1.4
1.3
1.3
1.2
1.2
蒸汽温度，℃
1.1 538 649 Pa
13.8
不同的干熄焦工艺、煤气发电工艺和参数，效率相 差很大：
• 高压高温自循环全冷凝干熄焦发电技术与常规中温、中压干熄焦发电技术 相比，每吨蒸汽发电量提高18％，总效率提高13.25％。 • 燃气－蒸汽联合循环发电技术，热能效率高达50～60％，大大超过常规的 锅炉发电机组，综合效率是常规中温中压锅炉发电的近两倍！ • 燃气—蒸汽热电联产分布式供能方式，最高能效可超过90％。（中国目前 火电厂平均能效为36％）差距巨大、潜力巨大。 三种发电工艺煤气消耗量，m3高炉煤气/kWh
钢铁流程节能潜力依然很大： 从钢铁生产的高温物料流程来看：各种工业炉窑 的热效率均低于70%。五个中高温平台保温设施不完善，大量热能散失；五个降 温期中有三个降温过程中的热量绝大部分未回收，两个过程的热量进行了回收， 其中焦炭的热量通过CDQ得到了有效回收，而烧结矿、球团矿热回收效率低； 冶金渣的热量几乎未进行有效回收。整个流程中近70%的能源处于散失状态。
• • • •
蒸汽质量（压力、温度）决定蒸汽的做功能力： P=1公斤/cm2饱合蒸汽 火用 值=453.8kj/kg P=10公斤/cm2饱合蒸汽 火用 值=788.4KJ/Kg P=100公斤/cm2饱合蒸汽 火用 值=1029.9KJ/Kg
1.5
比功效率 kJ/kg
1.5
比功效率 kJ/kg
1.4
二、认知钢企是流程工业，节能潜 力在于结构优化
• 中国冶金专家提出冶金流程学理论，以过程的多功能、 多目标性、多价值性及物质流、能源流、价值流的集成匹 配的过程协同状态思路，为钢铁企业系统能效、系统价值 的优化开发指明了方向。 • 流程工业是指物质流在能量流的推动和作用下按照信 息流设定的“程序”及“流程网络”通过物理和化学变化 的方法，将自然原料转化，变为适用产品的连续性生产过 程。流程工业在国民经济中占有重要位置。占国民经济总 产值66％以上、主要行业能耗占全国工业总能耗的70％。 钢铁、煤炭、发电、石油、化工、造纸等 八大行业均属 流程工业。 • 流程工业高效运行的特征是：稳定有序、连续紧凑、 高效转化、藕合匹配。
• 节能减排效果大幅提高：
改革开放以来，中国钢铁工业生产规模和行业竞争力显著提高， 钢铁生产的吨钢能耗历经单体能效、系统能效、网络集成能效等 三大阶段，大幅下降。深层次结构调整成为节能新目标。
三、钢铁企业余热余能利用潜力
• 冶金生产过程中消耗的有效能量仅占28.3％，而转化为余热余能 的占71.7％，达到14.34 GJ/t钢材，折合490kgce /t钢材。 • 钢铁企业节能的核心是余热余能高效回收和匹配利用，以及为低 品质余热资源找到用户。即：系统能效、系统价值的优化集成。
高 效 物 能 转 换 模 式
物质流
能量流 信息流
多 （能源主导） 流程状态：注重能质转换多种价值种 能质藕合匹配，处高效运行 价 值
（二）钢铁企业能源结构调整取得 显著成效，流程潜力依然很大
• 工序能耗逐年下降：“十一五”期间，钢铁行业主要生产 工序能耗下降12.54％，2010年与2005年相比较，重点统 计钢铁企业焦化、烧结、炼铁、转炉、电炉工序能耗分别 下降24.17%、12.44%、8.51%、100.95%、23.68%，其 中转炉工序总体上实现负能炼钢。 • 主要节能设备配置水平大幅度提高： • CDQ装置：2005年前建成投产的仅有20套；截至2010年 底，我国已投产和在建的干熄焦装置159套，干熄焦炭能 力为1.59亿吨，占我国炼焦总产能4.5亿吨的35.3％，其 中重点统计钢铁企业焦化干熄焦率已经提高到83％。 • 干法TRT装置：2005年前有约49座；“十一五”期间建 设了550座，1000m3以上高炉基本全部配备TRT。 • 烧结矿余热回收发电装置：超过50%以上企业利用烧结 矿余热进行发电。
2 7 .2
14
9 4
4.6
-1
-6
钢铁工业处于发展艰困期的特征
• 国民经济发展出现不平衡、不协调、不可持续，要求转变 发展方式，产业环境发生重大变化； • 钢铁市场需求遭遇天花板；高成本不能传导为高价格；今 年前7个月吨钢利润1.68元。销售利润率仅0.13％。 • 由紧缺市场—市场过剩、高质量、高增产不能带来高效益； 由粗放管理可以盈大利—到精细管理不盈利； • 传统的依靠政策、依靠地区差异、依靠规模、依靠模仿技 术和发展模式的发展手段难以扭转企业经营状态； • 行业产业链面临挑战，突显工艺链竞争的重要； • 依靠知识、依靠智慧、依靠自主创新成为企业核心竞争力。
• 2、能源“质”的潜力 目前企业大多存在高质能低效回收，能源高质先用、高质低用、低 质无处用。能源介质优化潜力巨大。 如某钢铁企业使用蒸汽状况：年生产及余热回收、消耗蒸汽500余万 吨，折合55万吨标准煤，其平均日负荷410～520t/h，从蒸汽管网 1.4MPa到用户通过减压降至0.5MPa，火用 损失12.8％以上。实 质是高质低用，低质无用。
519.3万 吨标煤 / 年
烟气余热 19%
年产废水 5670.6万吨
炉体散热 8%
4746.6万吨标煤/年
1、能源“量”的潜力 据对国内20家有代表性的钢铁企业余热余能资源回收利用 情况的调查显示：2005年这些企业余热资源平均回收率为 25.8％，其中产品显热回收率为50.04%，烟气回收率为 14.92%，冷却水余热利用率为1.90%，各种渣的余热回收 利用率仅为1.59%。基本上是高质能源低效回收、低效利 用，经济效益差。 总体判断：“十一五”钢铁企业余热资源的利用率大约 40%左右，仍有较大的节能空间和潜力。关键是低品质余 热余能的匹配高效利用技术的开发。 如：2010年钢铁行业高炉煤气放散281亿m3、焦炉煤气放 散6.52亿m3、转炉煤气放散36.28亿m3，折标准煤454.5 万吨。若用来发电，可发电约80亿kWh，价值约40亿元。 而国外先进国家对余热余能资源（包括副产煤气）的回收 率已达到90％以上，如日本新日铁达到了92％。
从焦炉能源平衡看能效 按年产焦炭120万吨/年计算。配煤水份下降4%（11%→7%），少 产生废水6.5万吨/年，降低废水处理费用65万元/年；扣除煤调湿本身能 耗，少消耗高炉煤气8000万m3/年，降低费用800万元/年，(煤调湿利用 烟囱余热2200亿KJ/年}；干熄焦回收焦炭余热发电1.08亿度/年，5400万 元/年；上升管余热按50％回收，2170万元/年；总计每吨焦降低成本 70.3元。 生产1吨焦炭消耗的热量相当于113kg标准煤，2009年我国共生产 3.45亿吨焦炭，共消4746.6万吨标准煤热量，其中，废气从烟囱带走 908.2万吨标准煤热量，荒煤气带走519.3万吨标准煤热量。
提纲
• 一、钢铁企业形势严竣，开发新潜力，构 筑新优势 • 二、认知钢企是流程工业，节能潜力在于 结构优化 • 三、钢铁企业余热余能利用潜力分析 • 四、创新钢铁企业流程结构优化和能质高 效匹配技术，提高系统能量流价值 • 五、钢铁流程余热余能利用综合技术
一、钢铁企业经济形势严竣、开发新潜力、构筑新优势 中国钢铁产量增幅平稳下调
• （一）钢铁工业流程工业特征 • 1、目前流程工业均存在能耗高、成本高、污染重、劳动生产 率低、资源利用率低等特点。对流程产业功能多样性、目标多 样性、价值多样性及工艺过程能质转换价值认识不足，远末开 发。物质流基本处于有序，能量流、信息流远末有序。是这一 状态的根本原因。 • 2、流程工业物质流是增值过程，能量流是耗散过程，能量流 价值的开发在于防止和减少能量的衰减和贬值。这是节能的意 义所在，亦是社会能源危机的根源。 • 3、流程工业的物质流是从无形到有形，能量流是从有形到无 形。对他们的有序运行必须靠信息流的可视化、智能优化和智 能控制来保障。 • 4、流程工业能量流的高效运行有量的平衡，更有质的效率及 能量、能质、能级、时间、空间和用户的耦合匹配。 • 5、提高流程工业的能源效率，要对工序间热流股及能源介质 进行网络优化、集成优化，追求集约能效。做到：能质级匹、 等效替代、低值高用、梯级高效、能尽其效。
流程产业过程描述
物质流 能量流 信息流
流程过程（三传一反）
物质流在能源流推动下 有信息流的管控下完成 能质转换
产品
价值
能量耗散 环境影响
流程产业管控模式转换（三流一态）
传 统 管 理 模 式
物质流
信息流
能量流（从属保 障） 产 流程状态：注重物质流制造价值 品 能质不藕合不匹配，处低效运行 价 值 能量流（从属保 障）
认知流程新潜力，优化过程结 构，培育钢企新优势
钢铁企业余热余能 高效利用综合技术
• 最近徐匡迪院士指出：目前钢铁行业面临 供大于求，钢价大跌，成本高企的无利、 微利困境。 • 又指出钢铁企业尚有30％的余热、余能未 被回收利用。其中，焦化过程约有50千克/ 吨焦。 • 这意味着，在2011年4.2亿吨炼焦生产过程 中，有2100万吨标煤的余热未被回收利用。 说明流程潜力巨大。
• 在趋同的市场环境中，价格、品种和质量是市场因素；效 率、成本则是内在因素。企业失去核心竞争力，则会导致 没有胜利的竞争，没有效益的空忙。 • 按照钢铁流程动态运行过程的本质审视钢铁流程的物质流 潜力：铁素流的技术空间和市场空间已经非常有限；立足 碳素流培育新竞争力的空间广阔。 • 经过30多年努力，中国钢铁工业劳动生产率由20t/人.年 提高到600t/人.年，先进企业达到了1000t /人.年以上；综 合成材率也由70～80％提高到了97％以上。 • 日益严峻的外部市场压力和内部成本压力，亟需深层次挖 掘钢铁制造流程的能源转换功能。 • 能源动力成本约占总成本的30%以上。
温 度
℃
1500
铁 水
钢 水
1000 500
炼焦
加热炉
退火炉