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钢铁企业能耗分析与未来节能对策研究 浏览：0次评论：0条文章来源：蔡九菊
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钢铁企业能耗分析与未来节能对策研究 蔡九菊
(东北大学，辽宁沈阳110004)
摘要：分析了自2000年以来我国钢铁企业吨钢能耗的下降趋势，应用吨钢能耗e—p分 析法和c—g分析法，剖析了我国钢铁企业的能耗现状及其影响因素；经对比，我国吨钢可比能耗比国外先进产钢国高出9．9％一17．2％；开发能量流网络研究、提高能源系统转换效率和加强余热余能的回收利用，是未来我国钢铁企业节能的主攻方向；能量流网络技术、余热余能回收利用技术、“界面”技术、高温蓄热燃烧技术和能源管理与控制技术等，是钢铁工业节能的关键共性技术。
关键词：钢铁工业；余热回收；能耗分析；节能对策；共性技术
中图分类号：TK01 文献标识码：A 文章编号：1006—4613(2009)02—0001—06 改革开放30年来，我国钢铁工业得以高速增长，创造了过去无法比拟的生产力，同时也创造了新的生产模式，成为举世瞩目的钢铁大国。特别是进入2l世纪以后，我国钢铁工业尤其是大中型钢铁企业大力节约能源、矿产和水等天然资源，在节能降耗和减排方面都取得了丰硕成果，为缓解我国能源供应紧张局面做出了重大贡献。我国钢铁工业尽管在工艺紧凑化、流程连续化、设备大型化和管理信息化等方面有了长足进步，一些指标已经跨人国际领先水平，但是能源供应的严重短缺与能源需求逐年增长的矛盾尚未缓解，
过量的资源能源消耗量与有限的资源环境承载能力的矛盾还十分突出。能源以煤为主、矿石以贫矿为主的基本国情和企业现状，还将继续给我国未来钢铁工业的节能和环保工作带来一系列技术和管理方面的难题。节能与增能的机遇共存，节能降耗任重而道远。为了今后更好地发挥钢铁联合企业能源高效转换的企业优势，彻底打破国外对高新技术的封锁，着力发展适合我国国情和企业特点的关键共性技术，把我国钢铁工业节能工作引向深入，本文对我国钢铁企业能耗现状进行分析，并提出未来节能对策。 1 吨钢能耗分析法
钢铁企业的吨钢综合能耗是指企业在统计期内消耗的能源总量除以同期内合格的钢产量。这个指标尽管不够完善，但它仍然是讨论钢铁企业节能问题的主要着眼点。因为只有吨钢综合能耗降低了，整个钢铁企业的总能耗才能大幅度地降下来。吨钢综合能耗的计算式过于简单，有些复杂因素没有包括进来，所以从中不易了解钢铁制造流程的各个环节和各种因素对它的影响，也不便于分析整个钢铁企业的节能潜力、方向和途径所在。为了弥补吨钢能耗指标的这些缺陷，有必要对吨钢能耗的计算式作进一步解析，使它成为既是评价钢铁企业能耗水平的一个指标，又是用来分析其主要影响因素的数学表达式。像这样以吨钢能耗为研究对象的分析方法可分为两种：吨钢能耗e—p分析法[1]和吨钢能耗c—g分析法。前者是能耗分析常用的方法，它以构成钢铁制造流程的各道生产工序为分析对象，重点研究钢铁企业中物质流的变化过程及其各组成环节对能源的消耗，不同种类的能源消耗量均以标准煤计，不去分门别类地研究与能源介质的转换、分配、使用和缓冲等问题；后者是能耗分析的新方法，它以企业能源结构中各种能源介质为分析对象，重点研究钢铁企业中能量流的变化过程以及能量流网络问题，包括每种能源介质的生产、转换、存储、分配、缓冲、使用和放散等。 1．1吨钢能耗e—p分析法
按吨钢综合能耗所包含的具体内容，可将吨钢综合能耗E0的计算式解析为各生产工序的工序能耗与钢比系数乘积的代数和，即：
式中：ei为统计期内各道生产工序的工序能耗，tce／t实物；Pi为统计期内各道生产工序的实物产量与钢产量之比，统称为某道工序的钢比系数，t／t，它是对企业生产(产品)结构的定量描述。
为了分析某时期的节能效果，可将统计期始末吨钢能耗指标的改变量hE分解为：
式中：两组括弧内的差值分别代表统计期始末某工序的钢比系数、工序能耗的改变量。等式右侧的第一项是因钢比系数变化(企业结构调整)获得的节能量，称为间接节能量；第二项是因工序能耗变化(各工序节能)获得的节能量，称为直接节能量。
由式(2)可见，影响吨钢综合能耗的直接因素有两个方面，一方面是对应每吨钢产量的各工序的实物产量，即各工序的“钢比系数”；另一方面是各工序生产每吨实物量的能耗，即各工序的“工序能耗”。为了降低吨钢综合能耗，一要改善企业生产结构，即降低各工序的钢比系数；二要降低各工序生产单位产品所直接消耗的燃料量及各种动力，即各工序的工序能耗，两者缺一不可。 1．2吨钢能耗c—g分析法
按吨钢综合能耗所包含的能源种类和数量等具体内容，还可将吨钢综合能耗E0的计算式解析为每吨钢所消耗各种能源介质的数量与该种能源介质在生产、转换或改制过程中所消耗能量的乘积之和，即：
式中，cj为统计期内第j种能源介质的化学能再加上它在加工、改制和输运过程中所消耗的能量，即这种能源介质的能值，习惯上称它折算成标煤的系数，简称折标系数，kgce／实物；gj为统计期内对应每吨钢所消耗第j种能源介质的实物量，实物／t钢。 为了分析某个时期的节能效果，可将统计期始末吨钢综合能耗指标的改变量分解为：
公式右侧两组括弧内的差值，分别代表统计期始末每吨钢所消耗的各种能源介质的改变量以及这些能源介质的折标系数的变化量。其中，第一项是因每吨钢所消耗的能源介质的种类和数量发生变化而获得的节能量，简称为钢铁制造过程节能量；第二项是因能源介质的折标系数发生变化而获得的节能量，称为能源转换过程节能量。
进一步解析式(3)可知，影响吨钢综合能耗的直接因素有三：一是各种能源介质在生产和转换过程中所消耗能量的多少；二是对应每吨钢所消耗各种能源介质的实际消耗量和放散量；三是对应每吨钢余热余能的回收利用量。
2 我国钢铁工业能耗现状与分析 2．1 我国钢铁工业能耗现状
1980年我国钢产量3712万t，能源消耗总量7573万t标准煤，大中型钢铁企业的吨钢综合能耗为1．646 tce／t钢，吨钢可比能耗1．285 tce／t钢；到2005年，钢产量达到34900万t，总能耗上升到25861万t标准煤，吨钢综合能耗0．741tce／t钢，吨钢可比能耗0．714 tce／t，钢。25年间，我国的钢产量增加了9倍，但总能耗只增加了3倍。2005年以后，国家统计局重新调整了电力折标系数，规定用电热当量值(即1 kWh=0．1229kgce)替换冶金工业一直沿用的供电煤耗等价值(即1 kWh=0．404 kgce)。粗略核算，如果电力采用国家统计局规定的新折标系数，将使我国钢铁工业的平均吨钢综合能耗指标大约下降100kgce／t．钢，参见图l。由图l可见，如果考虑电力的新老折标系数之间的差异，用老折标系数重新核算2006年以后我国钢铁工业的能耗数据，或许会发现近几年吨钢能耗指标变化并不大，继续节能的难度在逐年增加，吨钢能耗下降趋势变缓。考虑现有数据的完备情况和分析结果的可比性，
以2005年的实际生产数据为基准，代表我国钢铁工业现有的能耗水平并与国外先进产钢国家作对比。