(三)高爐的節(jié)能監(jiān)測(cè)

1.高爐的節(jié)能技術(shù)

當(dāng)今應(yīng)用于高爐的節(jié)能技術(shù)主要有高爐煤氣余壓發(fā)電、高爐富氧噴煤技術(shù)、低熱值煤氣燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)、高爐爐渣余熱回收等。

(1)高爐煤氣余壓發(fā)電(TRT)。TRT技術(shù)，是國(guó)際公認(rèn)的鋼鐵企業(yè)重大能量回收裝置。現(xiàn)代高爐爐頂壓力高達(dá)0.15～0.25MPa，溫度約200℃，因而爐頂煤氣中存在有大量物理能。TRT發(fā)電裝置是利用高爐爐頂煤氣的壓力和溫度，推動(dòng)汽輪機(jī)旋轉(zhuǎn)做功，驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電的裝置，如圖4-19所示。TRT裝置包括汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)兩大部分，在煤氣減壓閥前把煤氣引入膨脹機(jī)，把壓力能和熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能并驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。在運(yùn)行良好的情況下，噸鐵回收電力約30～54kWh，可滿足高爐鼓風(fēng)機(jī)電耗的30%，實(shí)質(zhì)上回收了原來(lái)在減壓閥中浪費(fèi)的能量。如果高爐煤氣采用干法除塵，發(fā)電量還可以增加30%左右。

TRT裝置是不需要添加或使用任何能源、燃料的發(fā)電設(shè)備，發(fā)電成本低，可回收高爐鼓風(fēng)機(jī)所消耗能量的25%～50%，是目前發(fā)電設(shè)備(核能、水利、火力)中投資最低，見(jiàn)效最快，低投入，高產(chǎn)出的節(jié)能環(huán)保設(shè)備。同時(shí)，高爐煤氣減壓過(guò)程中產(chǎn)生的噪聲由原來(lái)采用減壓閥組的110～140dB降低到80dB以下，具有很大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

(2)高爐富氧噴煤技術(shù)。高爐熱風(fēng)溫度是影響煉鐵工序能耗的重要因素之一，高爐風(fēng)溫每提高100℃，高爐噴煤比大約提高20～40kg/t，焦比降低15～30kg/t。通過(guò)在高爐冶煉過(guò)程中噴人大量的煤粉并結(jié)合適量的富氧，達(dá)到節(jié)能降焦、提高產(chǎn)量、降低生產(chǎn)成本和減少污染的目的。焦化工序能耗是142kg/t，噴吹It煤粉可以減少0.8t的焦，還可以減少煉焦消耗的100kg/t;另外，煤的價(jià)格是焦的一半左右，可以帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

(3)高爐燃?xì)?mdash;—蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電(CCPP)。低熱值煤氣燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)是將煤氣與空氣壓縮到1.5～2.2MPa，在壓力燃燒室內(nèi)燃燒，高溫高壓煙氣直接在燃?xì)馔钙?GT)內(nèi)膨脹做功并帶動(dòng)空氣壓縮機(jī)(AC)與發(fā)電機(jī)(GE)完成燃機(jī)的單循環(huán)發(fā)電。燃?xì)馔钙綌偝鰺煔鉁囟纫话憧稍?00℃以上，余熱利用可提高系統(tǒng)效率，再用余熱鍋爐(HRSG)生產(chǎn)中壓蒸汽，并用蒸汽輪機(jī)(ST)發(fā)電。蒸汽輪機(jī)發(fā)電是燃機(jī)發(fā)電的補(bǔ)充，并完成聯(lián)合循環(huán)。CCPP的鍋爐和汽輪機(jī)都可以外供蒸汽，聯(lián)合循環(huán)可以靈活組成熱電聯(lián)產(chǎn)的工廠。在CCPP系統(tǒng)中還有一個(gè)煤氣壓縮機(jī)(GC)單元，特別在低熱值煤氣發(fā)電中，煤氣壓縮機(jī)比較大。眾所周知，余熱鍋爐加蒸汽輪機(jī)發(fā)電是常規(guī)技術(shù)，所以CCPP技術(shù)核心是燃?xì)廨啓C(jī)，燃?xì)廨啓C(jī)一般是透平空氣壓縮機(jī)、燃燒器與燃?xì)馔钙綑C(jī)組合的總稱(CCPP)，總的熱效率能提高到43%～46%。CCPP裝置由于具有效率高、造價(jià)低、省水、建設(shè)周期短、啟動(dòng)快等一系列優(yōu)點(diǎn)，在世界各國(guó)電力行業(yè)中應(yīng)用相當(dāng)廣泛。CCPP流程圖如圖4-20所示。

(4)高壓操作。爐頂壓力大于0.03MPa為常壓操作，高于0.03MPa為高壓操作。高爐采用高壓操作后，爐內(nèi)煤氣流速降低，從而減小煤氣通過(guò)料柱的阻力;高壓后，如果維持高壓前煤氣通過(guò)料柱的阻力，則可以增加產(chǎn)量。

(5)提高風(fēng)溫。提高風(fēng)溫是降低焦比的重要手段，一般而言，熱風(fēng)溫度提高100℃，可使焦比降低35kg/t，目前風(fēng)溫的先進(jìn)水平達(dá)1350～1450℃。我國(guó)目前平均水平為1100℃左右，先進(jìn)的企業(yè)可達(dá)1250℃。

2.高爐的節(jié)能監(jiān)測(cè)

(1)熱風(fēng)溫度。人爐熱風(fēng)帶入的物理熱是高爐所需熱量的重要來(lái)源，也是影響高爐焦炭淌耗量的重要因素，熱風(fēng)溫度的提高實(shí)際上是用品位較低的高爐煤氣去置換較高的焦炭，從而降低高爐煉鐵總的焦炭消耗量;此外，在檢測(cè)入爐熱風(fēng)溫度同時(shí)檢測(cè)高爐熱風(fēng)爐總管上的鼓風(fēng)爐預(yù)熱溫度，可以檢測(cè)人爐熱風(fēng)經(jīng)熱風(fēng)管道和圍管后的溫度損失。熱風(fēng)溫度可在風(fēng)口中插入耐熱鋼管，用熱電偶進(jìn)行測(cè)量。

(2)爐頂煤氣中CO2含量。提高爐頂煤氣CO2含量就是提高了煤氣利用率，使得爐內(nèi)燃燒得到更充分的利用，煉鐵焦比下降。

節(jié)能監(jiān)測(cè)中所分析的高爐爐頂煤氣應(yīng)是混合煤氣，煤氣的取樣點(diǎn)不應(yīng)設(shè)在煤氣上升管上，而應(yīng)該在煤氣下降管上。在實(shí)際檢測(cè)中，可以使用現(xiàn)場(chǎng)煤氣取樣孔或取樣管，若取樣管的位置在重力除塵器之前也是允許的。煤氣取樣后應(yīng)立即分析其CO2含量，一般可使用奧氏氣體分析儀，若有條件可用氣相色譜儀或紅外氣體分析儀，一般爐子操作好的，CO2應(yīng)達(dá)到15%以上。

(3)爐頂煤氣溫度。爐頂溫度是指爐頂煤氣的溫度，它的數(shù)值直接表示了爐內(nèi)熱交換狀況的好壞，也表示了煤氣帶出高爐的物理熱的大小，是一個(gè)比較重要的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目。

一般鋼鐵企業(yè)的煉鐵高爐內(nèi)都有測(cè)定爐頂溫度的儀表，節(jié)能監(jiān)測(cè)中可以利用。只要現(xiàn)場(chǎng)儀表符合精度要求，且在檢定周期內(nèi)，可直接讀取作為監(jiān)測(cè)值。使用熱電偶測(cè)定時(shí)注意不要使用淘汰型號(hào)，所用二次儀表的有效位數(shù)應(yīng)與分度表相適應(yīng)。

(4)高爐煉鐵工序能耗。高爐煉鐵工序能耗是高爐煉鐵生產(chǎn)綜合性能指標(biāo)，它是煉鐵生產(chǎn)設(shè)備狀況、操作水平、原燃料條件的綜合反映，是節(jié)能監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的一個(gè)重要指標(biāo)。高爐工序能耗屬監(jiān)督審計(jì)性質(zhì)，它是對(duì)一個(gè)監(jiān)測(cè)期內(nèi)，利用能源消耗臺(tái)賬和生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)報(bào)表，統(tǒng)計(jì)能源消耗量和生鐵產(chǎn)量，進(jìn)一步計(jì)算工序能耗。

(四)轉(zhuǎn)爐的節(jié)能監(jiān)測(cè)

1.轉(zhuǎn)爐的節(jié)能技術(shù)

(1)濕式除塵法轉(zhuǎn)爐煤氣回收技術(shù)。轉(zhuǎn)爐吹煉過(guò)程中碳氧反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生大量一氧化碳濃度較高的轉(zhuǎn)爐煤氣，平均溫度高達(dá)1450℃，在煉鋼過(guò)程中，噸鋼產(chǎn)生熱值為8370kj/m3的煤

氣110～120rT13，所含熱量幾乎占到整個(gè)煉鋼過(guò)程放熱量的80%，其回收利用將有利于降低能源消耗。濕式除塵法是以雙級(jí)文氏管為主的煤氣回收流程(簡(jiǎn)稱OG法)，同時(shí)也是國(guó)內(nèi)發(fā)展較快且較為成熟的技術(shù)，其工藝流程加圖4-21所示。

OG法的流程為經(jīng)汽化冷卻煙道的煙氣首先進(jìn)入一級(jí)水溢流固定文氏管，下設(shè)脫水器，再進(jìn)入二級(jí)可調(diào)文氏管，煙氣中的灰塵主要在這里除去，然后經(jīng)過(guò)彎頭脫水器和塔式脫水器進(jìn)入風(fēng)機(jī)系統(tǒng)送至用戶或放散塔。

國(guó)內(nèi)某鋼廠250t轉(zhuǎn)爐出口煙氣溫度約為1600℃，采用OG法轉(zhuǎn)爐煤氣回收技術(shù)，煙氣帶出的大量熱量被冷卻煙道所吸收，冷卻煙道的余熱所產(chǎn)生的蒸汽量達(dá)到70～80kg/t，經(jīng)冷卻后的煙氣溫度小于750℃，其顯熱得到了充分回收利用。

(2)轉(zhuǎn)爐負(fù)能煉鋼技術(shù)。轉(zhuǎn)爐煉鋼工序消耗的總能量小于回收的熱量，轉(zhuǎn)爐工序不但不消耗能源，反而外供能源。實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐負(fù)能煉鋼的主要技術(shù)措施有：提高轉(zhuǎn)爐煤氣、蒸汽回收水平，采用交流變頻技術(shù)降低電動(dòng)機(jī)消耗，提高自動(dòng)控制水平等。

首鋼煉鋼系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐負(fù)能煉鋼的重點(diǎn)是減少氧氣、電力的消耗，提高轉(zhuǎn)爐煤氣和蒸汽的回收，同時(shí)降低各類(lèi)能源消耗。采用鋼包蓄熱式烘烤器回收加熱裝置排放煙氣的顯熱，提高燃燒效率，降低焦?fàn)t煤氣噸鋼消耗15.78m3;建設(shè)溴化鋰吸收式制冷機(jī)組，利用蒸汽驅(qū)動(dòng)機(jī)組以滿足煉鋼鑄鋼區(qū)夏季制冷的需求，節(jié)省空調(diào)電力消耗;采用新型激光煤氣分析儀，提高煤氣回收時(shí)間，噸鋼煤氣回收量提高到10m3/t以上;采用計(jì)算機(jī)全自動(dòng)控制技術(shù)，確定最佳回收期，使噸鋼煤氣回收量提高16.09m3/t。

2.轉(zhuǎn)爐的節(jié)能監(jiān)測(cè)

(1)全周期時(shí)間。氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐冶煉全周期時(shí)間是一個(gè)與能耗有關(guān)的綜合性指標(biāo)，包括裝料時(shí)間、吹氧時(shí)間和出爐時(shí)間，以及補(bǔ)爐時(shí)間、等待時(shí)間。轉(zhuǎn)爐的熱量損失如表面散熱、冷卻水帶出的物理熱均與時(shí)間有關(guān)，在一定供氧強(qiáng)度下，供氧量與吹氧時(shí)間有關(guān)，因此，監(jiān)測(cè)全周期時(shí)間是必要的。

全周期時(shí)間監(jiān)測(cè)方法是使用電子秒表計(jì)時(shí)，從上一爐鋼出爐完成時(shí)開(kāi)始，至本爐鋼出鋼停止時(shí)結(jié)束，同時(shí)，監(jiān)測(cè)應(yīng)在生產(chǎn)正常時(shí)進(jìn)行。

(2)廢鋼比。廢鋼是轉(zhuǎn)爐煉鋼的金屬料之一，同時(shí)也作為煉鋼冷卻劑使用。在鐵水量相對(duì)不足時(shí)，多加廢鋼可提高鋼產(chǎn)量，用廢鋼置換鐵水，是一項(xiàng)重要的節(jié)能手段。氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐車(chē)間一般都有電子秤，監(jiān)測(cè)時(shí)可直接讀取。

(3)全爐供氧量和單位能耗。氧氣是氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐冶煉用的主要載能工質(zhì)，由工廠動(dòng)力部門(mén)用電轉(zhuǎn)換而來(lái)，氧氣的消耗實(shí)際上就是電力的消耗，而全爐供氧量反映了轉(zhuǎn)爐氧氣消耗情況。因此，全爐供氧量和單位能耗是作為氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼工序的主要考核指標(biāo)，其值必須在保證生產(chǎn)的同時(shí)盡可能降低。

全爐供氧量和單位能耗的監(jiān)測(cè)可以在一定時(shí)期內(nèi)審計(jì)電能消耗和產(chǎn)鋼量，通過(guò)統(tǒng)計(jì)報(bào)表、能耗臺(tái)賬和現(xiàn)場(chǎng)審核等手段。

(4)出鋼溫度。如果出鋼溫度過(guò)低或過(guò)高，都可能對(duì)產(chǎn)品造成影響。鋼水出爐溫度與其帶出物理熱有很大關(guān)系，但由于轉(zhuǎn)爐重點(diǎn)溫度控制是氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐冶煉操作的重要環(huán)節(jié)，是工廠生產(chǎn)的控制參數(shù)，必須保持在一定范圍內(nèi)，否則需升溫或降溫才能出爐。

(5)轉(zhuǎn)爐煤氣回收量。在氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐中，燃燒生成的碳氧化合物進(jìn)行回收后進(jìn)人轉(zhuǎn)爐煤氣柜，供給各個(gè)工序使用，降低能耗。目前大部分企業(yè)均有自身的轉(zhuǎn)爐煤氣柜，回收自己的轉(zhuǎn)爐煤氣并實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)。

(6)蒸汽回收量。很多大中型轉(zhuǎn)爐采用汽化冷卻煙道產(chǎn)生蒸汽，并入蒸汽管網(wǎng)，降低鍋爐燃料消耗。