浅析钢铁企业的循环经济
Abstract： The paper discusses the main aspects of circular economy in iron and steel enterprises. The development of circular economy in steel enterprises can not only bring huge economic benefits to the enterprise， but also bring huge social benefit. And the development of circular economy in steel enterprises is importance and necessity.
Key words： iron and steel enterprises；circular economy；social benefits
中图分类号：F205 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2016）03-0048-02
0 引言
钢铁企业的循环经济主要是指钢铁生产过程中余热、余压、余气、余渣的回收再利用和再资源化[1～3]。它不仅提高了企业能源、资源的利用率，可显著降低企业的生产成本，为企业带来巨大的经济效益，使企业在激烈的钢铁市场竞争中处于有利地位；而且它能够促进企业节能减排，有利于保护自然环境，带来巨大的社会效益。在中国目前钢铁行业面临供大于求，资源能源成本和环保代价日益加大，市场竞争进入“恶性”阶段的形势下，可以说，钢铁企业的循环经济在很大程度决定着企业的存亡与发展，它也是国家产业政策对钢铁企业的必然要求。
钢铁企业的循环经济主要内容包括：余热发电、余气发电、余压发电和余渣的回收再利用，现分述如下。
1 余热发电
钢铁行业中，余热可回收利用的三大重点部位是干熄焦余热发电、烧结余热发电、氧气转炉余热发电[6，7]。这三种发电均是由余热将锅炉内的水转化为蒸汽，由高压蒸汽推动汽轮机，汽轮机推动发电机发电。
干熄焦余热回收系统可回收红焦显热82%左右，使炼焦过程的热效率提高10%以上。目前，我国钢铁企业干熄焦余热发电机组配置的比例约为20%，尚有很大的提升空间。干熄焦余热发电用锅炉每台的平均价格约1300万元人民币。
随着我国烧结机的大型化，烧结矿在冷却过程中产生的高温废气也越来越多，如何有效地回收这部分热量已经引起了人们的高度重视。目前，利用余热锅炉生产蒸汽带动汽轮发电机发电，在国内是一项比较先进的烧结余热回收技术。烧结余热发电技术由于烧结余热具有热源品质低、废气温度波动大和连续性差三个基本特点，给回收余热进行发电带来了一定的技术难度，近几年在国家钢铁产业产业政策的大力支持、科技工作者和企业工程技术人员的共同努力下，通过优化发电系统设计和加强运行管理，已有效克服了以上难题，可以保证烧结余热发电系统的稳定运行。预计，一套烧结余热发电用锅炉约1000万人民币。
转炉吹氧冶炼时，产生大量的高温烟气，烟气温度在1400℃以上，以公称容量为120吨转炉为例，常规吹炼每小时产生的烟气量约70000Nm3，大量的高温烟气蕴含大量的热能，这其中的部分热能通过汽化冷却烟道回收，高温烟气经汽化冷却烟道冷却后，温度下降到850～1000℃，部分热能转化为高温高压蒸汽，吨钢产生的蒸汽量约80～87?K。对高温蒸汽的回收利用，目前各炼钢厂采用的方式不同，利用率也差别很大。有些钢厂并入大网，在全公司范围内分配作为干燥或者取暖用能源；有些钢厂，对这部分蒸汽调温调压后作为真空炉用动力源；有些钢厂则是用这部分高温高压蒸汽来发电。
2 余气发电
钢铁行业中，余气可回收利用的三大重点部位是焦炉煤气发电、高炉煤气发电和转炉煤气发电。目前，我国钢铁企业高炉煤气仍有约10%的放散率，焦炉煤气约有3%的放散率[8-10]。若将这些煤气都用于发电，仅此一项每年约可节约600万吨标准煤。转炉煤气回收的技术比较成熟，无论是OG法还是LT法，吨钢煤气回收量均可达90～130 Nm3，如果这部分煤气也拿来发电，将产生更大的经济和社会效益。
目前余气发电采用比较先进的CCPP发电技术，即煤气-蒸汽联合循环发电技术。邯钢CCPP发电工程采用日本三菱M251型燃气轮机，其工艺特点如下：低热值高炉煤气经过脱水、除尘等处理后，进入煤气压缩机升压后进入燃烧室，与经过压缩机升压后进入燃烧室的空气混合燃烧，产生高温高压燃气进入燃气轮机膨胀做功，通过齿轮系统驱动煤气压缩机和发电机，既提供煤气压缩动力又将机械能转化为电能输出；同时燃气轮机排出的高温烟气进入余热锅炉进行再利用，然后废气排入大气。而余热锅炉产生的蒸汽又推动蒸汽轮机发电，充分利用能源。蒸汽轮机是燃气轮机发电的补充，并完成联合循环，进一步提高系统的热效率。
上海宝钢、邯钢、通化、元立都采用了CCPP发电技术，发电成本在0.15～0.25元/kwh，而工业用电价格在0.55元/kwh，自发电经济社会效益非常可观。我国CCPP发电技术已建设超过10台套50MVA～150MVA机组，还有一套世界上最大容量之一的300MVA机组在鞍钢投产。此外，宝钢梅山、沙钢、太钢、浦钢、武钢、首钢京唐钢铁、莱钢、潍坊钢铁公司、江西萍乡钢铁公司、云南双友钢铁公司也在建或拟建不同规模的CCPP。曹妃甸京唐公司在建设中准备把所有的煤气都用来发电。
3 余压发电
钢铁行业中余压发电主要是指高炉炉顶余压压差发电（TRT），我国TRT设备已超过500台，一些高炉吨铁发电量超过45kwh，TRT应用数量及其发电量均居世界产钢大国第一。高炉TRT与高炉煤气干法除尘技术相结合是对高炉余压、煤气综合利用的系统集成技术，这种技术结合一方面提高了TRT发电效率30%以上，使吨铁发电量达到了35kWh～40kWh；另一方面实现了高炉煤气全干法除尘，减少或基本没有新水消耗和废水排放，煤气含尘量降低到5mg/m3，高炉采用全干法除尘可有效提高TRT发电量。 在我国钢铁行业产能过剩，产品供过于求，同时面临越来越高的资源能源和环境成本压力的形势下，钢铁行业发展循环经济已成为其必然要求，目前以曹妃甸京唐公司、宝钢公司、鞍钢公司为代表的钢铁企业在发展钢铁循环经济方面已走在了全国的前列。部分钢铁企业利用余热发电、余气发电和余压发电技术基本做到了零放散。国内某民营钢铁企业已经做到了自发电除可以100%满足本企业生产全部用电量的需求，还可以有多余的电量供给大网，卖给国家，仅此一项，吨钢就可以给企业带来净利润200多元！在中国钢铁行业进入微利时代，其竞争优势无与伦比。特别是在电力不足的省份或地区，在用电高峰季节国家电力不足限电时，自发电的优势更加突显出来。
4 余渣的再资源化
钢铁企业发展循环经济的另一个重要方面是余渣的回收利用和再资源化。主要包括两个方面的内容，一是炼铁渣，主要是渣沟水冲渣，吨铁产生水冲渣约400kg，按目前的市场价格85元/吨计算，吨铁回收铁渣价值34元。目前，对高炉炉渣的回收利用已经达到很高的水平，高炉炉渣已全部用于制造普通硅酸盐水泥的原料、路基建筑材料和其它材料。炼钢炉渣的回收再利用和资源化随着中国钢铁业的快速发展也取得了巨大进步。据统计，生产一吨钢约产生150kg钢渣，钢渣中含有一定量的单质铁，这部分单质铁可以通过焖渣挑选，钢渣的破碎、磁选、筛分、再破碎、再筛分的工艺从钢渣中分离出来。据统计，这部分块铁从钢渣中分离出来重新回炉炼钢可降低钢铁料消耗约15kg/t，废钢价格按2600元/吨计算，仅此一项吨钢可降低39元，若除掉分选成本，吨钢可降低成本20元。磁选以后的钢渣的再利用和资源化也取得了重大进展，目前，以磁选后的钢渣（骨料）、粒化高炉炉渣（结合剂）、工业循环水为原料，采用与生产混凝土相似的工艺可生产出混凝土预制块和天然石料的替代产品，其强度和耐久性可与混凝土相媲美，已成功应用于码头工程修建和大型工程的地基填充。产生了巨大的经济和社会效益。
5 结论
钢铁企业的循环经济的主要内容包括余热、余气、余压和余渣的回收利用和再资源化，它不仅能大大降低钢铁企业的生产成本，提高企业的市场竞争能力，给企业和社会带来巨大的经济和社会效益，而且成为钢铁企业发展的必然要求，决定着钢铁企业的发展与前途。
