中科院《钢铁生产工艺流程和节能减排》
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过程工业在国民经济中的重要性
我国工业部门约70%为过程工业，对GDP的贡献约为1/6
过程工业能耗
中国工业年能源消耗总量：约为20亿t标准煤 冶金和化工行业占工业用能的50% 钢铁工业消耗：高于3亿t标准煤，占消耗量的15％
世界钢铁产量
450 400 350 300 250 200 150 100 50 0
日本的四阶段：公害---能源---地球变暖--循环社会 （<1970) (<1980) (<2000) (>2000) 中国所处阶段：主要处在第一阶段，但四个阶段的内容已交织在 一起干（中国特色）。
新形势
国家发改委：2020年无法维系国民经济发展。 中国1亿美元GDP耗能12.03万吨标准煤，大约是日本的7.20倍、 德国的5.62倍、美国的3.52倍、印度的1.18倍、世界平均水平的 3.28倍。 （1）节能减排的内容和形式都进入了全新阶段和层次。 （2）中国钢铁已经成为世界气候变化的重要内容（国际压力）。 （3）节能和减排遇到越来越大的国内压力（问责制等）。 （4）节能减排的技术开发跟不上需求（创新，投入，人才等）。 （5）节能减排的难度和投资越来越大（尘-SO2-NOx-DIOXIN）。 （6）中国钢铁工业能源消耗和污染排放在增加（产量，深加工） （7）国际资源和能源获取的难度和成本增加。 （8）产品出口限制将增加。 （9）对人才的知识面要求宽和创新能力要求更高了。 （10）正在用约30年时间完成发达国家约300年的工业化过程。 （11）金融危机类似现象还会出现，如何应对今后的危机?
新的节能减排新方法：
1）源头低碳减排方法 改进工艺-设备-原料 目前很多节能减排的方法多是采用“末端治理“（“过程 后”）方法，事实证明，“源头治理“（“过程前”）和“过程 治理”（“过程中”）方法是另一种好的低碳减排方法，在不少 行业已经取得了很好的效果。
2）科学用能 低碳减排光靠“技术”是不够的，光面对”能源“是不够的， 很重要的是还需要“工艺”低碳减排。不改进工艺就很难实现大 的“低碳减排”目标。 “按质用能，温度对口，梯级利用，能尽其用” 钢铁厂煤气质量排序：焦炉煤气、转炉煤气、高炉煤气。 焦炉煤气利用的新思考。
介绍几项节能技术： A．干法熄焦技术（CDQ) 直接节能： 焦炉的红焦炭（950～1050℃）的显热=总热量35～40％，可 回收该显热的80％，吨焦可产生3.9Mpa的蒸汽0.45t（可达 0.6t）。 间接节能： 干熄焦的焦炭质量得到提高，成本降低吗，可节水0.38t/t焦； 高炉使用干熄焦炭可降低焦比2％，产量提高1％。 效益分析和德国人观点（CSQ)。 新一代CDQ在发展中。
中国钢铁工 业能耗状况
项目 重点企业平 均 国内先进 国际先进
综合能耗 (tce/t钢) 0.74 0.675 0.655(日 本平均 2004)
可比能耗 (tce/t钢) 0.71 0.656 /
焦化 (tce/t) 0.142 0.09 0.095
烧结 (tce/t) 0.065 0.055 0.051
工信部《钢铁水泥节能减排指导意见》2010-3-19 3月18日公布《2010年工业节能和综合利用工作 要点》完成产能淘汰任务。 李毅中部长：要跨行业利用资能。 深入推进能效对标达标，钢铁，有色，化工，建 材四个行业为突破口。 对能耗万吨标煤的重点用能企业，实施能源利用 状况报告制度。 层层实施节能问责制。
发达国家环保经历的几个阶段： 第一阶段：可见污染物治理(黑烟、黑水、固废） 第二阶段：SO2、NOx 等治理 第三阶段：CO2、Dioxin、重金属等治理（地球变暖） 第四阶段：综合治理(生态法:一揽子解决环境、能源、资源、经 济、社会和发展的方法，建立本来的联系，非单纯环 保问题，建立多种工业群的系统，源头治理）。
3）“大系统节能”=跨行业节能
“循环经济”方法（工业生态方法），鼓励跨行业、跨企业 以及工业与社会结合的作法。如钢铁行业的低温余热较难用于钢 铁流程，此余热冬天可用于社会的取暖、夏天用于制冷，或提供 给其他工业做能源（如：干燥、油漆烘烤等需要中低温的行业）， 将是一种跨行业用能的好方法。 4） 理论节能 （1）热力学节能 : 第二定律--能源转换环节多损失大。 （2）流体力学节能 : 快速搅拌、纳米流体、流动优化、 能源输送效率问题。 （3）传热学节能: 节能材料、协调加热等
热值：800Kcal/m3
150kg煤粉 空气 1000kg铁
节能措施分类
直接节能：直接减少能源介质消耗、降低的能耗。 间接节能：合理化产品结构、能源结构（中国目前以煤为主）、 工艺结构、减少物耗、提高产品性能和寿命等。 . （1）工艺节能 : （2）管理节能 : （3）技术节能 :
炼铁 (tce/t) 0.457 / 0.438
转炉 (tce/t) 0.036 0.0027 0.0088
电炉 (tce/t) 0.201 / 0.198
我国钢铁工业节能减排现状
我国钢铁企业年排放： 13.6万t烟尘， 41万t,工业
粉尘65万t；
钢铁工业CO2排放： CO2排放量占全国的15% 除电力外，CO2排放最大的行业
1.《钢铁工业节能减排技术清单》（共计71大类137项技术） 2.《钢铁行业节能技术筛选与评估》 国家支撑项目 3. 欧盟钢铁工业最佳技术BAT 等。
①国家发改委、科技部《中国节能技术政策大纲》 工业是当前节能潜力最大的领域。 九个行业是节能的重点: 钢铁、有色金属、煤炭、电力、石油石化、化工、建材、纺 织及造纸等（重中之重）。 ②工信部《钢铁、水泥节能减排指导意见》 2010-3-19 2010年4月底公布落后产能企业名单。 ③工信部《2010年工业节能和综合利用工作要点》2010-3-18 2010节能7% 固废利用提高1.5%，完成产能淘汰任务。 以钢铁，有色，化工，建材四个行业为突破口。 对能耗万吨标煤的重点用能企业，实施能源利用状况报告制度。 ④国家发改委《中国资源综合利用技术政策大纲》；钢铁内容 多。2010 ⑤《国务院办公厅关于进一步加大节能减排力度加快钢铁工业 结构调整的若干意见》：强化钢铁工业节能减排，淘汰落后产 能，大力实施技术创新和技术改造。另EMC—能源合同管理。
Russia
Ukraine
China
Japan
India
USA
Korea
Brasil
Italy
0
过程工业用能效率
过程工业能源利用效率普遍较低 我国钢铁行业余能平均回收率约为30%，国内先进水平约为40%，而国外先 进水平达50%，现有技术可达68%左右，未来可达80%
据统计：我国每1亿美元GDP约耗能12.03万吨标准煤，大约是日本的7.20倍、德国的 5.62倍、美国的3.52倍、印度的1.18倍、世界平均水平的3.28倍
节能减排的新方法、新技术
节能的新方法：不光技术节能。 (1)管理节能 (2)工艺节能 (3)技术节能 管理节能: 与国外的主要差别之一。 通过现代化管理，建立严密的节能工作制度和实施细则， 设立监管机构（如能源管理中心），实现所制订的节能目标. 钢铁企业能源中心的工作内容是；监测、控制、调整、故障 分析诊断、能源平衡等，能源中心的建设可以节能5％。
D. 新的燃烧技术
(1)采用蓄热式高效高温空气燃烧技术可节能10％以上。 (2)热风炉采用空气、煤气双预热可从实现使用低热值高炉 煤气，高炉可实现1200℃以上高风温，节约大量焦炭消耗。 (3)轧钢加热炉采用双预热燃烧技术可使轧钢工序能耗降低 20㎏ce／t。
(4)富氧燃烧技术。
பைடு நூலகம்
Electric Arc Furnace Rolling Mill
Slab
Bloom
Continuous casting
Billet
Graduate School of Frontier Sciences
钢铁冶金能源主要消耗于炼铁系统，约占2/3
500kg煤
煤气：30%CO-20%CO2-N2
350kg焦 1600kg 烧结矿 1600矿 100kg煤
E. 烧结矿余热发电技术
*用空气冷却热烧结矿，产生的高温空气可在余热锅炉中产生 高压和中压蒸汽并用其发电；对于300㎡烧结机可配置12500KW的 电站，蒸汽压力4Kpa,，温度在425℃。 *低温空气可以用于热风烧结，可降低烧结能耗10㎏ce／t。 热力学节能：减少能源转换环节。： 余热—锅炉（蒸汽）---汽轮机---发电机 — 上网 余热余能利用的最佳方法：直接利用余热余能。 25%
B. 高炉顶煤气压差发电技术（TRT)
TRT一般每吨生铁可发20～40度电（最高可达54度电）。采 用干法除尘，可提高发电量30％左右。煤气温度每提高10℃，发 电提高3％。 高炉鼓风能耗约占炼铁工序能耗10％～15％，采用TRT装置 可回收高炉鼓风机能量的30％左右，可降低炼铁工序能耗11～18 ㎏ce／t。 炉顶压力大于120Kpa的高炉均应当有TRT装置。 C.转炉负能炼钢技术 目前转炉炼钢每吨钢可回收转炉煤气100m³ /t钢（热值）， 煤气显热回收蒸汽90㎏／t钢，并使回收的热能得到充分利用就 可发实现负能炼钢。国外大型转炉基本上均是负能炼钢运行。
钢铁生产工艺流程
ron & Steelmaking Process
Ironmaking Steelmaking
Steel
Coke
Iron Ore Lime stone Pig Iron Blast Furnace Scrap
LD Converter
Electric Arc Furnace Rolling Mill
钢铁工业的节能减排在我国节能减排工作中具有举足
轻重的作用。
与世界先进水平相比：吨钢可比能耗高10%，能源 费用占生产成本的比重高10个百分点。 排放方面：对NOx、SO2的排放目前基本没有采 取处理措施。 发达国家粉尘排放标准已降到30－20 mg/Nm3，而我国粉尘排放标准为50 －100 mg/Nm3等。
Slab
Bloom
Continuous casting
Billet
Iron & Steelmaking Process
Ironmaking Steelmaking
Steel
Coke
Iron Ore Lime stone Pig Iron Blast Furnace Scrap
LD Converter
国外压力：
* 国际铁矿石每年价格迅速上升; * 国内市场钢铁产品价格的疲软; * 国内对钢铁工业能耗指标和环保排放指标要求 的日益提高; * 国外提出的类似“绿色贸易壁垒”的舆论: * UN哥本哈根气候变化会议，对能耗高的工业 给予了很大压力。 国内外的压力成了中国钢铁工业提高水平和效率 的一个动力，钢铁公司已经开始采取大量节能减 排和降低成本的措施。
工艺节能
全新工艺
更新“工艺结构“和“能源结构”可以节能。如采取以下 措施： 高炉喷煤比（省略焦化工序），以煤代焦） 增加球团比（与烧结产品比较，球团能耗低） 连铸工艺（简化工艺） 薄板坯连铸连轧（简化工艺） 钢坯热装热送 直接轧制技术（简化工艺） 短流程电炉生产工艺
技术节能
新形势
国家要求节能，但钢铁工业能耗仍在增加：虽然吨钢能耗在降低， 但钢铁产量一直在上升，加上钢铁深加工的产品越来越多，深加 工的道次越来越多，节能-环保设备增加，能耗随之增加。 国家明确规定十一五期间（2006—2010年）全国节能20%， 十二五期间（2011-2015年）国家将继续节能18%。
UK Germany USA CIS China Japan Korea
1980
1982
1984
1986
1988
1990
1992
1994
1996
1998
2000
2002
2004
2006
World Steel Production (1.３４ billion ton)
500
400
300
200
100
Germany
我国工业部门约70%为过程工业，对GDP的贡献约为1/6
过程工业能耗
中国工业年能源消耗总量：约为20亿t标准煤 冶金和化工行业占工业用能的50% 钢铁工业消耗：高于3亿t标准煤，占消耗量的15％
世界钢铁产量
450 400 350 300 250 200 150 100 50 0
日本的四阶段：公害---能源---地球变暖--循环社会 （<1970) (<1980) (<2000) (>2000) 中国所处阶段：主要处在第一阶段，但四个阶段的内容已交织在 一起干（中国特色）。
新形势
国家发改委：2020年无法维系国民经济发展。 中国1亿美元GDP耗能12.03万吨标准煤，大约是日本的7.20倍、 德国的5.62倍、美国的3.52倍、印度的1.18倍、世界平均水平的 3.28倍。 （1）节能减排的内容和形式都进入了全新阶段和层次。 （2）中国钢铁已经成为世界气候变化的重要内容（国际压力）。 （3）节能和减排遇到越来越大的国内压力（问责制等）。 （4）节能减排的技术开发跟不上需求（创新，投入，人才等）。 （5）节能减排的难度和投资越来越大（尘-SO2-NOx-DIOXIN）。 （6）中国钢铁工业能源消耗和污染排放在增加（产量，深加工） （7）国际资源和能源获取的难度和成本增加。 （8）产品出口限制将增加。 （9）对人才的知识面要求宽和创新能力要求更高了。 （10）正在用约30年时间完成发达国家约300年的工业化过程。 （11）金融危机类似现象还会出现，如何应对今后的危机?
新的节能减排新方法：
1）源头低碳减排方法 改进工艺-设备-原料 目前很多节能减排的方法多是采用“末端治理“（“过程 后”）方法，事实证明，“源头治理“（“过程前”）和“过程 治理”（“过程中”）方法是另一种好的低碳减排方法，在不少 行业已经取得了很好的效果。
2）科学用能 低碳减排光靠“技术”是不够的，光面对”能源“是不够的， 很重要的是还需要“工艺”低碳减排。不改进工艺就很难实现大 的“低碳减排”目标。 “按质用能，温度对口，梯级利用，能尽其用” 钢铁厂煤气质量排序：焦炉煤气、转炉煤气、高炉煤气。 焦炉煤气利用的新思考。
介绍几项节能技术： A．干法熄焦技术（CDQ) 直接节能： 焦炉的红焦炭（950～1050℃）的显热=总热量35～40％，可 回收该显热的80％，吨焦可产生3.9Mpa的蒸汽0.45t（可达 0.6t）。 间接节能： 干熄焦的焦炭质量得到提高，成本降低吗，可节水0.38t/t焦； 高炉使用干熄焦炭可降低焦比2％，产量提高1％。 效益分析和德国人观点（CSQ)。 新一代CDQ在发展中。
中国钢铁工 业能耗状况
项目 重点企业平 均 国内先进 国际先进
综合能耗 (tce/t钢) 0.74 0.675 0.655(日 本平均 2004)
可比能耗 (tce/t钢) 0.71 0.656 /
焦化 (tce/t) 0.142 0.09 0.095
烧结 (tce/t) 0.065 0.055 0.051
工信部《钢铁水泥节能减排指导意见》2010-3-19 3月18日公布《2010年工业节能和综合利用工作 要点》完成产能淘汰任务。 李毅中部长：要跨行业利用资能。 深入推进能效对标达标，钢铁，有色，化工，建 材四个行业为突破口。 对能耗万吨标煤的重点用能企业，实施能源利用 状况报告制度。 层层实施节能问责制。
发达国家环保经历的几个阶段： 第一阶段：可见污染物治理(黑烟、黑水、固废） 第二阶段：SO2、NOx 等治理 第三阶段：CO2、Dioxin、重金属等治理（地球变暖） 第四阶段：综合治理(生态法:一揽子解决环境、能源、资源、经 济、社会和发展的方法，建立本来的联系，非单纯环 保问题，建立多种工业群的系统，源头治理）。
3）“大系统节能”=跨行业节能
“循环经济”方法（工业生态方法），鼓励跨行业、跨企业 以及工业与社会结合的作法。如钢铁行业的低温余热较难用于钢 铁流程，此余热冬天可用于社会的取暖、夏天用于制冷，或提供 给其他工业做能源（如：干燥、油漆烘烤等需要中低温的行业）， 将是一种跨行业用能的好方法。 4） 理论节能 （1）热力学节能 : 第二定律--能源转换环节多损失大。 （2）流体力学节能 : 快速搅拌、纳米流体、流动优化、 能源输送效率问题。 （3）传热学节能: 节能材料、协调加热等
热值：800Kcal/m3
150kg煤粉 空气 1000kg铁
节能措施分类
直接节能：直接减少能源介质消耗、降低的能耗。 间接节能：合理化产品结构、能源结构（中国目前以煤为主）、 工艺结构、减少物耗、提高产品性能和寿命等。 . （1）工艺节能 : （2）管理节能 : （3）技术节能 :
炼铁 (tce/t) 0.457 / 0.438
转炉 (tce/t) 0.036 0.0027 0.0088
电炉 (tce/t) 0.201 / 0.198
我国钢铁工业节能减排现状
我国钢铁企业年排放： 13.6万t烟尘， 41万t,工业
粉尘65万t；
钢铁工业CO2排放： CO2排放量占全国的15% 除电力外，CO2排放最大的行业
1.《钢铁工业节能减排技术清单》（共计71大类137项技术） 2.《钢铁行业节能技术筛选与评估》 国家支撑项目 3. 欧盟钢铁工业最佳技术BAT 等。
①国家发改委、科技部《中国节能技术政策大纲》 工业是当前节能潜力最大的领域。 九个行业是节能的重点: 钢铁、有色金属、煤炭、电力、石油石化、化工、建材、纺 织及造纸等（重中之重）。 ②工信部《钢铁、水泥节能减排指导意见》 2010-3-19 2010年4月底公布落后产能企业名单。 ③工信部《2010年工业节能和综合利用工作要点》2010-3-18 2010节能7% 固废利用提高1.5%，完成产能淘汰任务。 以钢铁，有色，化工，建材四个行业为突破口。 对能耗万吨标煤的重点用能企业，实施能源利用状况报告制度。 ④国家发改委《中国资源综合利用技术政策大纲》；钢铁内容 多。2010 ⑤《国务院办公厅关于进一步加大节能减排力度加快钢铁工业 结构调整的若干意见》：强化钢铁工业节能减排，淘汰落后产 能，大力实施技术创新和技术改造。另EMC—能源合同管理。
Russia
Ukraine
China
Japan
India
USA
Korea
Brasil
Italy
0
过程工业用能效率
过程工业能源利用效率普遍较低 我国钢铁行业余能平均回收率约为30%，国内先进水平约为40%，而国外先 进水平达50%，现有技术可达68%左右，未来可达80%
据统计：我国每1亿美元GDP约耗能12.03万吨标准煤，大约是日本的7.20倍、德国的 5.62倍、美国的3.52倍、印度的1.18倍、世界平均水平的3.28倍
节能减排的新方法、新技术
节能的新方法：不光技术节能。 (1)管理节能 (2)工艺节能 (3)技术节能 管理节能: 与国外的主要差别之一。 通过现代化管理，建立严密的节能工作制度和实施细则， 设立监管机构（如能源管理中心），实现所制订的节能目标. 钢铁企业能源中心的工作内容是；监测、控制、调整、故障 分析诊断、能源平衡等，能源中心的建设可以节能5％。
D. 新的燃烧技术
(1)采用蓄热式高效高温空气燃烧技术可节能10％以上。 (2)热风炉采用空气、煤气双预热可从实现使用低热值高炉 煤气，高炉可实现1200℃以上高风温，节约大量焦炭消耗。 (3)轧钢加热炉采用双预热燃烧技术可使轧钢工序能耗降低 20㎏ce／t。
(4)富氧燃烧技术。
பைடு நூலகம்
Electric Arc Furnace Rolling Mill
Slab
Bloom
Continuous casting
Billet
Graduate School of Frontier Sciences
钢铁冶金能源主要消耗于炼铁系统，约占2/3
500kg煤
煤气：30%CO-20%CO2-N2
350kg焦 1600kg 烧结矿 1600矿 100kg煤
E. 烧结矿余热发电技术
*用空气冷却热烧结矿，产生的高温空气可在余热锅炉中产生 高压和中压蒸汽并用其发电；对于300㎡烧结机可配置12500KW的 电站，蒸汽压力4Kpa,，温度在425℃。 *低温空气可以用于热风烧结，可降低烧结能耗10㎏ce／t。 热力学节能：减少能源转换环节。： 余热—锅炉（蒸汽）---汽轮机---发电机 — 上网 余热余能利用的最佳方法：直接利用余热余能。 25%
B. 高炉顶煤气压差发电技术（TRT)
TRT一般每吨生铁可发20～40度电（最高可达54度电）。采 用干法除尘，可提高发电量30％左右。煤气温度每提高10℃，发 电提高3％。 高炉鼓风能耗约占炼铁工序能耗10％～15％，采用TRT装置 可回收高炉鼓风机能量的30％左右，可降低炼铁工序能耗11～18 ㎏ce／t。 炉顶压力大于120Kpa的高炉均应当有TRT装置。 C.转炉负能炼钢技术 目前转炉炼钢每吨钢可回收转炉煤气100m³ /t钢（热值）， 煤气显热回收蒸汽90㎏／t钢，并使回收的热能得到充分利用就 可发实现负能炼钢。国外大型转炉基本上均是负能炼钢运行。
钢铁生产工艺流程
ron & Steelmaking Process
Ironmaking Steelmaking
Steel
Coke
Iron Ore Lime stone Pig Iron Blast Furnace Scrap
LD Converter
Electric Arc Furnace Rolling Mill
钢铁工业的节能减排在我国节能减排工作中具有举足
轻重的作用。
与世界先进水平相比：吨钢可比能耗高10%，能源 费用占生产成本的比重高10个百分点。 排放方面：对NOx、SO2的排放目前基本没有采 取处理措施。 发达国家粉尘排放标准已降到30－20 mg/Nm3，而我国粉尘排放标准为50 －100 mg/Nm3等。
Slab
Bloom
Continuous casting
Billet
Iron & Steelmaking Process
Ironmaking Steelmaking
Steel
Coke
Iron Ore Lime stone Pig Iron Blast Furnace Scrap
LD Converter
国外压力：
* 国际铁矿石每年价格迅速上升; * 国内市场钢铁产品价格的疲软; * 国内对钢铁工业能耗指标和环保排放指标要求 的日益提高; * 国外提出的类似“绿色贸易壁垒”的舆论: * UN哥本哈根气候变化会议，对能耗高的工业 给予了很大压力。 国内外的压力成了中国钢铁工业提高水平和效率 的一个动力，钢铁公司已经开始采取大量节能减 排和降低成本的措施。
工艺节能
全新工艺
更新“工艺结构“和“能源结构”可以节能。如采取以下 措施： 高炉喷煤比（省略焦化工序），以煤代焦） 增加球团比（与烧结产品比较，球团能耗低） 连铸工艺（简化工艺） 薄板坯连铸连轧（简化工艺） 钢坯热装热送 直接轧制技术（简化工艺） 短流程电炉生产工艺
技术节能
新形势
国家要求节能，但钢铁工业能耗仍在增加：虽然吨钢能耗在降低， 但钢铁产量一直在上升，加上钢铁深加工的产品越来越多，深加 工的道次越来越多，节能-环保设备增加，能耗随之增加。 国家明确规定十一五期间（2006—2010年）全国节能20%， 十二五期间（2011-2015年）国家将继续节能18%。
UK Germany USA CIS China Japan Korea
1980
1982
1984
1986
1988
1990
1992
1994
1996
1998
2000
2002
2004
2006
World Steel Production (1.３４ billion ton)
500
400
300
200
100
Germany