到1.017（行业的综合能耗为1.560）tce，10年下降268kgce，占30年总节能量的45%。7（3）1991—2000年，以物质流优化为主的系统节能阶段节能的着眼点从注重单体设备节能和工序节能转向企业的整体节能，既节约能源又节约非能源，通过平炉改转炉、模铸改连铸、多火成材改为一火成材等一系列生产结构调整和“以连铸为中心”的工艺流程优化，使钢铁制造流程逐渐趋于连续化、紧凑化、减量化。以物质流优化为主的系统节能，缩短了大中型企业与发达国家的差距，吨钢可比能耗由1.017降到0.781（综合能耗1.180）tce，10年间共下降236kgce，占30年总节能量的40%。热能与环境工程研究所总节能量的40%。（4）2001—2010年，以能量流优化为主的系统节能阶段强化钢铁企业的“能源转换功能”，开发推广CDQ、TRT、转炉煤气干法除尘、余热余能回收发电、煤调湿、蓄热燃烧、热装热送、脱湿鼓风等关键共性技术，研究能量流网络优化技术，建立了企业能源管理中心。大中型企业的吨钢可比能耗由0.781降到0.690tce，10年间能耗共下降91kgce，占30年总节能量的15%。8吨钢能耗（E）=P1e1+P2e2+……+Pnen统计期内的合格钢坯产量pe+pe+……+pe=1.31.3吨钢能耗节能量解析吨钢能耗节能量解析吨钢能耗的定义式：企业总能耗除以合格钢产量热能与环境工程研究所式中：e1，e2……en—各道生产工序的工序能耗，kgce/t实物产量；p1，p2……pn—各道工序的钢比系数，t/t。钢比系数=统计期内各生产工序的实物产量统计期内的钢产量p1e1+p2e2+……+pnen----------公斤标煤/吨钢=吨钢能耗解析式——所属各生产工序的工序能耗(e)与钢比系数(p)乘积之和：iiiepE×=∑=1119热能与环境工程研究所i=1影响吨钢能耗的直接因素有两类：l各工序的钢比系数，如烧结矿钢比、球团矿钢比、焦钢比、铁钢比、连铸坯钢比、材钢比等。它将吨钢能耗和企业的生产结构联系起来。l各工序的工序能耗，燃料+动力消耗及其载能量。10()()∑∑′-′′′+′-′′′′=iiiiiiiieepppe∑∑′′-′′′′=ΔiiiiiiepepE吨钢节能量解析式——热能与环境工程研究所iil式中，两组括弧内的差值分别代表统计期始（上角标′）末（上角标″）某工序的钢比系数和工序能耗的改变量。l等式右侧的第一项是因钢比系数变化（即生产结构调整）获得的节能量，称为间接节能量，它将生产结构的节能定量化了。l第二项是因各工序能耗变化（即各生产工序节能）获得的节能量，称为直接节能量。11项项目目““六五”六五”1981~19851981~1985““七五”七五”1986~19901986~1990““八五”八五”1991~19951991~1995““九五”九五”1996~20001996~2000““十五”十五”2001~20052001~2005“十一五”“十一五”2006~20102006~20103030吨钢吨钢节能量节能量吨钢可比能耗吨钢可比能耗变化比例变化比例--179.0179.0--89.089.0--37.037.0--199.0199.0--67.067.0--24.024.0--595.0595.019801980～～2010年吨钢可比能耗的变化及其节能量比较年吨钢可比能耗的变化及其节能量比较（电折标系数统一为（电折标系数统一为0.4040.404））kgcekgce/t/t钢钢热能与环境工程研究所％％30.0830.0814.9614.966.226.2233.4533.4511.2611.264.034.03100.0100.0其其中中因工序能耗因工序能耗变化比例变化比例％％--124.3124.3--56.556.5--20.420.4--107.7107.7--38.338.3--10.010.0--357.2357.269.4469.4463.4863.4855.1455.1454.1254.1257.1657.1641.6741.6760%60%因钢比系数因钢比系数变化比例变化比例％％--54.754.7--32.532.5--16.616.6--91.391.3--28.728.7--14.014.0--237.8237.830.5630.5636.5236.5244.8644.8645.8845.8842.8442.8458.3358.3340%40%12304050607080、间接节能比例，%直接节能间接节能30年间直接节能、间接节能的贡献率及其变化间接节能直接节能60%热能与环境工程研究所01020六五七五八五九五十五十一直接、节能进程1980～2010年，30年吨钢可比能耗共下降595公斤标准煤，间直接节357公斤，直接节能的贡献率平均为60%；间接节能238公斤，间接节能的贡献率平均为40%。间接节能40%1.41.4吨钢能耗曲线的下降规律吨钢能耗曲线的下降规律————两个两个1515年年1311.21.41.61.82吨钢可比能耗，tce/t钢大中型钢铁企业吨钢可比能耗（tce/t钢）2.96%2.05%0.45%单体设备节能生产工序节能企业系统节能—结构调整初期企业系统节能—结构调整中期热能与环境工程研究所l吨钢能耗下降曲线每隔15年出现一次周期性变化，图中前后两条能耗下降曲线的形状相似、趋势相同，均呈现为“滑梯式”下落规律。00.20.40.60.8197519801985199019952000200520102015年份吨钢可比能耗2.05%1.78%4.34%0.45%0.68%六五七五八五九五十五十一五十二五（1）（2）（3）14节能技术进步及其生命周期决定的：在一项新的节能技术的推动下，最初的五年，能耗曲线下落较快，年均节能率较大；中间的五年，能耗曲线下落变缓，年均节能率减小；最后的五年，曲线变得更为平缓。例如，“六五”期间，因为当时各工序的基础能耗较高，所以单体设备节能技术的实施效果明显，年均节能率达到2.96%；进入“七五”时热能与环境工程研究所设备节能技术的实施效果明显，年均节能率达到2.96%；进入“七五”时期，继续降低工序能耗的节能效果变差了，年均节能率减小到2.05%，到了“八五”时期年节能率就更低了，只有0.45%。“九五”期间，在系统节能技术的推动下，通过生产结构调整和工艺流程优化等措施，使得吨钢能耗出现第二次较大幅度的下降，年均节能率上升到4.34%；到了“十五”时期，年均节能率回落到1.78%；进入“十一五”，年均节能率只有0.68%（电折标系数均取等价值）。152.96%2.05%0.45%4.34%1.78%0.68%15年吨钢能耗下降305公斤标煤15年吨钢能耗下降290公斤标煤下一个15年下降多少？热能与环境工程研究所l下一个15年（2011～2025），我国钢铁企业的节能难度将越来越大，节能空间也将越来越小，吨钢能耗下降曲线能否出现第三次较大幅度的下落，完全取决于新一轮节能理论、节能技术和管理手段的支撑。六五七五八五九五十五十一五十二五十五年十五年下一个十五年2011～2025？16“系统节能”行业联合企业二、未来钢铁企业的节能方向与途径u上个世纪80年代初，陆钟武院士将冶金工业节能划分为“五个层次”，主张用系统工程的原理和方法研究冶金工业较高层次的节能问题。提出了“载能体”、“直接能耗”、“间接能耗”、“产品能热能与环境工程研究所u所谓系统节能，即在充分考虑外部环境的前提下，研究图中五个不同层次上的节能问题，以及它们之间的关系，实现整体的、全面的节能。生产车间（厂）单体设备设备部件“设备节能”系统节能的五个层次耗”、“间接能耗”、“产品能耗”、“产品能值”等一系列概念（如今已是耳熟能详的专业术语），创立了“系统节能的理论和方法”。2.12.1钢铁企业节能的方向钢铁企业节能的方向（1）降低各生产工序原料、溶剂料、零部件和耐火材料等非能源物质的单耗及其载能量。各生产工序一定要重视本工17依据载能体的概念和e-p分析结果，节能方向有三：热能与环境工程研究所序的原料消耗，尤其是主要原料—烧结矿、铁水、废钢的消耗，这是节能工作的基础。（2）降低各生产环节燃料、电力、氧气、蒸汽和工业水等能源动力的单耗及其载能量，这是节能工作的重要方向。（3）回收生产过程中散失的各种余热、余能和废弃物等。加强余热余能的回收与利用。182.22.2系统节能系统节能和科学用能，和科学用能，是“十二五”是“十二五”乃至乃至更长时期钢铁企业更长时期钢铁企业节能节能的的指导方针指导方针l系统节能是将能源用少，科学用能是把能源用好——取之有度“节”为上，用其合理“好”当先。l科学用能包括科学配置能源科学配置能源、、科学使用能源科学使用能源、、科学管理能源科学管理能源，，将热能与环境工程研究所l科学用能包括科学配置能源科学配置能源、、科学使用能源科学使用能源、、科学管理能源科学管理能源，，将节能做到极致，把浪费降到零。已故能源科学家吴仲华提出科学用能的16个字：““分配得当分配得当、、各得所需各得所需、、温度对口温度对口、、梯级利用梯级利用””。。l“节能潜力寓于不平衡之中”。生产过程中出现的热量不平衡、机械、化学、压力、浓度等不平衡现象，都是节能潜力存在的标志。如高炉顶压（压力不平衡-TRT），焦炭显热（温度不平衡-CDQ），转炉烟气(化学不平衡-