园区循环化改造是园区循环化发展的主要手段,邯钢能源管理体系建设、发电

2020-05-07 作者:新浦京   |   浏览(166)

巨大的百米高的烟囱矗立在蓝天白云之下,周边机器轰鸣,烟囱顶端却不见一丝烟雾。  这是思安新能源股份有限公司在酒钢宏兴的一个发电项目,燃料来自钢铁厂冶炼过程中产生的煤气。“以前煤气都是直接对空排放,现在全被收集起来再利用,不仅保护了环境,还产生了可观的经济效益。”一旁的技术人员对上证报记者说。  在去产能及环保核查双重压力下,钢铁企业纷纷节能减排降耗,余热余压发电正成为影响吨钢能源成本的重要因素。中国钢铁工业协会副会长、冶金工业规划研究院院长李新创告诉上证报记者,国内钢铁企业自发电比例目前参差不齐,先进的已达80%至90%以上,差的50%还不到,提升空间还非常大。  值得注意的是,今年以来,虽然钢材价格在上涨,但销售利润率依然很低,企业经营压力未减。通过研发应用先进的节能减排工艺技术,进一步挖掘余热余压发电潜力,尤其是开发低温余热余压,将是钢企未来提高盈利能力的一个重要途径。  一度电便宜0.17元  用“变废为宝”来形容思安新能源再合适不过。  2013年前,酒钢宏兴冶炼过程中产生的高温烟气、煤气等直排空中,火光冲天,臭味刺鼻。“思安新能源进来后,这一现象得到了彻底改观。”嘉峪关思安节能技术有限公司总经理胡志联说,他们先后投资4.18亿元,在酒钢宏兴建设了三个余热余压发电项目。  其中,2 30MW煤气发电项目投资2.01亿元,利用宏兴钢铁高炉富裕放散煤气发电。项目投入运营后,效果非常明显,以前冶炼过程中产生的煤气对空排放不复存在,每年还能自发电4亿多度。  “别小看这4亿多度电,每年可为酒钢宏兴节约几千万元。”胡志联说,根据合作协议,他们所发的电只能供给酒钢宏兴,而且比供电部门卖给企业的每度电要便宜0.17元。  另外两个发电项目同样让酒钢宏兴受益。烧结余热发电项目是利用酒钢宏兴4条烧结生产线余热进行发电,无燃料烧热,不产生二次污染。高炉炉顶煤气余压发电项目,通过回收高炉煤气的压力能和潜热能进行发电,减少了噪声对环境的污染。  酒钢宏兴相关负责人说,酒钢没投一分钱,就不仅解决了环保和能耗问题,还大大降低了用电成本。上述三个余热余压发电项目,年发电量6.5亿度,减少二氧化碳排放30万吨,节约标煤20万吨。目前,在酒钢宏兴类似的正在运转的发电项目还有10多个,企业很好地分享了其中的红利。  目前钢铁企业的自发电主要有三类:一是回收的可燃气体,主要是焦炉、转炉和高炉煤气;二是余热,各工序用于设备、产品冷却的余热及加热炉产生的高热烟气、废气等,如烧结余热、焦炭余热、加热炉烟气余热等;三是余压,如高炉炉顶余压等。  据测算,每提高1个百分点的循环自发电比例,可节省外购电量约21亿度,社会效益和经济效益非常明显。余热余压自发电比例已成为影响钢铁企业吨钢能源成本的重要因素。比如,湘钢,自发电与外购电比例从以前的2:8变为8:2,仅此一项每年降低成本15亿元左右,减少500多万吨碳排放。  自发电比例差距大  知易行难,尤其是向内挖潜进行自发电时。  在一家大型钢铁企业的厂区里,某能源公司负责人李欣(化名)一脸焦灼。面前的电脑显示屏上,一串串数字在不停地跳动,其中一个醒目的红色数字始终徘徊在“3”。  “3代表着钢厂现在输送过来的煤气是每小时3万立方米,而正常值是每小时15万立方米。”李欣说,最近煤气常常供应不足,直接导致发电量大幅减少,极大地降低了发电系统的效能。  而钢铁厂负责人也很焦虑,他们向能源公司提供冶炼过程中产生的煤气,同时接受能源公司用煤气发的电。能源公司发电量减少,他们就要高价从供电公司买电补充。吨钢外购电量差距约200度,影响吨钢能源成本约120元。  李欣认为,煤气供应不足,虽然与钢铁厂几个高炉关停等去产能有关,但主要是钢铁厂生产工序上存在问题,跑冒滴漏现象严重,有的工序上煤气在白白地空烧。  在接受上证报记者采访时,钢铁厂有关负责人坦承一些生产工序上存在着高能耗,公司正在积极整改,但老企业积重难返,一些地方改起来并不容易,需要时间。  而在另外一家大型钢铁厂,李欣的公司建设的煤气发电项目一直满负荷运转。“钢铁厂情况差不多,同样是去产能,这家钢铁厂供给发电系统的煤气始终很充足,而且量还在不断增加,最近还准备再上一台发电机组。”李欣说。  其实,类似的现象在国内不少钢铁企业中存在,以致余热余压自发电比例差距较大。李新创告诉记者,先进的钢铁企业已达80%至90%以上,比如,涟钢、湘钢等,而差的50%还不到。一个主要原因就是企业重视程度不同,有的钢企苦练内功,将挖潜做到极致,有的钢企则动作慢,效率低。  记者注意到,享受到余热余压发电好处的钢企在不断向内挖潜。比如,湖南省的涟钢,最大限度地“吃干榨尽”二次能源,自发电比例一年上一个台阶,目前已高达90%以上,居同行业领先水平。  多家钢企加码自发电  有压力就有动力。  在钢铁去产能和环保升级的双压之下,钢铁企业纷纷节能减排降耗,其中,多个企业巨资加码余热余压发电项目。  定增日前获得证监会审核通过的新钢股份,拟募集17.6亿元,其中12.6亿元用于煤气综合利用高效发电项目。新钢股份目前每年外购电量23.75亿度,自发电比例仅占总用电量的38%。公司表示,募投项目建成后,将利用公司现有的富余高炉煤气发电,公司年均减少外购用电成本约3.76亿元。  南钢股份也在实施高效利用煤气发电项目。根据定增方案,公司拟募集17.9亿元,其中13.3亿元用于高效利用煤气发电项目。公司没有透露企业目前自发电比例,只是表示,近年来通过各种技术革新,工序单耗煤气逐年降低,高炉煤气尚富余约17万Nm3/h,富余转炉煤气超过4万Nm3/h。募投项目建成后,企业每年将减少外购电费5.43亿元。  酒钢宏兴今年9月请专业机构对能源系统进行了诊断,制定了优化和节能规划具体方案。根据方案,公司计划用3年到5年时间,投资21亿元,进行节能项目改造。其中,利用余热余压自发电项目占比较大。  酒钢宏兴相关负责人说,从烧结到炼钢这一段工序来看,目前的自发电比例约58%,后面可开拓的空间很大。比如,煤气发电项目,公司将投入3.1亿元对68个小项目进行技术改造。一旦实施完成,可供发电的煤气将大大增加,预计产生效益2.2亿元。  拥有尖端技术的思安新能源正在助力酒钢宏兴。胡志联告诉记者,他们正在对烧结余热发电系统进行技术改造,改造完成后,发电量将在现有基础上翻倍。  业内人士表示,今年以来,虽然钢材价格不断上涨,但是销售利润率仍然很低,企业经营压力依旧很大,通过研发应用先进的节能减排工艺技术,进一步挖潜增效,仍是企业提高盈利能力的一个重要途径。  低温余热发电待突破  前行之路不平坦。  “高温段余热余压发电,现在技术很成熟,几乎所有的钢铁厂都在涉足,取得的成效也不错,但可挖的潜力有限,再往前走,就必须开发低温段的余热余压。”酒钢宏兴相关负责人说。  酒钢宏兴拥有从采矿、选矿、烧结、焦化到炼铁、炼钢、热轧、冷轧等完整配套的碳钢和不锈钢生产工艺流程,400摄氏度以下的高炉余热、烟道废气等占比60%以上,这一块到目前还没有很好地被利用起来,基本处于浪费状态。  “主要原因还是技术和成本。”该负责人告诉上证报记者,钢铁行业低温段的余热余压比较分散,全部集中起来目前比较困难,甚至得不偿失。尽管如此,酒钢宏兴仍在积极探索尝试,比如,冲渣热水(80至90摄氏度),以前都是废弃的,现在正和西安交大合作,准备利用起来发电,目前项目正施工,有望年底投入使用。  钢铁行业的一些专家向记者表示,近几年,国内钢铁企业在低温余热余压发电方面有了较大进步,但还处于积累经验过程中,要大面积推广实施还需技术上再上一个台阶。  数据显示,国内钢铁企业低温余热余压的市场在5000亿元左右。而国家也是大力扶持,2016年钢铁企业余压余热发电可享受增值税100%即征即退政策,取得的收入按90%缴纳所得税。  显然,未来谁抢占了低温余热余压发电制高点,谁就会成为钢铁行业的最大赢家。

10月21-24日,在武汉召开的“2014年全国冶金能源环保生产技术会”上,与会专家围绕“加强系统能效评估与优化,提高冶金烟气综合净化处理水平,促进钢铁工业清洁生产”这一主题进行了广泛而深入的研讨,国内外多家钢铁企业介绍了其通过创新在节能环保方面取得的先进经验以及多项节能环保技术的研发应用情况。  典型企业推进节能环保水平提升的经验  唐钢为实现资源利用效率高效化、原燃料消耗减量化、可再生资源利用产业化、环境绿色生态化、产品效益最大化,塑造了全新的钢铁工业绿色生态链。唐钢提高能效的主要做法:通过采用干熄焦发电、烧结低温余热发电、大型高炉全干法除尘、炼铁工序降低煤气和蒸汽消耗、改善转炉煤气净化工艺、转炉余热蒸汽发电、辊底式加热炉蓄热节能技术,实施蓄热式钢包烘烤改造及钢包全程加盖改造、热力发电系统的优化改造、能源管控中心建设等,实现技术进步;从做好能源管理“事前控制”、加强“过程控制”、提升能源管理理念、积极开展对标挖潜活动、制定能源成本指标计划等方面,提升能源管理水平。  鞍钢以技术创新驱动企业节能减排深化和升级,采取的主要措施:一是深度实施循环经济模式,节能减排技术创新从单体工艺过程向全流程、全系统的耦合和优化展开;二是创新节能减排项目运行模式,大力推进合同能源管理项目。充分发挥市场资金和技术,推进节能减排项目的实施和生产经营降本增效;以节能减排项目运行模式和技术创新相融合,低成本、高效率地实施节能减排改造项目,保证企业节能环保和降本增效目标实现。以系统节能减排的理念,实施旧石灰窑改造;深化工艺过程效能耦合,低成本、高效循环利用含铁尘泥;搭建产学研平台,深度高效处理焦化废水,创建工程技术项目商业模式;利用市场技术、资金和政策,以合同能源管理机制和模式,开展能效升级改造。  武钢2013年青山本部吨钢综合能耗较2010年下降3.13%;吨钢耗新水较2010年下降4.5%,完成“十二五”进度目标。武钢建立健全节能减排统计、监测和考核三大体系,持续推进股份公司创节能环保一流工作,加快精益转型、促进能效提升,加强余热余能利用设施的运行管理,大力推进主体工序低成本高能效制造技术的研究应用,使能源利用效率和余热余能利用率稳步提高。“十一五”以来,武钢青山本部投入60多亿元,重点建设了煤气-蒸汽联合循环发电机组、干熄焦装置、蓄热式加热炉、高炉煤气余压发电、直流水改循环、污水处理厂、烧结烟气脱硫等30个节能减排项目,确保了各项节能减排指标的完成。  技术研发新进展探讨  节能环保形势的严峻和行业产能过剩的压力迫使企业加快升级改造,突破生存发展桎梏,同时也催发了节能环保技术的自主创新步伐。  烧结烟气循环技术:充分利用烧结烟气的显热和潜热,减少废气排放量,降低环境污染是烧结生产亟待解决的问题。实施烟气循环可减少烟气排放量,降低废气净化装置及运行成本;富集SO2、提高脱硫效率、降解NOx、在高温下热解二恶英、将粉尘吸附并滞留于料层;减少固体燃料消耗和污染物、节约成本;改善烧结料层温度分布、降低上部料层冷却速度、提高烧结成品率及质量。基于风氧平衡的烧结烟气循环技术是新研发的一项节能环保技术。该技术建立了烟气循环烧结技术风氧平衡模型,制定了合理的烟气循环烧结技术方案,设计了合理的循环烟气混合器,研发了负压吸附式循环烟气罩。  利用转炉高温烟气催化热解焦化废水技术:该技术利用转炉冶炼过程中产生的高温烟气的热能,将焦化废水中的有机物成分在一定量的催化剂的作用下进行高温催化闪速热裂解,把焦化废水中的有机物成分热解为单碳或双碳在常温下为气态的碳氢化合物进入转炉煤气中,提高转炉煤气的热值,同时利用焦化废水冷却转炉烟气。包括焦化废水转炉雾化技术、自动化控制技术、焦化废水转炉热解催化技术、转炉除尘蒸发冷壁挂灰防硬化技术、转炉热解焦化废水煤气管网及煤气设备防腐技术等核心技术。  在铁水罐中还原利用含铁尘泥的工艺技术:目前,国内外钢铁企业循环利用冶金尘泥的工艺技术主要有转底炉法、回转窑法、烧结法和竖炉法四种方式。鞍钢结合自身的生产实际,创新实施了在铁水罐中还原利用含铁尘泥的工艺技术。其将压块烘干的尘泥团块投入炼钢厂返回的铁水罐空罐中,利用铁水罐余热来预热还原尘泥中的铁,铁水罐回到高炉盛装铁水过程中利用铁水温度和铁水冲刷搅拌,满足FeO、ZnO还原反应的热力学和动力学条件,实现团块中铁氧化物的还原,锌气化分离;经出铁场的除尘器收集含锌烟尘。尘泥团块还可直接在转炉中替代废钢,实现短流程、低能耗小循环工艺。

来源:河北工人报

钢铁工业是国民经济的重要基础产业,包括采矿、选矿、烧结(球团)、焦化、炼铁、炼钢、轧钢、金属制品及辅料等生产工序。“十一五”期间,钢铁工业取得了巨大成就,粗钢产量由3.5亿吨增加到6.3亿吨,年均增长12.2%。钢材国内市场占有率由92%提高到97%。但近两年,受国内外经济增速放缓、产能过剩和财务成本居高不下等多重因素影响,我国钢铁企业生产经营再次陷入低迷,钢铁工业进入转型升级的“阵痛期”。  目前,从循环经济角度,钢铁工业存在以下三方面问题:  1、能源和环境约束增强。重点钢铁企业烧结、炼铁、炼钢等工序能耗与国际先进水平相比还有一定差距,二次能源回收利用效率有待进一步提高,企业节能减排管理有待完善,成熟的节能减排技术有待进一步系统优化。高炉、转炉煤气干法除尘普及率较低。烧结脱硫尚未普及,绿色低碳工艺技术开发还处于起步阶段,二氧化硫、二氧化碳减排任务艰巨。  2、品种质量亟待升级。我国钢材产品实物质量整体水平仍然不高,只有约30%可以达到国际先进水平。量大面广的热轧螺纹钢筋等品种升级换代缓慢,规范和标准不能适应减量化用钢的要求。产品质量不稳定,下游行业尚不能高效科学使用钢材。少数关键品种钢材仍依赖进口,高强度、耐腐蚀、长寿命、减量化等高性能产品研发和生产技术水平有待进一步提高。  3、自主创新能力不强。重点钢铁企业研发投入只占主营业务收入的1.1%,远低于发达国家3%的水平。多数钢铁企业技术创新体系尚未完全形成,自主创新基础薄弱,缺乏高水平专家带头人才,工艺技术装备和关键品种自主创新成果不多。轧钢过程控制自动化技术和部分关键装备仍然主要依靠引进,非高炉炼铁、近终形连铸轧等前沿技术研发投入不足。  园区循环化改造是园区循环化发展的主要手段,是园区发展到一定程度的必然要求。循环化改造是以提高资源产出率为目标,按照“产业成链、企业成群、物质循环”等方面的要求,通过调整产业结构、优化资源配置和构建循环经济产业链等措施,将园区打造成为“经济快速发展、资源高效利用、环境优美清洁、生态良性循环”的循环经济园区的一种路径。依据赛迪顾问的项目经验,在对以钢铁工业为主导产业的园区进行循环化改造时,应重点从以下三个方面进行:  1、推动余热余压、固体废物和废水资源化利用。应用焦炉、高炉、转炉副产煤气回收利用和烧结、炼铁和炼钢等工序的余热余压发电,开展燃气蒸汽联合循环发电;将转炉渣、含铁尘泥、氧化铁皮回炉烧结,利用高炉渣、转炉渣生产水泥等建材产品;利用焦油、焦炉煤气、粗苯等焦化副产品生产化工产品;建立企业内部水循环系统,对废水进行分质串级循环利用。  2、鼓励钢铁生产系统与社会生活系统循环链接。对于有条件的园区,鼓励钢铁企业利用余热资源为生活建筑供暖供热,利用再生水和海水淡化水等非常规水补充新水。引导钢铁企业建立废钢回收体系,减少对一次矿产资源的依赖。  3、构建钢铁工业循环经济产业链。依托园区内的重点项目,加快园区建设,推动园区钢铁关联衍生及资源综合利用项目开工建设并尽快竣工投产,完成技改项目、干熄焦装置等节能减排项目建设,力争在烧结(球团)烟气脱硫副产物、钢渣等冶金固废无害化和资源化技术产业化等取得突破,形成较完备的焦化、冶炼—副产煤气、余热余压—发电,冶炼—废渣—建材,冶炼—含铁尘泥—烧结,炼焦—焦油、煤气—化工产品,冶炼—钢铁产品—废钢铁—电炉炼钢等产业链。  图 1 钢铁工业循环化改造模式图  资料来源:赛迪顾问整理,2014年4月

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