(三)高爐的節(jié)能監(jiān)測

1.高爐的節(jié)能技術

當今應用于高爐的節(jié)能技術主要有高爐煤氣余壓發(fā)電、高爐富氧噴煤技術、低熱值煤氣燃氣輪機技術、高爐爐渣余熱回收等。

(1)高爐煤氣余壓發(fā)電(TRT)。TRT技術，是國際公認的鋼鐵企業(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，推動汽輪機旋轉做功，驅動發(fā)電機發(fā)電的裝置，如圖4-19所示。TRT裝置包括汽輪機和發(fā)電機兩大部分，在煤氣減壓閥前把煤氣引入膨脹機，把壓力能和熱能轉化為機械能并驅動發(fā)電機發(fā)電。在運行良好的情況下，噸鐵回收電力約30～54kWh，可滿足高爐鼓風機電耗的30%，實質上回收了原來在減壓閥中浪費的能量。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)電設備，發(fā)電成本低，可回收高爐鼓風機所消耗能量的25%～50%，是目前發(fā)電設備(核能、水利、火力)中投資最低，見效最快，低投入，高產(chǎn)出的節(jié)能環(huán)保設備。同時，高爐煤氣減壓過程中產(chǎn)生的噪聲由原來采用減壓閥組的110～140dB降低到80dB以下，具有很大的經(jīng)濟效益和社會效益。

(2)高爐富氧噴煤技術。高爐熱風溫度是影響煉鐵工序能耗的重要因素之一，高爐風溫每提高100℃，高爐噴煤比大約提高20～40kg/t，焦比降低15～30kg/t。通過在高爐冶煉過程中噴人大量的煤粉并結合適量的富氧，達到節(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，煤的價格是焦的一半左右，可以帶來巨大的經(jīng)濟效益。

(3)高爐燃氣——蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電(CCPP)。低熱值煤氣燃氣輪機聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術是將煤氣與空氣壓縮到1.5～2.2MPa，在壓力燃燒室內燃燒，高溫高壓煙氣直接在燃氣透平(GT)內膨脹做功并帶動空氣壓縮機(AC)與發(fā)電機(GE)完成燃機的單循環(huán)發(fā)電。燃氣透平攤出煙氣溫度一般可在500℃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(ST)發(fā)電。蒸汽輪機發(fā)電是燃機發(fā)電的補充，并完成聯(lián)合循環(huán)。CCPP的鍋爐和汽輪機都可以外供蒸汽，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)中還有一個煤氣壓縮機(GC)單元，特別在低熱值煤氣發(fā)電中，煤氣壓縮機比較大。眾所周知，余熱鍋爐加蒸汽輪機發(fā)電是常規(guī)技術，所以CCPP技術核心是燃氣輪機，燃氣輪機一般是透平空氣壓縮機、燃燒器與燃氣透平機組合的總稱(CCPP)，總的熱效率能提高到43%～46%。CCPP裝置由于具有效率高、造價低、省水、建設周期短、啟動快等一系列優(yōu)點，在世界各國電力行業(yè)中應用相當廣泛。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，爐內煤氣流速降低，從而減小煤氣通過料柱的阻力;高壓后，如果維持高壓前煤氣通過料柱的阻力，則可以增加產(chǎn)量。

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

2.高爐的節(jié)能監(jiān)測

(1)熱風溫度。人爐熱風帶入的物理熱是高爐所需熱量的重要來源，也是影響高爐焦炭淌耗量的重要因素，熱風溫度的提高實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，在檢測入爐熱風溫度同時檢測高爐熱風爐總管上的鼓風爐預熱溫度，可以檢測人爐熱風經(jīng)熱風管道和圍管后的溫度損失。熱風溫度可在風口中插入耐熱鋼管，用熱電偶進行測量。

(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，使得爐內燃燒得到更充分的利用，煉鐵焦比下降。

節(jié)能監(jiān)測中所分析的高爐爐頂煤氣應是混合煤氣，煤氣的取樣點不應設在煤氣上升管上，而應該在煤氣下降管上。在實際檢測中，可以使用現(xiàn)場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應達到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，是一個比較重要的監(jiān)測項目。

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

(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，它是煉鐵生產(chǎn)設備狀況、操作水平、原燃料條件的綜合反映，是節(jié)能監(jiān)測項目的一個重要指標。高爐工序能耗屬監(jiān)督審計性質，它是對一個監(jiān)測期內，利用能源消耗臺賬和生產(chǎn)統(tǒng)計報表，統(tǒng)計能源消耗量和生鐵產(chǎn)量，進一步計算工序能耗。

(四)轉爐的節(jié)能監(jiān)測

1.轉爐的節(jié)能技術

(1)濕式除塵法轉爐煤氣回收技術。轉爐吹煉過程中碳氧反應會產(chǎn)生大量一氧化碳濃度較高的轉爐煤氣，平均溫度高達1450℃，在煉鋼過程中，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煉鋼過程放熱量的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文氏管為主的煤氣回收流程(簡稱OG法)，同時也是國內發(fā)展較快且較為成熟的技術，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入一級水溢流固定文氏管，下設脫水器，再進入二級可調文氏管，煙氣中的灰塵主要在這里除去，然后經(jīng)過彎頭脫水器和塔式脫水器進入風機系統(tǒng)送至用戶或放散塔。

國內某鋼廠250t轉爐出口煙氣溫度約為1600℃，采用OG法轉爐煤氣回收技術，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)轉爐負能煉鋼技術。轉爐煉鋼工序消耗的總能量小于回收的熱量，轉爐工序不但不消耗能源，反而外供能源。實現(xiàn)轉爐負能煉鋼的主要技術措施有：提高轉爐煤氣、蒸汽回收水平，采用交流變頻技術降低電動機消耗，提高自動控制水平等。

首鋼煉鋼系統(tǒng)實現(xiàn)轉爐負能煉鋼的重點是減少氧氣、電力的消耗，提高轉爐煤氣和蒸汽的回收，同時降低各類能源消耗。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，降低焦爐煤氣噸鋼消耗15.78m3;建設溴化鋰吸收式制冷機組，利用蒸汽驅動機組以滿足煉鋼鑄鋼區(qū)夏季制冷的需求，節(jié)省空調電力消耗;采用新型激光煤氣分析儀，提高煤氣回收時間，噸鋼煤氣回收量提高到10m3/t以上;采用計算機全自動控制技術，確定最佳回收期，使噸鋼煤氣回收量提高16.09m3/t。

2.轉爐的節(jié)能監(jiān)測

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

全周期時間監(jiān)測方法是使用電子秒表計時，從上一爐鋼出爐完成時開始，至本爐鋼出鋼停止時結束，同時，監(jiān)測應在生產(chǎn)正常時進行。

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

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

全爐供氧量和單位能耗的監(jiān)測可以在一定時期內審計電能消耗和產(chǎn)鋼量，通過統(tǒng)計報表、能耗臺賬和現(xiàn)場審核等手段。

(4)出鋼溫度。如果出鋼溫度過低或過高，都可能對產(chǎn)品造成影響。鋼水出爐溫度與其帶出物理熱有很大關系，但由于轉爐重點溫度控制是氧氣頂吹轉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，否則需升溫或降溫才能出爐。

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

(6)蒸汽回收量。很多大中型轉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。