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    《关于征求国家标准<钢铁企业节能设计标准(征求意见稿)>意见的函》

    发布时间:2017-03-02 11:14 努力加载中...

    4  钢铁企业主流程设计节能技术

    4.5 高炉炼铁

    4.5.1 高炉炼铁工序节能重点是提高精料水平、降低燃料比。对于长流程钢铁企业,高炉炼铁工序能耗约占冶金企业全部能耗的60%以上,是冶金企业节能的重点环节。

    本规范涉及的新建或易地改扩建高炉,是指符合《钢铁产业发展政策》(发政委第35号令)规定,有效容积达到1000m3及以上的高炉;对沿海地区建设钢铁厂时,其有效容积要大于3000m3的高炉。

    应确定合适的高炉冶炼强度,高炉强化冶炼需要以降低燃料比和提高冶炼强度并重,特别要把措施用在降低焦比上,这是高炉冶炼节能的根本措施。

    4.5.2 原、燃料的“精料”水平是高炉炼铁节能的先决条件。大型高炉更以高质量的原、燃料为基础,其质量和供应条件必须落实。各级高炉原燃料质量条件应符合GB50427《高炉炼铁工程设计规范》的响应要求。对供应原、燃料质量差,达不到规定要求时,必须进行技术经济专题论证。

    4.5.4 为了提高烧结矿的强度,应采用高碱度烧结矿,搭配酸性球团矿或部分块矿,保证高炉不加或尽量少加熔剂。

    4.5.9 高炉生产最重要的是要稳定、顺行。因此,鼓风湿度需要加以控制,防止出现大的波动。脱湿鼓风和加湿鼓风的目的都是控制湿度的稳定,脱湿鼓风对降低燃料比更有利,在投资允许的情况下,应优先上脱湿鼓风,或者同时上脱湿鼓风和加湿鼓风。

    4.5.10 GB50427《高炉炼铁工程设计规范》规定合理的风温为1250℃±50℃,实现全烧高炉煤气获得高风温的具体技术有热风炉自身余热预热助燃空气技术、蓄热热风炉预热助燃空气技术、燃烧高炉煤气预热燃料与助燃空气(即双预热)的前置燃烧炉技术等,但这些技术的热效率与经济性目前尚无有获得公认的对比,本条文不对具体采用什么技术做规定。

    4.5.14 减少高炉煤气放散、提高二次能源的利用效率,是降低高炉工序能耗的有效而重要的节能措施。

    4.5.15 均排压煤气回收技术回收炉顶放散煤气,是有效的节能措施。

    4.5.16 高炉喷煤技术是一项有效的节能措施,是高炉所必需配备的。

    4.5.17 高炉冲渣水的余热,可用于工厂或生活采暖保温等。

    4.5.19高炉配套系统包括鼓风机、热风炉、煤气清洗系统等,以往高炉设计以冶炼强度指标为导向,燃料比高,风量大,煤气清洗及热风炉等配套系统能力也偏大,造成大马拉小车,能耗高。因此需要设计时对各工辅系统的能力进行科学核算,实现炼铁的系统节能。

    4.5.20 加强管理节能,计量及能源管理是降低能耗的重要措施。有不少钢铁企业的仪器仪表安装不全,或者部分关键仪表损坏、不准,长期得不到修复和校核,导致能源管理工作不到位,不利于节能工作的有效开展。

    4.5.23 降低高炉炼铁工序能耗钢铁工业节能减排的重中之重。GB50427《高炉炼铁工程设计规范》对高炉工序能耗的规定如下:

     

     通过对全国高炉炼铁平均工序能耗的调查,从2010年到2015年,全国重点企业的高炉工序能耗逐年递减,如下表所示。

     

    4.6 炼钢

    I 铁水预处理

    4.6.6 新建转炉炼钢厂应按100%铁水进行预处理配套,宜与转炉同步投入生产使用。

    转炉炼钢用铁水,若硫含量高于0.030%时,应进行脱硫预处理。

    铁水脱磷预处理前应先进行脱硅预处理,铁水中硅含量不应大于0.20% 。当转炉采用少渣冶炼方法时,应对铁水进行脱硅预处理。

    经过脱硫预处理后的铁水(兑入转炉铁水)硫含量不应大于0.015%,生产超低硫钢种的铁水硫含量不应大于0.005%。经过三脱预处理后铁水磷含量不应大于0.010%。

    经炉外脱磷预处理后的铁水磷含量不应大于0.030%;转炉炉内脱磷预处理的铁水磷含量不应大于0.010%;超低磷钢种预处理后的铁水磷含量不应大于 0.005% 。

    Ⅱ 转炉冶炼

    4.6.15 本条为强制性条文。根据《钢铁产业发展政策》第十二条"焦炉、高炉、转炉必须同步配套煤气回收装置"。转炉炼钢厂(或车间)配套建设转炉煤气的净化、回收、利用系统,是减少转炉煤气放散,提高二次能源利用效率,降低转炉冶炼能耗的有效措施,回收高温烟气的余热,用于产生余热蒸汽,可解决后部钢水精炼环节生产所需的蒸汽,也是一项重大的节能措施。

    4.6.18 本条为强制性条文。采用混铁炉储存铁水及铁水分包工艺,是由于炼铁与炼钢生产的衔接匹配不合适产生的,这种方式增加了铁水温降,浪费了铁水潜热,增加了炼钢环节的能耗,是能源浪费行为,应予以禁止。

    Ⅲ 电炉冶炼

    4.6.22 炼钢电炉的高效化,主要是通过缩短电炉冶炼周期以提高生产效率和能量利用效率,更有利于与连铸机的匹配,降低整个生产流程的能耗。电炉的高效化目前主要通过配置超高功率变压器和强化辅助能源输入(如炉壁氧枪和烧嘴)等技术手段来实现。

    炼钢电炉的物料热装热送主要是电炉冶炼用钢铁料的热装热送,如铁水热装和DRI热装等,是通过优化工序流程之间的界面衔接技术来减少能量的损失和浪费,以达到节能的目的。

    电炉余热余能回收利用主要指回收电炉冶炼过程产生的烟气中的余热和余能,目前主要有烟气预热废钢和余热锅炉两种技术。电炉第4孔排出口处的废气温度高达1250℃~1450℃,不仅带有大量物理热(显热),而且使废气中的CO燃烧可产生大量化学能,利用这些热能预热废钢炉料,可节约电能70kW·h/t~110kW·h/t,或利用这些热能通过余热锅炉生产蒸汽,可回收蒸汽80~120kg/t。

    4.6.26 电炉铁水热装,由于铁水带入大量物理热与化学能,故冶炼电能消耗可明显降低,每配加1%铁水,冶炼电耗降低4.66kW·h/t钢水。但如果为电炉铁水热装专门建设小高炉生产铁水,则是极不合理的,因为这样做,生产1t钢所需的总能耗大大增加。而且还消耗大量矿产、土地等不可再生资源,还带来严重的环境污染和交通运输负荷。因而为电炉铁水热装建设小高炉不符合循环经济原则和可持续发展的方针。

    4.6.30 电炉冶炼能耗计算中不包含废钢料场的能耗。

    4.6.32 原料条件对电炉的能耗指标及炉型的选择影响最为明显,目前由于能源结构的原因,我国电炉钢厂极大多数采用废钢和部分铁水热装,极少采用直接还原铁为原料。此外,当代超高功率电炉有多种形式,但在我国技术成熟和应用广泛主要有传统型电弧炉和Consteel型废钢预热电弧炉两种炉型。不同形式的电炉其能耗指标有较大差别,但影响因素主要为是否利用烟气余能预热废钢和是否回收蒸汽。因而本规范在确定电炉冶炼工序能耗时,按以上几种情况来区分。

    Ⅳ 炉外精炼

    4.6.33 新建和改造炼钢车间炉外精炼设施选择如下:

    1  转炉炼钢车间宜配置LF精炼炉和RH真空脱气装置(VD真空脱气炉)或CAS钢包精炼和喂丝设施及以上设施的组合。无低碳产品时宜选用VD真空脱气炉。

    2  电炉炼钢车间宜配置LF钢包精炼和VD真空脱气炉/VOD真空脱气炉(RH真空脱气装置)和喂丝设施及以上设施的组合。

    3  不锈钢车间宜配置AOD氩氧精炼炉(或复吹转炉)或VOD真空吹氧脱气炉,当生产超低碳、超低氮不锈钢时宜选用三步法生产不锈钢。

    4.6.35 VD/VOD炉抽真空系统、采用全蒸汽喷射真空泵或采用蒸汽喷射真空泵与水环泵组合系统时的能耗比较可以得出:采用蒸汽喷射泵与水环泵组合抽真空系统较单一蒸汽喷射泵抽真空系统节能。

    V 连铸

    4.6.40 连铸工程是极好的节能、环保项目。连铸生产已成为钢厂节能降耗、提高经济效益的重要环节。新建钢铁企业除特殊钢厂生产极少数因连铸铸坯质量无法确保的特殊产品采用模铸外,都应采用全连铸工艺。

    连铸坯热送热装是一项节能降耗、提高轧钢生产率的重要措施。实现连铸坯热送热装是一项复杂的系统工程,需要炼钢、连铸及轧钢各工序密切配合、协调、稳定生产操作,炼钢、连铸工序按生产节奏提供无缺陷的高温铸坯,加强铸坯在运送过程中的保温控制,减少温降,充分利用连铸坯的热能,节约能耗。

    连铸坯直接轧制是比热装轧制档次更高的连铸连轧工艺,它同样具有节能、提高金属收得率、缩短工艺流程、改善产品质量等突出优点,因此连铸坯直接轧制正日益广泛地得到推广应用

    4.6.41 铸坯运输时间是热送热装工艺中的重要环节,直接影响节能效益。新建钢铁企业,炼钢连铸与轧钢厂房毗邻,上下工序有效地衔接,减少铸坯运输距离,有利于采用带保温罩的热送辊道运送热坯,为提供高温铸坯创造了条件。

    对于改造工程受总图限制无法实现短流程工艺时,也应创造条件,采用保温车运输等方式实现铸坯热送热装。

    对于改造工程受总图限制无法实现短流程工艺时,也应创造条件,采用保温车运输等方式实现铸坯热送热装。

    4.6.42 完善优化生产工艺条件,使现有连铸机尽快实现高效化,提高产能,提高铸坯热送温度、热装温度和热装率。

    4.6.43 近终形连铸技术是在保证产品质量的前提下,力求浇铸尽可能接近最终产品尺寸和形状的铸坯。近终形连铸是近年来世界钢铁行业备受关注的新技术,是连铸技术发展的基本趋势之一。应根据产品结构要求和建厂条件推广采用。

    薄板坯连铸连轧技术、异型坯连铸技术已成熟应用于工业。

    方坯免加热直轧工艺近年在较多企业采用,这种新工艺的要点是:合理提高铸坯温度,高温铸坯切断后,经过高速辊道直接送入轧线进行轧制。铸坯不经加热炉,也无须补热,完全省去了加热炉的燃料消耗,可以大幅度节省能源。

    4.6.44 全连铸车间设计,应合理配置,实现炉机匹配和多台连铸机的协调生产,充分发挥连铸机能力,提高热送比例。

    4.6.45 新建或改、扩建连铸车间设计应结合新建或改建连铸的具体条件,有选择地采用带加盖装置的钢水包回转台、大容量中间罐、中间罐浸入式水口快换装置、结晶器电磁搅拌和制动、结晶器在线调宽、结晶器液面自动控制、上装引锭杆、液压非正弦振动、二冷气水雾化冷却动态模型控制、动态软压下、辊缝仪、高速切割机、铸坯在线去毛剌机、喷号以及主机设备整体快速更换离线维修等提高铸坯质量和铸机作业率的先进技术措施。同时,连铸机本身所需的各种介质的计量和检测也是连铸本身综合管理和考核的有效手段

    4.6.46 钢水是保证连铸质量的重要先决条件,只有根据生产计划供应充足的质量合格的钢水,才能保证连铸机的产品质量和产量。钢水在浇铸前经炉外精炼,确保连铸钢水成分、温度和纯净度方面的要求,为连铸操作创造稳定的工艺条件。炉外精炼装置的型式应根据原料条件和产品要求确定。

    4.6.48 工序能耗指标的确定:

    1 连铸机型分为方坯连铸机和板、圆、异型坯连铸机两大类。

    2 能源消耗指标与产品方案有较大关系,2010年以来,一方面部分企业通过提高连浇炉数、单一专业化生产、加强综合管理等有效手段降低了连铸能耗;另一方面,部分企业为了提高竞争力、加大了优特钢的生产,提高连铸机的装备水平(如电磁搅拌技术、轻压下等)和订单式生产,相应地增加了连铸的消耗。同时薄板坯连铸连轧、方坯免加热直轧等技术的采用,使得连铸-轧钢整体能耗降低许多,但主要节省在轧钢环节。

    因此,综合国内外的平均先进指标和平均理论测算,2010版的连铸工序能耗指标仍为目前先进水平,因此,本次修订不作调整。

    4.7 金属压力加工

    Ⅰ 一般规定

    4.7.3 新工艺、新技术如切分轧制、低温轧制、控制轧制、工艺润滑轧制、控制冷却、长尺冷却、长尺矫直、在线热处理、在线检测和计算机控制等;如高刚度、高精度轧机,高精度和优化剪切的飞剪机,保温装置,热卷箱等。

    4.7.10 本条规定宜降低加热温度,减少金属消耗和能源消耗。

    Ⅱ 大、中型轧钢

    4.7.11 大、中型轧钢按照其轧机特点和所生产的产品规格以及现行国家标准«型钢轧钢工程设计规范»GB50410中的规定可分为,大型轨梁型钢轧机(H型钢轧机另成章节)、钢轨在线全长淬火生产线、大型棒材轧机、中型型钢轧机(H型钢轧机另成章节)、中型棒材轧机。各种型式的大、中型钢轧机的经济规模、代表产品大纲、所用坯料符合表4.7.11表中的规定。(建议将H型钢纳入该章节,和已出版发行的型钢轧钢工程规范统一。)

    4.7.13 为实现连铸坯热装热送工艺,在考虑总图布置时炼钢连铸车间应与轧钢车间装炉辊道之间布置成短流程工艺型式。对于改造工程,受总图限制无法实现短流程工艺布置型式时,也应创造条件采用保温车运输等方式实现热装热送工艺。对于生产优质质量合金钢、特殊质量合金钢以及不锈钢的大型棒材轧机、中型棒材轧机应考虑两火成材工艺,并在总图布置时要加以考虑。

    4.7.15 快速更换装置,可减少换辊及更换锯片时间,提高作业率。

    Ⅲ 小型、线材轧钢

    4.7.20 小型、线材轧钢按照其轧机特点和所生产的产品规格以及现行国家标准«型钢轧钢工程设计规范»GB50410、«线材轧钢工程设计规范»中的规定可分为,小型型钢轧机、线材轧机。小型型钢轧机、线材轧机的经济规模、代表产品大纲、所用坯料符合表4.7.20表中的规定。

    4.7.22 节能型轧机设备系指粗轧机采用连轧机组,线材精轧机组为采用集中传动的高速无扭精轧机组。若投资允许可在高速无扭精轧机组后设置定减径机组,以进一步提高产品的断面尺寸精度并提高轧机的作业率。

    Ⅳ 热轧板带轧钢

    4.7.26 采用连铸坯不能满足产品性能和尺寸规格要求的特厚板等特殊品种可采用钢锭生产。

    4.7.34 采用控温轧制及轧后控制冷却工艺的目的是控制产品金相组织和提高产品的机械性能,减少金属氧化损失,对某些品种可代替轧后热处理。

    4.7.37 连铸连轧工艺,钢包回转台上应设置钢包加盖装置,减少钢水温降,保证浇铸温度稳定。

    4.7.39 连铸连轧金属成材率为从钢水到热轧卷的综合成材率,其中从大包钢水到合格铸坯的成材率应不小于97.5%,从合格铸坯到热轧卷金属成材率应不小于98.5%。

    Ⅴ 冷轧板带轧钢

    4.7.50 无取向电工钢指采用常化酸洗机组、轧机、(中间退火机组)、(二次冷轧)、焊接机组、退火机组、剪切机组和包装机组生产的产品,若高牌号无取向电工钢需要经过中间退火和二次冷轧,则各能耗约为表中所列值的1.1倍;取向电工钢指采用常化酸洗机组、轧机、(二次常化酸洗)、(二次冷轧)、焊接机组、退火机组、高温环形炉、热拉伸平整机组、剪切机组和包装机组生产的产品。

    Ⅵ 涂、镀层

    4.7.57 从产品质量控制及成材率考虑,新建车间不宜单独建设涂镀层机组。

    Ⅶ 无缝钢管

    4.7.68 用轧坯时钢水至坯的金属成材率为84%~86%;用连铸圆管坯时钢水至坯的成材率为96%~98%,比轧坯成材率高10%~14%。管坯在成本中约占60%,连铸圆管坯比轧坯成本低20% 。

    连铸圆管坯与轧坯相比的优点:①节省能源30%~40%;②金属成材率高10%~14%;③管坯成本低20% 。

    对生产批量小、钢种多、高合金钢和要求的压缩比时,宜采用钢锭或锻坯。

    4.7.70 我国某厂φ250mm连轧管机组采用在线常化热处理工艺,大批量生产N80 套管,X42~52管线管和20G高压锅炉管。

    Ⅸ 锻钢

    4.7.81 机械行业以锻件生产为主的锻造车间与冶金系统特殊钢企业以锻材为主的锻钢车间能源消耗差异很大,需要明确本规范仅适用于冶金特殊钢企业锻钢车间。

    4.7.82 国内仍有1/3的特殊钢企业锻钢生产保留着电液锤。因其合金比和高合金比较低,锻件比例很小,炉型小,能耗相对偏低。

    4.7.87 目前,国内冶金锻造产品多数按粗加工状态交货,本规范的锻造工序能耗为粗加工能耗,不包括锻造产品的延伸加工(调质、精加工、表面淬火等)能耗。

    4.7.89 本规范工序能耗指标是区分快锻机组、精锻机组和电液锤提出的,因这三种锻造设备产品结构及其能耗结构差异较大,很难给出综合能耗指标。

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