国内外高炉炼铁系统的能耗分析

国内外高炉炼铁系统的能耗分析

炼铁系统的能耗占钢铁联合企业总能耗70%，

吨铁产生1.5 tco2, 3.08kgso2, 50mg粉尘, 95%的二恶英, 约350kg/t的炉渣。

1、根据中国钢铁工业协会2007年发布的全国重点钢铁企业有关能耗数据来进行分析，有关人士总结了重点钢铁企业高炉每生产一吨铁的能耗状况：

焦化工序的工序能耗为123.11kgce/t，高炉炼铁入炉焦比为392kg/t。由此得出，冶炼一吨铁水，焦化工序的能源消耗为123.11kgce/t × 0.392t/t = 48.26kgce/t。

烧结工序的工序能耗为55.21kgce/t，高炉炼铁的炉料结构为烧结矿78.28%、球团矿13.91%、块矿7.81%。冶炼一吨铁水需要消耗1.672吨含铁原料，则需要的烧结量为1.672t × 78.28% = 1.3088t。由此得出冶炼一吨铁水，烧结工序的能耗为55.21kgce × 1.3088t = 2.25 kgce/t。

球团工序的工序能耗为33.08kgce/t，冶炼一吨铁水需要球团量为1.672t × 13.91% = 0.2325t。由此得出冶炼一吨铁水，球团工序所消耗的能源为33.08kgce/t × 0.2325t =

7.69kgce/t。

炼铁工序能耗为428.16kgce/t，生产一吨铁水，炼铁系统总能耗为48.26kgce/t（焦化）+ 72.25kgce/t（烧结）+ 7.69kgce/t（球团）+ 426.84kgce/t（炼铁）= 555.04kgce/t。

2、按照上述计算方法，我们计算了2007年一季度宝山钢铁股份公司4号高炉（4747m³）生产一吨铁的能耗：21.81kgce/t（焦化）+ 62.31kgce/t（烧结）+ 4.60kgce/t（球团）+ 381.22kgce/t（炼铁）= 469.94kgce/t。

据了解，国外一些先进的钢铁企业采用高炉炼铁的能耗指标也在不断进步。表1是2005年韩国浦项制铁和光阳厂焦化、烧结等有关能耗指标。

由表可得，2005年浦项制铁焦化工序能耗为129.7kgce/t × 0.4947t/t = 64.16kgce/t，光阳厂为131.9kgce/t × 0.4921t/t = 64.90kgce/t；韩国高炉炼铁矿耗在1.60t/t左右，浦项制铁烧结能耗为1.60 × 76.4% × 66kgce/t = 80.67kgce/t，光阳厂烧结能耗为1.60 × 70.9% ×57.4kgce/t = 65.11kgce/t；韩国球团矿全为进口，暂不记入能耗。最终将各项指标汇总可得，浦项制铁炼铁系统能耗为64.16kgce/t + 80.67kgce/t + 426.5kgce/t = 607.33kgce/t，光阳厂炼铁系统能耗为64.90kgce/t + 65.11kgce/t + 441.1kgce/t = 571.11kgce/t。2005年德国蒂

森钢铁公司的焦化工序能耗为75.1kgce/t，烧结工序能耗为58kgce/t，炼铁工序能耗为

426kgce/t，由此推算出其炼铁系统的能耗低于600kgce/t。

表1 2005年浦项制铁盒光阳厂炼铁有关能耗指标

表2 全国重点钢铁企业能耗对比（单位Kgce/t）

从表2可看出，我国重点钢铁企业炼铁系统能耗在降低，说明我国炼铁系统技术在不断进步，不断完善，有较强的生命力。

非高炉炼铁系统的能耗分析

目前，非高炉炼铁工序在一些工业发达国家已经应用了一段时期，其中，主要的非高炉炼铁系统在生产中的实际能耗情况如下：

南非COREX工艺——该系统生产需要约20%的焦炭（最低可达13%的焦炭），炉料中尚有约20%的球团，冶炼所消耗的燃料比约为1050kg/t左右，扣除部分煤气回收后其工序能耗为595kgce/t~609kgce/t。

韩国浦项FINEX工艺——浦项产能为150万吨/年的FINEX系统目前正处于调试阶段，相关数据尚未透露，现已运行4年的80万吨/年FINEX（日产达2300吨，燃料比在

740kg/t~750kg/t）设备进行分析。浦项FINEX生产需要10%左右焦炭、块煤和喷吹煤粉，煤比为250kg/t~280kg/t。FINEX的煤气可进行循环利用（脱出CO2后），可使煤比约降低100kg/t。

澳大利亚Hismelt工艺——2006年年底，澳大利亚Hismelt工艺在实际生产中的煤耗为900kg/t，尚需要有1200℃的高风温作保障，其电耗为350kWh/t。而2006年我国重点钢铁企业吨铁电耗仅为67.67kWh/t，焦比为395 kg/t。

高热值煤气回收利用率低是非高炉炼铁能耗高的“瓶颈”

2007年，我国重点钢铁企业的烧结、炼铁工序能耗与2006年相比进一步降低，炼铁生产部分工序能耗指标见表2。

2007年，全国重点钢铁企业高炉炼铁燃料比是529kg/t，浦项FINEX燃料比是

740kg/t~750kg/t，澳大利亚Hismelt的煤耗在900kg/t（尚需1200℃风温和350kWh/t的电力）。这说明目前非高炉炼铁的能耗高于高炉冶炼生产工艺。

从2006年开始我国电力折标准煤系数从0.404kgce/kWh调为0.1229kgce/kWh，是我国钢铁工业能耗值下降较多，与国外炼铁能耗水平的不可比性增加。2007年，全国重点钢铁企业炼铁系统的能耗为555.03kgce/t。2007年1季度宝山钢铁股份公司炼铁系统的能耗为469.94kgce/t。2005年，韩国浦项和光阳炼铁公司炼铁系统的能耗为607.22kgce/t和622.11kgce/t。通过高炉和非高炉炼铁能耗的对比可以看出，以目前的水平，宝钢的炼铁系统能耗低于非高炉炼铁工艺的能耗，韩国浦项制铁和光阳厂炼铁系统能耗略高于南非COREX的能耗，但低于FINEX和Hismelt的能耗。

非高炉炼铁工艺的能耗高主要问题是大量高热值煤气如合科学合理充分利用。煤气去发电的能源利用率只有32%——42%，在能源利用率和成本核算上是不合适的，且增加较大投资和运行费。

我国一些企业拟采用煤造气，建设直接还原生产线。煤造气在技术上是过关了，但是在能源利用率和成本核算上是不合适的。富余煤气去发电的能源利用率只有32%——42%，在总能耗上是降不下来，成本上升，经济上要亏本。

经分析可得出，目前非高炉炼铁工艺的能耗高于高炉炼铁流程的主要原因有两个方面：一个是非高炉炼铁生产过程要产生大量的高热值煤气，这些热值煤气在回收利用方面还有待进一步加强；另一个是非高炉炼铁对于铁矿石的还原大多数是直接还原（吸热反应），而高炉炼铁大多数是间接还原（放热反应）。

所以，从能源利用效率来讲，高炉炼铁能耗暂时是优于非高炉炼铁的。但是随着科学技术的不断完善，非高炉炼铁技术也会取得新的进展，得到不断的完善。从长远出发，一旦非高炉炼铁在短流程优势得以充分发挥的同时，又在能耗降低方面取得突破性进展，其发展前景会更加广阔。