钢铁行业节能方向和途径课件

一、钢铁材料的特点
强度、变形、断裂
热特性
综合性能
电磁、光学性能 耐腐蚀性 耐磨性 疲劳性能 密度 弹性 蠕变
生物学的性能
9.4 8.9 7.3 7.0 4.4 2.1 2.1 0.8
0.0
5.0
10.0
21.6 20.1 16.3
15.0
20.0
25.0
对钢铁材料在性能上评价（总分100）
钢/铁
玻璃
❖ 钢铁工业也是高污染工业，我国按行业污染排放量计，占 工业污染负荷的10%左右，位居34位。（化工、电力、 有色、钢铁）
二、钢铁工业节能潜力巨大
• 环境资源问题所面临的国际压力，钢铁工 业作为高耗能行业，必将是国家重点调整 的行业。
• 怎么调整？？ • 节能、环保、安全三手段 • 《钢铁企业规范条件》 • 节能是必然选择
纸
铝
塑料
10
33 27
55 45
各种材料的回收利用率（%）
铁的循环
中国 美国 日本
电炉钢比% ～15% ～50% ～35%
主要原因 钢产量高速增长 钢产量曾大幅下降 钢产量已稳定30年
问题（中国）： （1） “电炉热” （2） 废钢质量
预测： 钢产量相对稳定后，废钢将逐渐充足，电炉钢比上升
钢铁材料对国民经济的重要性
与社会协调发展——钢铁工业的生存许可证
21世纪，中国钢铁工业有市场需求，但是： ? 能不能生产，能不能发展，不仅仅决定于有无
需求，有无利润，而在于社会让不让你生产！ ? 关键是生产产不产生污染？污染治理后是否还
对社会和人民生活带来有害影响？ ? 不与社会相容，钢厂就要关门。公共财政对钢
铁的支持将会集中于对社会协调发展的适应。 （如首钢）
三、节能原理
（1）关于热力学定律
❖ 热力学第一定律——能量守恒定律（无条件）
“当任何一种形式的能量转换为另一种形式的能量时， 总量保持不变”
说明能量在转换时数量上是守恒的 问题：没有区分不同形式的能量在质量上的差别
❖ 热力学第二定律——能量转换定律（有条件）
“当任何一种形式的能量转换为另一种形式的能量时， 其可用能（质量）只能降低，不能提高”
1、冶金企业节能减排取得成效，但潜力依然巨大 1990年到2000年11年间，中国钢产量翻了近一番，
钢铁工业总能耗只增加了31％；第九、十两个五 年计划下降了20％以上，国内一些先进的大型钢 铁联合企业已达到或接近世界先进水平。 • 目前，我国钢铁企业吨钢综合能耗与国外先进水 平相比，差距在10%以上。 • 日本钢铁产品中能源成本仅占14%，而中国钢铁 产品成本中能源的费用已达30%以上。
再说远点，人类发展经历了石器时代、青铜器时代和 铁器时代，铁器的出现是人类现代文明的先驱。
回顾18世纪产业革命，钢铁材料的生产能力是世界各 国实现工业化绝对必要的先决条件，是重工业、制造业、 农业和社会基础设施建设的重要原材料。世界经济界、 科学界一致认为，没有钢铁就没有工业化。在后工业化 社会，钢铁材料依然占全部金属材料的90%以上。
（Anergy）—不能够转变为有用功的那部分能量， 即无效能、无用功。
例如：机械能、电能全是 ， ＝0； 自然环境的热能以及从环境输入、输出的热能 全为 ， ＝0。
❖ 第三类—完全没有转换能力的能量 例：处于环境状态下的大气、海洋、岩石等所具有的内能和焓，虽然
它们具有相当数量的能量，在技术上却无法转变为功。 低级能，是只有数量而无质量的无序能量。
（3）能量中的“ ”与“ ” 任何能量E都由 Ex和 An两部分组成，即：
E= Ex+ An
（Exergy）—环境条件下能够完全地连续地转化为 任何一种其它形式的能量，即可用能、可用功。
钢铁是经济发展、社会进步和国家安全最 重要的基础材料之一；是国民经济最重要的基 础产业之一。是实现新型工业化的必选材料。
2002年我国目前人均钢产量141kg/人·年， 首次超过世界平均水平(138kg/人·年). 但发达国 家人均钢产量500～1000kg。
过去100年美国的工业化建设总共用了70—80亿吨。
二、钢铁工业节能潜力巨大
• 中国粗钢产量从1996年突破1亿吨开始，已 连续十多年稳居世界第一，2008年粗钢产 量达到了5亿吨，占世界粗钢产量的38.33 ％；2009年粗钢产量达到5.72亿吨；2012 年粗钢产量达到7.17亿吨；2013年上半年 累计生产粗钢3.9亿吨。
二、钢铁工业节能潜力巨大
说明了能量在转换时在质量上是贬值的 能量转换具有的方向性或不可逆性
（2）能量的分类
根据能量转换难易程度，能量可划分为三类：
❖ 第一类—可以不受限制地完全转换的能量。 例：电能、机械能、位能(水力)、动能(风力)等功量(以作功方式传递的
能量) 高级能，完全有序运动的能量，其数量与质量是统一的。
❖ 第二类—具有部分转换能力的能量 例：热能、物质内能、焓等热量（以传热方式传递的能量） 中级能，无序的能量可以部分地转变为有序运动的能量。 “热能不可能连续地全部转变为机械能，机械能却可全部转变为热能”。 数量和质量是不统一的。
2、大中型企业吨钢可比能耗（指标分解）与国外的差距
工序名称
工序能耗（kgce/t产品）
发达 国家
中国 差距
钢比系数(t/t)
发达 国家
中国
差距
吨钢可比能耗差距（kgce/t钢）
工序能 耗方面
钢比系 数方面
合计
烧结
57 65
+8 1.04 1.334 +0.294 +13;27.4
炼铁
464 457
-7 0.731 0.861 +0.13
-6.0
+60.3
+54.3
转炉炼钢
17.9 36 +18.1 0.749 0.842 +0.093 +15.2
+1.6
+16.8
电炉炼钢
198.6 201 +2.4 0.243 0.163 -0.08
+0.4
-15.9
-15.5
轧钢*
152.2 89 -63.2 0.853 0.92 +0.067 -58.1
“其他”
52 89 +37
吨钢能耗差距（包括轧钢工序能耗）
-0.9
吨钢能耗差距（不包括轧钢工序能耗）
+57.2
+10.1
+72.9 +62.8
-48.0 +37 +72
120.0
二、钢铁工业节能潜力巨大
❖ 钢铁工业是能源消耗的大户，约占我国总能耗的15%，工 业能耗的23%，但只生产了全国14%的GDP；全国万元 产值能耗为1.16t标煤，冶金全行业则消耗5.8t标煤