高炉与非高炉炼铁生产能耗分析（一）
2010-06-02 16:25:26 来源：
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王维兴
(中国金属学会 北京 100711)
2008年全世界高炉生铁产量为94364.7万吨,直接还原铁产量
为5579.5万吨, 直接还原铁产量占全世界生铁产量的5.58%.说明目前生铁生产仍是以高炉流程为主.近年来,高炉炼铁科学技术得到不断发展和完善,使高炉炼铁技术经济指标不断进步.2009年前五个月全国重点钢铁企业高炉燃料比为518kg/t,入炉焦比为374 kg/t,喷煤比为144 kg/t,热风温度为1158度, 入炉矿品位为57.57%,熟料比为91.34%,利用系数为2.599t/m3.d, 高炉炼铁工序能耗为413.30kgce/t.创造出历史最好水平.
近年来,我国炼铁系统能耗不断下降,详见表1.
表1. 全国重点钢铁企业炼铁系统能耗 单位:kgce/t
|
项目 |
焦化
|
烧结
|
球团
|
炼铁
|
|
2006年
|
123.41
|
55.04
|
33.08
|
433.08
|
|
2007年
|
126.25
|
56.70
|
37.33
|
433.21
|
|
2008年
|
119.97
|
56.49
|
30.29
|
427.72
|
|
2009年前5个月
|
115.37
|
55.27
|
31.31
|
413.30
|
太钢高炉有四座(4350,1800,1650,380M3). 2009年前五个月全厂高炉燃料比为478kg/t,入炉焦比为301 kg/t,喷煤比为186 kg/t,热风温度为1218度, 入炉矿品位为59.97%,熟料比为93.94%,利用系数为2.489t/m3.d, 高炉炼铁工序能耗为356.92 kgce/t.这说我国高炉炼铁技术水平已达到国际先进水平,充分显示出高炉炼铁工艺的先进性.
据国际钢铁协会统计,2008年全世界直接还原铁产量为6850万吨,其中气基产量为5090万吨,占总产量的74.3%,(其中:Midrex为3080万吨,HyI为1760万吨,其他为110万吨),煤基产量为1760万吨,占总产量的25.7%.增长速度最快的是印度(2015万吨),伊朗(739万吨),委内瑞拉(714万吨),墨西哥(594万吨),阿根廷(461万吨),沙特(453万吨)等国. 全世界直接还原铁产量的增长,一方面是国际钢铁市场需求增长的拉动,另一方面是直接还原铁生产工艺的技术进步也发挥了作用.
一.高炉炼铁系统的能耗分析
1.2009年前五个月全国重点钢铁企业高炉炼铁系统的能耗分析
焦化工序:
焦化工序能耗为115.37kgce/t,焦比为374kg/t.冶炼1吨生铁消耗的能耗为115.37Χ0.374=43.148 kgce/t.
烧结工序:
烧结工序能耗为55.27kgce/t, 冶炼1吨生铁消耗的烧结为1256.025 kg/t(冶炼1吨生铁矿耗按1674.70 kg/t,炉料结构中烧结矿配比为75%).冶炼1吨生铁消耗的烧结工序能耗为55.27x1.256=69.42 kgce/t.
球团工序:
球团工序能耗为31.31kgce/t, 冶炼1吨生铁消耗的球团为418.67 kg/t(冶炼1吨生铁矿耗按1674.70 kg/t,炉料结构中球团矿配比为25%)冶炼1吨生铁消耗的烧结工序能耗为31.31Χ0.41867=13.108 kgce/t.
炼铁工序能耗为413.30kgce/t.
冶炼1吨生铁消耗炼铁系统的能耗为:
43.148kgce/t+69.42 kgce/t+13.108 kgce/t+413.30kgce/t=538.976
kgce/t.
结论:按2009年前五个月全国重点钢铁各工序能耗值进行计算得出冶炼1吨生铁消耗炼铁系统的能耗为538.976 kgce/t.
2.2009年前五个月太钢炼铁系统的能耗计算
焦化工序:
烧结焦化工序能耗为63.42kgce/t,焦比为301kg/t.冶炼1吨生铁消耗的能耗为63.42Χ0.301=19.089kgce/t.
烧结工序:
烧结工序能耗为48.07kgce/t, 冶炼1吨生铁消耗的烧结为1256.025 kg/t(冶炼1吨生铁矿耗按1674.70 kg/t,炉料结构中烧结矿配比为75%).冶炼1吨生铁消耗的烧结工序能耗为48.07x1.256=60.375 kgce/t.
球团工序:
球团工序能耗为316.90kgce/t, 冶炼1吨生铁消耗的球团为418.67 kg/t(冶炼1吨生铁矿耗按1674.70 kg/t,炉料结构中球团矿配比为25%)冶炼1吨生铁消耗的烧结工序能耗为16.90Χ0.41867=7.075kgce/t.
炼铁工序能耗为356.92kgce/t.
冶炼1吨生铁消耗炼铁系统的能耗为:
19.089kgce/t+60.375kgce/t+7.075 kgce/t+356.92kgce/t=443.459
kgce/t.
结论: 按2009年前五个月太原钢铁公司各工序能耗值进行计算得出冶炼1吨生铁消耗炼铁系统的能耗为443.459 kgce/t.
3. 国外一些先进的钢铁企业高炉炼铁系统的能耗
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2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2 2005年浦项制铁和光阳厂炼铁有关能耗指标
|
项目 |
工序能耗 Kgce/t
|
入炉焦比Kgce/t
|
炉料结构 %
|
||||
|
|
烧结
|
焦化
|
炼铁
|
|
烧结比
|
球团比
|
块矿比
|
|
浦项
|
66
|
129.7
|
462.5
|
494.7
|
76.4
|
7.8
|
15.8
|
|
光阳
|
57.4
|
131.9
|
441.1
|
492.1
|
70.9
|
11.1
|
18.0
|
二.非高炉炼铁能耗分析
1.气基铁矿石直接还原铁工艺
⑴神户制钢Midrix接还原工艺是以天然气为还原剂,在900度经过重整为90%~92%的(CO+H2).产量最大的是墨西哥的Megsmod厂,一套装置年产DRI量176万吨.每生产1吨含金属铁93%,含硫2%的DRI能源消耗见表3.
表3 Midrix能耗消耗
|
|
冷态DRI
|
热态DRI
|
HBI
|
|
天然气netGcai
|
2.25
|
2.30
|
2.35
|
|
电力kwh
|
95
|
95
|
115
|
|
氧气Nm3
|
12
|
12
|
12
|
|
水m3
|
12
|
12
|
15
|
⑵墨西哥的HYIII
2006年HYISa的母公司Techit宣布和Danidli公司建设名为
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