论文部分内容阅读
【摘要】炼钢在钢铁生产中占据着重要地位，作为既是高耗能工序，又是二次能源产生大户的炼钢工序，是唯一可以实现总能耗为“负值”的工序，如何通过降低炼钢生产过程中的能耗、物耗，实现更加高效的能源转换和回收，尽快实现高效负能炼钢目标，以降低炼钢厂的生产成本，成为了钢铁厂在目前严峻的市场形势下的当务之急。
【关键词】炼钢；节能；降耗；生产管理；温控；节电；煤气回收
中国的钢铁工业经过几十年的高速发展，取得举世瞩目成绩的同时，也带来了巨大的能源与物料的消耗，尤其是最近几年随着经钢铁行业市场供求关系的变化，钢铁行业产能严重过剩，供需矛盾不断扩大，钢价连续下跌，钢铁企业的利润迅速降低，目前，钢铁工业已经成为一个微利甚至亏损行业。为了应对严峻的形势，在激烈的市场竞争中立足，钢铁企业必须大幅度节能降耗，实现优势成本竞争战略是钢铁企业危机制胜的重要法宝。对于我们公司来说，面临的问题和矛盾更加突出。我们高炉和转炉的产能装备配置不配套，导致铁水供应不足，极大的制约了我们的炼钢的产能释放，阻碍着成本的进一步降低。
目前钢铁行业炼钢节能降耗的思路和措施主要有：提高生产管理水平，优化炼钢生产工艺流程，全程稳定低过热度运行；降低物料及能源消耗，提高能源转换效率；使用新节能设备及节能技术，提高二次能源的综合利用效率等等。
我们通过对本公司炼钢工艺的能耗现状进行调查统计，并与国内外优秀炼钢工序的先进能耗指标进行对标评估，进一步对能耗影响因素进行分析，最后根据我公司的实际现状，研究实践各种主要节能措施在本单位炼钢工序的应用方案。
一、降低炼钢工序的能源消耗。
（1）炼钢工序能源消耗主要有：氧气、氮气、氩气、煤气、焦炭、电、水、蒸汽等，而氧气在能源介质消耗中所占的比重最大，因此将控制氧气消耗作为重点，根据我公司的现状，采取的主要措施有：编制并推行转炉标准化作业，严格控制出钢温度，提高命中率和一次拉碳成功率，减少点吹和补吹次数，减少非正常状态下的氧气用量等。
（2）电耗所占的比重仅次于氧气，因此降低电耗也成为我们节能降本的重要举措，目前我们的节电措施主要有：1、提高钢水到精炼炉成分与温度达标率，控制铁水量波动在工艺要求±2t内，优化操作、装入、造渣等工艺制度，完成转炉和精炼炉的标准化作业，降低精炼电耗；2、优化OG风机参数，根据回收时各阶段的烟气量及煤气浓度等因素，对风机运行周期进行分解并优化，减少风机高速运行时间，降低电耗；3、机械真空泵代替传统蒸汽喷射泵应用于VD炉真空系统，降低能耗和运行成本。该真空系统由5组机械式真空泵组成（4用1备），泵组为30kW罗茨泵+55kW罗茨泵+30kW螺杆泵，代替传统的蒸汽喷射泵组。干式机械泵采用变频控制，可以根据不同的钢种脱气处理要求设置相应的控制程序，进行不同速率抽真空的控制，生产过程主要消耗的能源介质为电能、氮气、冷却水等，因为采用电力驱动，所以真空系统运行不受蒸汽压力、温度等因素的制约，不需额外的蒸汽管线及蒸汽消耗，而转炉产生的蒸汽可全部用于蒸汽发电，以实现能源的高效转化。
二、降低炼钢工序的物料消耗。
（1）降低金属料消耗。通过与先进行业对标，从转炉炉料结构的优化、钢包注余渣的回收利用、全精炼减少合金消耗、铁水捞渣等因素优化控制，降低金属料消耗。
（2）降低石灰消耗。通过对操作人员进行理论培训，调整入炉料结构，优化造渣制度，制定标准化操作模式，降低转炉渣量，同时采用石灰石代替部分石灰等措施，来降低石灰消耗。
三、提高炼钢工序的能源回收和利用
转炉工序回收的能源主要是：转炉煤气和蒸汽，烟气能量的高效转换与回收利用是转炉工序能耗为“负值”的主要途径。
（1）增加煤气回收。1、结合已有设备设施具体情况，采用高效喷雾蒸发冷却塔改造一文和环缝文氏管改造二文的（高效塔文）形式。高效塔文湿法除尘工艺相对于传统0G湿法除尘系统具有节水、节电、运行成本低；维护方便，劳动强度小；系统阻力小（可减少2.5-3kPa），抽风量大；净化效果好，增加转炉煤气回收量等优点。2、在进行煤气回收时通过微差压检测装置和液压伺服装置，对环缝文氏管喉口的开度进行自动调节，使转炉炉口处于0～20Pa左右的微正压状态，用以控制炼钢过程中产生的CO不燃烧或少燃烧，并和转炉降罩吹炼相配合，控制好升、降罩的合理时机，确定最佳回收时限和烟气量控制值，并对OG风机运行参数进行优化，既保证除尘效率又使煤气回收量趋于最大。
（2）增加蒸汽回收利用。在炼钢原有余热锅炉系统的蓄热器位置，新增加一台150m3蓄热器，并增设蒸汽管网，将炼钢的蒸汽并入烧结余热锅炉，实现炼钢蒸汽直接发电。加强炼钢厂转炉锅炉系统维护检修，杜绝蒸汽设备的跑冒现象，并与余热发电系统根据炼钢的生产情况进行及时沟通，以增加炼钢外送蒸汽量（吨钢供汽量80-85kg/t钢），提高蒸汽能源的回收利用。
四、提高生产管理水平，优化工艺流程
炼钢工艺的生产流程是钢铁企业生产组织的关键环节，其生产管理水平和流程的合理优化是实现物流紧密衔接，保证生产流畅、产品质量稳定可靠的重要途径，炼钢生产是一个典型的离散和连续相结合的高温作业生产过程，其特点是生产线长、工序多、设备复杂，对生产的时间、温度、性质、状态均有严格要求与控制、存在多种约束条件等等。针对我公司长期存在生产流程不畅、故障事故多、运行成本高的状况，结合我公司现有装备条件及工艺条件，通过制定温度及成分控制模式，加强职工标准化操作和流程培训，提高职工标准化操作技能，并完善各项作业流程，建立生产时刻表制度，严格要求每个炉次的吹炼时间，准时到达连铸机保证连浇的时间，降低断浇次数，提高生产设备利用率，达到合理高效的钢水加工节奏控制，减少钢水在工序之间的等待，减少钢水热量损失，达到节能降耗。以实现提高对生产节奏的把控，提高生产管理水平。 五、实行全流程保温措施，控制温降。
全流程的保温措施是转钢厂节能的重要基础，并且钢水在加工过程中低温运行有着提高产品质量、减少物料消耗、延长炉衬包衬及设备寿命等诸多好处。我们通过对铁-钢界面（铁水从出铁到入转炉），炼钢内部，钢-轧界面（铸坯从连铸到轧钢加热炉）全流程三个部分的温降情况的详细调查，对各工序时间、降温值、温降速率等数据进行分析，根据分析结果，针对各流程主要温降因素，系统的研究制定铁-钢-轧全流程控制温降措施。
（1）铁-钢界面温降。我公司铁水从出铁到入转炉，总的温降约为150℃。其中高炉出铁过程为主要降温因素，铁水从出铁场出铁毕到入转炉，转运过程为次要降温因素。通过制定各工序的合理用时，机车拉罐数量及配罐方式；增加铁包罐车自动加盖系统以及相应措施达到控制温降的目的。
（2）炼钢内部温降。炼钢内部温降主要包括：出钢过程温降、吹氩过程温降、软吹过程温降、静置和转运过程降温，通过制定各工序的合理用时，增设钢包自动全程加盖系统，减少热周转钢包数量、转炉出钢口改造等措施控制温降。
（3）钢-轧界面温降。通过抓好生产计划的衔接，加强沟通协调以及制定相应管理措施等，以提高铸坯热送率。
六、降低备件及工艺件消耗，降低维修费用。
通过加强设备维护、保养、制定设备操作及工艺操作规范等管理工作，提高设备运转率，减少非正常设备损坏及寿命降低。通过制定备件及工艺件消耗标准，并按岗位进行指标分解，加强修旧利废工作，降低备件及工艺件消耗，优化检修组织，根据生产情况实施分级检修，充分利用内部检修力量，降低维修费用。
2015年已接近尾声，马上将迎来2016年。对于整个钢铁行业来说，又或将是艰难的一年，需求下滑是不可逆的趋势，市场方面钢材价格持续大幅下滑，12月初钢坯价格跌至1480元/吨，根据中钢协统计的62家钢铁生产企业的数据显示，2015年1-10月整体累计亏损351.07亿元，同比由盈利147.75亿元转为亏损，随着钢价的持续下行，造成钢铁企业盈利水平巨幅持续下降，尤其是内陆各钢厂，亏损数量不断增大。面对严峻的钢铁行业形势，各钢铁企业已经采取了包括：降成本，调整产品结构，拓宽销售渠道及销售方式，扩大出口，提高优化生产组织模式等等多种多样的的措施，来应对困难的局面。炼钢厂的节能降耗，是实现钢铁企业降本增效的基础措施和重要手段，节能降耗、降本增效是一项持续改善的系统性工程，我们的能耗及能源利用水平还有较大的改善空间，必须继续加大深度对标挖潜，加强全方位全过程的成本控制，实现节能降本。
【关键词】炼钢；节能；降耗；生产管理；温控；节电；煤气回收
中国的钢铁工业经过几十年的高速发展，取得举世瞩目成绩的同时，也带来了巨大的能源与物料的消耗，尤其是最近几年随着经钢铁行业市场供求关系的变化，钢铁行业产能严重过剩，供需矛盾不断扩大，钢价连续下跌，钢铁企业的利润迅速降低，目前，钢铁工业已经成为一个微利甚至亏损行业。为了应对严峻的形势，在激烈的市场竞争中立足，钢铁企业必须大幅度节能降耗，实现优势成本竞争战略是钢铁企业危机制胜的重要法宝。对于我们公司来说，面临的问题和矛盾更加突出。我们高炉和转炉的产能装备配置不配套，导致铁水供应不足，极大的制约了我们的炼钢的产能释放，阻碍着成本的进一步降低。
目前钢铁行业炼钢节能降耗的思路和措施主要有：提高生产管理水平，优化炼钢生产工艺流程，全程稳定低过热度运行；降低物料及能源消耗，提高能源转换效率；使用新节能设备及节能技术，提高二次能源的综合利用效率等等。
我们通过对本公司炼钢工艺的能耗现状进行调查统计，并与国内外优秀炼钢工序的先进能耗指标进行对标评估，进一步对能耗影响因素进行分析，最后根据我公司的实际现状，研究实践各种主要节能措施在本单位炼钢工序的应用方案。
一、降低炼钢工序的能源消耗。
（1）炼钢工序能源消耗主要有：氧气、氮气、氩气、煤气、焦炭、电、水、蒸汽等，而氧气在能源介质消耗中所占的比重最大，因此将控制氧气消耗作为重点，根据我公司的现状，采取的主要措施有：编制并推行转炉标准化作业，严格控制出钢温度，提高命中率和一次拉碳成功率，减少点吹和补吹次数，减少非正常状态下的氧气用量等。
（2）电耗所占的比重仅次于氧气，因此降低电耗也成为我们节能降本的重要举措，目前我们的节电措施主要有：1、提高钢水到精炼炉成分与温度达标率，控制铁水量波动在工艺要求±2t内，优化操作、装入、造渣等工艺制度，完成转炉和精炼炉的标准化作业，降低精炼电耗；2、优化OG风机参数，根据回收时各阶段的烟气量及煤气浓度等因素，对风机运行周期进行分解并优化，减少风机高速运行时间，降低电耗；3、机械真空泵代替传统蒸汽喷射泵应用于VD炉真空系统，降低能耗和运行成本。该真空系统由5组机械式真空泵组成（4用1备），泵组为30kW罗茨泵+55kW罗茨泵+30kW螺杆泵，代替传统的蒸汽喷射泵组。干式机械泵采用变频控制，可以根据不同的钢种脱气处理要求设置相应的控制程序，进行不同速率抽真空的控制，生产过程主要消耗的能源介质为电能、氮气、冷却水等，因为采用电力驱动，所以真空系统运行不受蒸汽压力、温度等因素的制约，不需额外的蒸汽管线及蒸汽消耗，而转炉产生的蒸汽可全部用于蒸汽发电，以实现能源的高效转化。
二、降低炼钢工序的物料消耗。
（1）降低金属料消耗。通过与先进行业对标，从转炉炉料结构的优化、钢包注余渣的回收利用、全精炼减少合金消耗、铁水捞渣等因素优化控制，降低金属料消耗。
（2）降低石灰消耗。通过对操作人员进行理论培训，调整入炉料结构，优化造渣制度，制定标准化操作模式，降低转炉渣量，同时采用石灰石代替部分石灰等措施，来降低石灰消耗。
三、提高炼钢工序的能源回收和利用
转炉工序回收的能源主要是：转炉煤气和蒸汽，烟气能量的高效转换与回收利用是转炉工序能耗为“负值”的主要途径。
（1）增加煤气回收。1、结合已有设备设施具体情况，采用高效喷雾蒸发冷却塔改造一文和环缝文氏管改造二文的（高效塔文）形式。高效塔文湿法除尘工艺相对于传统0G湿法除尘系统具有节水、节电、运行成本低；维护方便，劳动强度小；系统阻力小（可减少2.5-3kPa），抽风量大；净化效果好，增加转炉煤气回收量等优点。2、在进行煤气回收时通过微差压检测装置和液压伺服装置，对环缝文氏管喉口的开度进行自动调节，使转炉炉口处于0～20Pa左右的微正压状态，用以控制炼钢过程中产生的CO不燃烧或少燃烧，并和转炉降罩吹炼相配合，控制好升、降罩的合理时机，确定最佳回收时限和烟气量控制值，并对OG风机运行参数进行优化，既保证除尘效率又使煤气回收量趋于最大。
（2）增加蒸汽回收利用。在炼钢原有余热锅炉系统的蓄热器位置，新增加一台150m3蓄热器，并增设蒸汽管网，将炼钢的蒸汽并入烧结余热锅炉，实现炼钢蒸汽直接发电。加强炼钢厂转炉锅炉系统维护检修，杜绝蒸汽设备的跑冒现象，并与余热发电系统根据炼钢的生产情况进行及时沟通，以增加炼钢外送蒸汽量（吨钢供汽量80-85kg/t钢），提高蒸汽能源的回收利用。
四、提高生产管理水平，优化工艺流程
炼钢工艺的生产流程是钢铁企业生产组织的关键环节，其生产管理水平和流程的合理优化是实现物流紧密衔接，保证生产流畅、产品质量稳定可靠的重要途径，炼钢生产是一个典型的离散和连续相结合的高温作业生产过程，其特点是生产线长、工序多、设备复杂，对生产的时间、温度、性质、状态均有严格要求与控制、存在多种约束条件等等。针对我公司长期存在生产流程不畅、故障事故多、运行成本高的状况，结合我公司现有装备条件及工艺条件，通过制定温度及成分控制模式，加强职工标准化操作和流程培训，提高职工标准化操作技能，并完善各项作业流程，建立生产时刻表制度，严格要求每个炉次的吹炼时间，准时到达连铸机保证连浇的时间，降低断浇次数，提高生产设备利用率，达到合理高效的钢水加工节奏控制，减少钢水在工序之间的等待，减少钢水热量损失，达到节能降耗。以实现提高对生产节奏的把控，提高生产管理水平。 五、实行全流程保温措施，控制温降。
全流程的保温措施是转钢厂节能的重要基础，并且钢水在加工过程中低温运行有着提高产品质量、减少物料消耗、延长炉衬包衬及设备寿命等诸多好处。我们通过对铁-钢界面（铁水从出铁到入转炉），炼钢内部，钢-轧界面（铸坯从连铸到轧钢加热炉）全流程三个部分的温降情况的详细调查，对各工序时间、降温值、温降速率等数据进行分析，根据分析结果，针对各流程主要温降因素，系统的研究制定铁-钢-轧全流程控制温降措施。
（1）铁-钢界面温降。我公司铁水从出铁到入转炉，总的温降约为150℃。其中高炉出铁过程为主要降温因素，铁水从出铁场出铁毕到入转炉，转运过程为次要降温因素。通过制定各工序的合理用时，机车拉罐数量及配罐方式；增加铁包罐车自动加盖系统以及相应措施达到控制温降的目的。
（2）炼钢内部温降。炼钢内部温降主要包括：出钢过程温降、吹氩过程温降、软吹过程温降、静置和转运过程降温，通过制定各工序的合理用时，增设钢包自动全程加盖系统，减少热周转钢包数量、转炉出钢口改造等措施控制温降。
（3）钢-轧界面温降。通过抓好生产计划的衔接，加强沟通协调以及制定相应管理措施等，以提高铸坯热送率。
六、降低备件及工艺件消耗，降低维修费用。
通过加强设备维护、保养、制定设备操作及工艺操作规范等管理工作，提高设备运转率，减少非正常设备损坏及寿命降低。通过制定备件及工艺件消耗标准，并按岗位进行指标分解，加强修旧利废工作，降低备件及工艺件消耗，优化检修组织，根据生产情况实施分级检修，充分利用内部检修力量，降低维修费用。
2015年已接近尾声，马上将迎来2016年。对于整个钢铁行业来说，又或将是艰难的一年，需求下滑是不可逆的趋势，市场方面钢材价格持续大幅下滑，12月初钢坯价格跌至1480元/吨，根据中钢协统计的62家钢铁生产企业的数据显示，2015年1-10月整体累计亏损351.07亿元，同比由盈利147.75亿元转为亏损，随着钢价的持续下行，造成钢铁企业盈利水平巨幅持续下降，尤其是内陆各钢厂，亏损数量不断增大。面对严峻的钢铁行业形势，各钢铁企业已经采取了包括：降成本，调整产品结构，拓宽销售渠道及销售方式，扩大出口，提高优化生产组织模式等等多种多样的的措施，来应对困难的局面。炼钢厂的节能降耗，是实现钢铁企业降本增效的基础措施和重要手段，节能降耗、降本增效是一项持续改善的系统性工程，我们的能耗及能源利用水平还有较大的改善空间，必须继续加大深度对标挖潜，加强全方位全过程的成本控制，实现节能降本。