钢铁厂能源

钢铁生产需用的能源，种类繁多，主要有以下几种：①煤。其中有炼焦煤，用于炼制焦炭，供高炉冶炼使用，副产焦炉煤气。烟煤、无烟煤用于高炉喷吹，用作加热炉、锅炉的燃料。②燃料油。用作平炉、加热炉的燃料和高炉喷吹燃料。冶金工厂常用的燃料油是重油、减压渣油、裂化渣油，有时也加混一部分柴油或轻质油。使用时应注意化学成分，发热值和物理性能（包括粘度、比重、比热、凝固点、闪点、燃点等）。③轻柴油。用于须严格控制加热温度的加热炉。④天然气。发热值高，含杂质少是冶金工业的一种理想燃料。主要成分是甲烷、乙烷、丙烷等低级烃类，另外还含有一定数量的氮、二氧化碳等惰性气体，有的还含有硫化氢及氦等稀有气体。天然气可作为高发热值煤气单独使用，也可与其他煤气混合使用,用作平炉、加热炉等的燃料,也可用作高炉喷吹的燃料。⑤液化石油气。用途同天然气，但多作后备能源。⑥高炉煤气。用作高炉热风炉、焦炉、加热炉和锅炉的燃料。高炉煤气发热量低，多与焦炉煤气混合使用。⑦焦炉煤气。用作焦炉本身和加热炉等的燃料，也可作民用燃料。⑧转炉煤气。国外虽普遍安装回收转炉煤气的设备，但因经济原因，多数工厂把回收煤气燃烧放散，未加利用。日本的钢铁厂已把回收的煤气加以利用，中国有的钢铁厂也进行回收利用。转炉煤气常与其他煤气混合使用。⑨发生炉煤气。在钢铁厂中，如果高炉煤气和焦炉煤气不足，可用发生炉煤气补充。发生炉煤气是固体燃料（如烟煤、无烟煤或焦炭）在煤气发生炉中与氧化剂(常用的是空气和水蒸气的混合物)相互作用产生的气体燃料。发生炉煤气主要用于轧钢加热炉、炼钢平炉。要求煤气燃烧温度高或火焰黑度大的用户(如某些加热炉和平炉)可就近制造发生炉热煤气使用。一般用炉则用经过净化的冷煤气。⑩电力。既作为电热，如用于炼钢电炉、热处理炉等，也作为动力，如用于轧钢机、鼓风机、水泵以及其他机械的电机传动。(11)蒸汽。既作为热源用于采暖、加热，也作为动力源，驱动蒸汽轮机带动鼓风机，还用于煤气管道的吹扫，高炉炉顶的密封等。(12)压缩空气。多用作自动控制的动力源和气动装置，也用于高炉喷吹燃料。

能源使用 能源的选用，因情况而异，主要原则是：①应能在要求的期间内按质、按量、按时供应；②应能满足工艺技术要求;③经济合理,即能源费用在产品成本中占合理的比例。钢铁生产的能耗与许多因素有关，为研究分析这些因素的综合影响，采用“吨钢能耗”指标。其含义为：从焦化、烧结到轧制成成品为止，配套生产每吨粗钢所消耗的能量。单位是吨标准煤/吨粗钢（标准煤按每公斤发热值为7000千卡计算）。综合吨钢能耗的计算，包括炼钢本工序的能耗，炼钢用各项原料（如生铁、废钢、石灰）和相继工序(如连铸、轧钢)的相应能耗以及钢铁企业内辅助生产部门（如采矿、选矿、耐火材料、机修等）的有关能耗。

为了便于各企业间相互对比，中国把只包括炼焦、烧结、球团、炼铁、炼钢、轧钢等主要生产工序和厂内运输的能耗规定为吨钢可比能耗。也就是说，指标内不包括企业内辅助生产部门的能耗。

吨钢能耗和各工序能耗与工艺流程、原料条件、设备条件、操作水平、设备维修水平有关，还与全厂的管理水平有关。因此吨钢能耗是一个钢铁厂的主观和客观因素的反映。任何一个因素的变化，都会引起吨钢能耗的增减。70年代世界主要工业国的平均吨钢能耗都在 1吨标准煤以下。中国80年代初，重点企业吨钢可比能耗平均为1.2吨标准煤。

投入钢铁厂的能量，一部分为有效利用，另一部分则以不同形式，如热烟气、冷却水、高温炉渣、炉壁散热等形式损失掉。如采取余热利用措施，可以降低吨钢能耗。能量有效利用的部分所占的比重，各钢铁厂相差甚大，一般只有总输入能量的30～40%。70年代先进的钢铁厂可达到50%左右，可见钢铁厂的余热利用的潜力很大。图1

节能技术 钢铁厂生产工艺复杂，使用能源种类繁多。为了节约能源，首先必须充分理解能源结构的实际组成，了解输入能量、副产能量、损失能量以及每一生产过程的确切的热平衡，以便确定生产各种产品的单位能耗，并找出每一生产过程中的能量损失原因。还需要对操作所得的实际数值和技术计算值加以对比，并评价有关节能的基本因素，从而制定切实可行的节能规划。钢铁厂的节能途径，主要有下列三个方面：

改进生产工艺 有效利用能源的途径之一是生产方法和各个生产过程的工艺改革。例如：改用氧气顶吹转炉炼钢代替平炉炼钢可以大量降低炼钢工序能耗。炼钢多用废钢作原料,降低铁钢比,可以大幅度降低能耗。高炉炼铁提高矿石入炉品位，每提高含铁量1%，生产1吨生铁一般可降低焦比 5～10公斤。另一重要途径是改善热工制度，通过提高燃烧效率，掌握合适温度等来促进能源的有效利用。例如：使用氧量计控制最优的燃料空气比，使用计算机控制各种燃烧炉和板坯在较低温度下出炉等。

降低能源损失 生产流程的合理化是降低能源损失的关键，这方面包括：减少生产工序，把多工序的工艺直接连接起来或者改变为连续高速的生产工艺。主要技术措施举例如下：①增加连铸生产的比例。连铸和初轧相比，每吨钢约可节能量 0.15×10千卡，即节能65%。②采用热锭装入均热炉。在热锭温度为800℃,热锭率为95～98%的条件下吨钢热耗可降至 (0.14～0.16)×10千卡/吨。③热板坯直接装入加热炉。连铸或轧成的坯料于热态装入加热炉，可节能(0.05～0.1)×10千卡/吨。④扩大直接轧制的范围，取消中间加热的方法。

回收损失的能量 钢铁联合企业生产过程中损失的能量一般约占总输入能量的66%，其中废气占13%，冷却水占 16%，固体显热占13%，散热损失占 24%。设法回收损失的能量加以利用，是节能潜力很大的一个方面。例如：①板坯冷却锅炉。板坯离开板坯轧机时具有0.16×10千卡/吨的显热。安装板坯冷却锅炉设备,节约的能量约为板坯生产过程消耗总能量的25%。②干法熄焦。每干熄1吨焦约可回收0.36×10千卡热量，还能提高焦炭质量，减少环境污染。③回收热风炉废气的显热。利用热风炉废气显热，预热燃烧用的空气，可节约大量热能。④直接利用高温炉排气的显热。把温度高达900℃ 的冶金炉排气送到炉温较低的干燥炉里作为热源。⑤汽化冷却。汽化冷却法已在高炉、转炉、加热炉等方面得到广泛应用。冷却用水量只需水冷时的1～2%。⑥采用废热锅炉回收冶金炉废气显热。许多冶金炉废气温度较高，采用废热锅炉可以回收大量废气显热，用以生产蒸汽或其他形式的热介质。⑦降低副产煤气的放散率。高炉煤气、焦炉煤气、转炉煤气等，有时放散烧去。主要产钢国家的高炉和焦炉煤气的放散率都控制在3%以下。此外，高压高炉煤气膨胀涡轮机发电也有发展。

为了合理使用和节约能源，现代化的钢铁厂设有一个能源中心，对全厂能源进行集中管理。

参考书目

A Technological Study on Energy in the Steel >Industry,International Iron & Steel Institute,Brussels,1976.2100433B

内容介绍

《钢铁厂设计原理》上册以高炉炼铁车间设计及炼铁车间设备结构、工作原理、设计计算和设备选型为主要内容，还编入了炼铁原料加工车间设计概论、钢铁厂设计概论及钢铁厂厂房建筑概论。《钢铁厂设计原理》下册将叙述炼钢车间设计原理及其他内容。本书系高等学校钢铁冶金专业教材。通过教学，使学生了解钢铁厂设计基本知识，掌握钢铁厂主要设备工作原理、设计计算与设备选型。

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1856年后，出现了转炉炼钢等大规模炼钢技术，钢铁产量激增；到19世纪后期，逐渐形成规模巨大的钢铁联合企业，钢铁厂的厂房建筑便具有自己的特点。19世纪末，中国在湖北建立第一座钢铁厂──汉阳铁厂。20世纪50年代以来，中国开始自行设计、建造年产百万吨以上的钢铁联合企业。厂址选择和总平面布置　选择钢铁厂厂址，应根据运输条件，尽量接近原料产地或市场，并有充足的能源、水源供应。厂区的总平面布置应根据工艺流程、运输手段和当地的实际情况。生产作业线应避免交叉，力求短捷。能源供应、给水排水、仓储、运输、机电维修，以及行政管理、生活福利、环境保护等有关建筑要统筹规划，全面安排。在考虑厂区和生活区同城市的关系时，应注意解决环境污染等问题。设计要点　钢铁厂主要车间大都为热加工车间，多采用单层厂房（见工业建筑），厂房高、面积大、跨度大、厂房内的吊车起重量大，操作频繁。例如纯氧顶吹转炉车间的多层跨间高度可达60～70米，大型轧钢车间的钢坯库跨度可达42米，跨数有多达10个连跨，横向长度达200米以上；火车由厂房侧面驶入车间，所需柱距为30～42米，300吨左右转炉柱距为28～36米，350吨转炉炼钢注锭吊车的起重量达530/115/30吨。钢铁厂主要车间大部分采用钢结构，也有采用钢筋混凝土结构的。因此，在厂房设计中，对屋顶、天窗、墙体和建筑防护等方面要作重点考虑。①屋顶。炼铁、炼钢、轧钢车间的屋顶，按坡度可分为三种。第一种是1/2至1/3的大坡度屋顶，美国、加拿大、法国、英国、意大利等采用较多。这种屋顶空间大而有利于通风、散热、排水，且不易积灰；但屋顶占据空间过大，建多跨、连跨厂房比较困难，不便于施工维修；有天沟时易漏水，如设横向天窗，避风性能较差。第二种是坡度为1/5至1/6的中等坡度屋顶，大多采用小尺寸的压型钢板或铝合金板作屋面。这种屋顶克服了大坡度屋顶的缺陷，节约材料，布置灵活；但存在着积灰问题；单坡也不宜过长，否则中间要增加排水点。第三种是坡度为1/10、1/20、1/50的小坡度屋顶，大多采用小尺寸压型钢板或铝合金板以及卷材屋面，日本、联邦德国、苏联、中国等许多国家采用最多。小坡度可以最大限度地采用外排水，避免由于天沟漏水所引起的各种事故，而且外形整齐，构造简化，便于施工维修，节省投资（见图）。②天窗。主要功能是通风散热。玻璃天窗易损、易污，已逐步为带挡雨板的通风天窗加局部固定采光带或采光罩所代替，天窗的设置应根据工艺的安排、热源的位置和特点、天窗的性能等来确定，并考虑有足够的通风面积和避风要求。为加强热源区的排放效果，避免热量任意扩散，可设排气罩和抽风机。③墙体。墙体材料的发展趋势是轻质、大型化、预制装配化，并有耐火、防水、保温、隔热等性能和良好的外观。墙体的形式可根据车间特点和地区条件，采取封闭式、敞开式、半敞开式。进风洞口标高应尽量降低，以取得良好的通风效果。敞开式的进风洞口应考虑防雨措施；封闭式的进风洞口则采用垂悬窗较多。在许多国家，采光洞口的材料都采用透明或半透明的塑料或玻璃钢取代玻璃，以减少污染，便于清洗，防止破碎。④建筑防护。对受热温度达100℃以上的钢筋混凝土构件，以及直接受到火焰或熔渣喷溅的部位，都应采取隔热保护措施。轧钢车间酸洗间、充电间、油库等存在液相腐蚀和气相腐蚀，均应遵照防腐蚀规程进行建筑设计。此外，钢铁厂主要车间内部及其附近的大气中含有大量腐蚀性气体和金属氧化物粉尘，这些物质与水蒸气混合后具有酸性或碱性腐蚀作用，在采用薄壁钢结构时应有防护涂层。钢铁厂建筑还要妥善处理撞击、振动、噪声的影响，以及由于大面积地面超载和锻锤连续冲击而引起的地基不均匀沉陷等问题。 2100433B

2018年11月15日，合肥钢铁厂列入第二批国家工业遗产名单。