鋼鐵是人類不可或缺的主要材料之一，由于能夠循環(huán)使用，其本身是綠色材料。和其他材料一樣，鋼鐵產(chǎn)品在生產(chǎn)制造過程中需要消耗大量能量，因此，鋼鐵產(chǎn)品又是高耗能產(chǎn)品。到目前為止，還未發(fā)現(xiàn)哪一種材料在制備過程中不消耗能量，不對環(huán)境產(chǎn)生壞的影響。就金屬材料而言，鋼鐵產(chǎn)品生產(chǎn)過程中單位能耗較小，對環(huán)境的影響也相對較小。一種材料是否為高能耗產(chǎn)品，取決于其生產(chǎn)過程中的能耗是否遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于理論需要能耗。考慮到生產(chǎn)過程中各個(gè)工序的極限能耗(最低工序能耗)，高能耗產(chǎn)品可定義為：實(shí)際生產(chǎn)能耗/理論計(jì)算能耗≥1.5。節(jié)能新技術(shù)的目標(biāo)就是將鋼鐵生產(chǎn)的實(shí)際能耗降到2倍左右的理論計(jì)算能耗值。

節(jié)能技術(shù)是一個(gè)寬泛的概念，貫穿于鋼鐵生產(chǎn)流程，不是一個(gè)具體領(lǐng)域。根據(jù)節(jié)能方式內(nèi)涵，節(jié)能技術(shù)可分為4個(gè)大類：提高用能效率、系統(tǒng)熱過程精度控制、末端余熱回收和能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化。在鋼鐵生產(chǎn)中，提高用能效率包括3個(gè)方面：電能效率(風(fēng)機(jī)、軋機(jī)、管道輸送)、機(jī)械能效率(物件消耗)和熱效率(鐵水、鋼水溫降、工業(yè)爐)，直接涉及到工序(工藝)過程;系統(tǒng)熱過程精確控制在于滿足產(chǎn)品工藝要求，提高產(chǎn)品性能，生產(chǎn)出100%合格產(chǎn)品;末端余熱回收是對不得不排放的熱量進(jìn)行回收，例如熱焦炭、熱的燒結(jié)礦、熱煙氣等攜帶的熱量;而能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化側(cè)重于用能成本最低化。在一個(gè)工序內(nèi)，這四大類又相互聯(lián)系著。本文就鋼鐵生產(chǎn)全流程中余熱回收、工序變革及工業(yè)爐節(jié)能等方面提出了需要開發(fā)的新技術(shù)。

末端余熱回收與利用技術(shù)

鋼鐵生產(chǎn)全流程尚未得到有效回收的高品位余熱有焦?fàn)t荒煤氣余熱、電爐煙氣余熱、轉(zhuǎn)爐煤氣余熱、熱態(tài)鐵渣余熱、熱態(tài)鋼渣余熱。

焦?fàn)t荒煤氣溫度500℃～800℃，噸煤產(chǎn)氣量300m3～350m3，每個(gè)上升管產(chǎn)氣500m3/h左右，每座焦?fàn)t有50多個(gè)上升管。雖然每個(gè)上升管中荒煤氣的量和溫度發(fā)生周期性變化，但所有上升管組合起來就形成連續(xù)的高溫?zé)嵩矗@在全流程未回收的高品位余熱中是最好的。國內(nèi)許多鋼廠相繼開展了這方面的技術(shù)開發(fā)。其難點(diǎn)在于焦油的腐蝕與黏結(jié)，以及余熱回收后的荒煤氣必須回到現(xiàn)有的集氣管。寶鋼正在進(jìn)行這方面的技術(shù)開發(fā)，研究了耐焦油腐蝕的材料特性和高溫下不與焦油潤濕的涂層材料，其效果有待中試結(jié)果。

電爐煙氣攜帶了電爐能耗約30%的熱量。電爐煙氣溫度和流量呈間歇性周期變化，這給余熱回收帶來很大難度。在20世紀(jì)90年代，以電爐煙氣預(yù)熱廢鋼技術(shù)為主，熱量就近利用，效率高。但預(yù)熱廢鋼后煙氣溫度在200℃～500℃區(qū)間停留時(shí)間長，導(dǎo)致二?f英和呋喃重新合成;另外對已有的電爐，預(yù)熱廢鋼系統(tǒng)在現(xiàn)場改造工作量大，實(shí)施難度大，使得預(yù)熱廢鋼技術(shù)受阻。以蒸汽的形式回收電爐煙氣余熱技術(shù)受到重視。

將煙氣熱源的間歇性轉(zhuǎn)換為準(zhǔn)連續(xù)性，是解決電爐煙氣余熱回收難題的一個(gè)有效方法。附圖為產(chǎn)生干蒸汽的電爐煙氣蓄熱室緩沖熱源系統(tǒng)示意圖。從第四孔排放的煙氣經(jīng)汽化冷卻煙道后進(jìn)入沉降室。在沉降室入口配置阻塵格柵，對大顆粒粉塵及可燃顆粒進(jìn)行粗濾。在沉降室內(nèi)布置蓄熱格子磚，一方面阻擋大顆粒粉塵，另一方面存放煙氣顯熱。當(dāng)煙氣溫度高時(shí)，格子磚吸收熱量;煙氣溫度低時(shí)，格子磚放出熱量。這樣可將煙氣溫度維持在500℃～700℃，使得余熱鍋爐能夠連續(xù)產(chǎn)生干蒸汽。

轉(zhuǎn)爐煤氣進(jìn)入除塵系統(tǒng)時(shí)的溫度約800℃～900℃。無論是干法除塵(LT)還是濕法除塵(OG)，均采用冷卻水將煙氣溫度降到170℃左右，煤氣顯熱沒有回收。制約轉(zhuǎn)爐煤氣顯熱回收的關(guān)鍵是粉塵量大、CO泄漏，目前尚未有可行的余熱回收技術(shù)。

熔融高爐渣顯然回收受制于高爐出渣間歇性和冷卻速度對渣子性能的影響，這方面技術(shù)開發(fā)正處于實(shí)驗(yàn)室研究階段。

工序(工藝)過程節(jié)能技術(shù)

要大幅度降低全流程工序能耗，必須對現(xiàn)有工序進(jìn)行大的變革。

豎式清潔燒結(jié)技術(shù)。燒結(jié)過程的能量消耗主要為風(fēng)機(jī)電耗，占燒結(jié)工序電耗的70%～80%。現(xiàn)有燒結(jié)機(jī)巨大風(fēng)量的需求以及大的漏風(fēng)量，使得主風(fēng)機(jī)能耗居高不下。巨大的風(fēng)量又使得后續(xù)脫硫脫硝能耗大幅上升，同時(shí)大大增加了環(huán)境負(fù)荷。采用立式連續(xù)燒結(jié)工藝有可能大幅度降低燒結(jié)過程能耗，同時(shí)，可大幅度降低脫硫脫硝能耗成本和降低環(huán)境負(fù)荷。

混合料經(jīng)上部排料系統(tǒng)用燒嘴點(diǎn)燃后進(jìn)入循環(huán)移動(dòng)的豎式排料系統(tǒng)，在豎式排料區(qū)上部的燒結(jié)區(qū)進(jìn)行穩(wěn)定的燒結(jié)過程，礦料點(diǎn)燃后點(diǎn)火燒嘴關(guān)閉。燒結(jié)過程需要的風(fēng)量由兩側(cè)鼓風(fēng)機(jī)鼓入，經(jīng)上部排風(fēng)機(jī)排出后去余熱回收鍋爐和脫硫脫硝系統(tǒng)。燒結(jié)后的燒結(jié)料經(jīng)循環(huán)移動(dòng)的豎式排料系統(tǒng)送到循環(huán)水平排料系統(tǒng)，進(jìn)一步被冷卻到出料溫度排出燒結(jié)系統(tǒng)。

連鑄與熱軋低能耗連接技術(shù)。全流程節(jié)能潛力最大的環(huán)節(jié)在于連鑄坯熱送熱裝，而制約熱裝率的關(guān)鍵是無缺陷坯生產(chǎn)技術(shù)。