1、20O8年第6期 总第203期 铁合金 FERRo-ALLoYS 2oo8No6 T0t203 铁合金矿热炉热平衡测试及能量损失分析 冷劲松 宋福良2 周继恩s (1吉林市能源利用监测站 吉林 中国 132011) (2中钢集团吉林铁合金股份有限公司吉林 中国 l32002) (3吉林市节能技术服务中心吉林 中国 l32011) 摘 要通过矿热炉热平衡测试，进行量化评价能量的流向形态，分析能量损失的症结所在，提出了加强能耗管理， 实现生产优化控制的措施方案和节能技术改造建议。 关键词矿热炉热平衡测试分析 中图分类号TF6l1 文献标识码 B 文章编号 10011943(2008 J060010
2、04 ANALYSIS oN ENERGY LoSS AND TEST oF HEAT BALANCE IN SUMBERGED ARC FURNACE Leng Jinsong S0ng Fuliang Zhou Ji en (1Jilin Monitong stati0n of Ene gy uti1izatjon，Jilin l3201l，Chjna) (2Sinosteel Jilin Ferroall0y Co，Ltd，Jilin 132002，China) (3Jilin service center 0f Energy Savin昏Ji1in 132011，china) Abst
3、ract It introduces the heat balance of energy dissipation equipment which being based on c0nsenati0n law 0f energy It calculates on losses and gains of energy and the balances between energy effective utilizati0n and energy l0ss It will provide scientific basis and technologica1 support f_0r impI_t)
4、ving technical level， energysaving technical I_ef_0珊ati0n and stren hening management of energy loss equipments by mean8 0f now direction fn丌I1， energy transf0rn1ati0n and economic rai0na1jy of energy 10ss It ves a bef intmduce to the heat ba1ance exam1ped by sumberged arc fumaces in sjn0seel Jiljn
5、FenDalloy Co，Ltd KeywOrds sumberged arc fumace， heat balance， test， analysis 前言 随着工业企业能源优化管理的不断深化，节能 方向已经由传统的对能源消耗的物量计量、统计、考 核，逐步转变为通过对能量转换过程、能量有效利用 和能量损失流向方面的分析研究，挖掘节能潜力，达 到节能目，对于高耗能的冶金行业有重要意义。中钢 集团吉林铁合金股份有限公司(以下简称中钢吉铁) 注重矿热炉节能降耗，力求通过能量分析查找矿热 炉能量损失的症结，研究节能技术改造方向。为此， 中钢吉铁与吉林市能源利用监测中心制定了矿热炉 热平衡测试计划，自
6、2005年起，共同完成了具有代 表性的12台矿热炉的热平衡测试工作。 1 矿热炉热平衡原则方法 11 热平衡内容 根据能量守恒原理，在矿热炉物料平衡的基础 上，采取测试手段，以电炉一次供电、电极消耗和物 料消耗，至铁水、炉渣出炉和烟气排放出口为一体 系，对电能的供人、转换热能后的有效利用和能量损 失进行定量评价分析。 1-2 热平衡测试方法 在矿热炉稳定生产情况下，对42个测点进行同 步测试，延续时间为24 h。其中：物料、产品、炉渣量 等采用衡器计量，化验部门提供元素和工业分析数 作者简介冷劲松男，l954年出生，毕业于东j大学钢铁冶金系冶金电炉专业，高级工程师。现从事工业节能监测工作。 收
7、稿日期 2008一l020 第6期 冷劲松等铁合金矿热炉热平衡测试及能量损失分析 据；温度采用非接触远红外测温仪测试；循环水量采 用超声波流量计计量；炉口辅射散热采用热流计直接 测试；烟气流量采用高温热球风速仪测试流速，然后 根据烟道截面计算流量；烟气成分采用燃烧效率仪分 析；供电系统采用在线仪表和电能效率测试仪计量。 热平衡测试采取实测手段并参考分厂生产日志 记录及日报统计数据，以计量测试与计算统计相结 合的方法进行。 2 矿热炉热平衡测试实例 中钢吉铁一分厂102 炉额定容量165 MVA，生 产产品为锰硅合金。热平衡测试时间为2005年9月 6日，测试延续时间为24 h。期间根据投入批料
8、、产 品产量以及其它测试数据取平均值。物料平衡、碳平 衡和热平衡均以每吨产品为测算母项。 21 物料平衡测算 物料平衡是矿热炉热平衡的前提和基础，物料 平衡与热平衡同步进行。物料平衡的数据来源：原料 成分分析数据、产品及炉渣成分分析数据；衡器计量 数据；烟气流量和成分分析数据实测见表l。 表1 l02 矿热炉物料平衡表 IIab1 Material balance in fumace 1O2 22碳平衡测算 碳平衡测算的主要目的是通过对炉气反应产物 中cO和cO 成分及排碳量的分析，为生产工艺提 供参数依据。其中焦碳、电极、产品、炉渣和炉尘含碳 量为工业分析数据。烟气中排碳量，根据烟气流量和
9、烟气成分中cO和cO 生成所耗c量测算。见表2。 表2 lO2 炉矿热炉碳平衡表 Tab2 Carbon balance in fumace 102 23热平衡测算 矿热炉热平衡是在物料平衡基础上进行，并以 现场实测数据为基础。在计算过程中，对于温度、流 量、气体成分等随生产状态波动较大的测试数据，采 取高频次测试方法，取算术平均值热平衡测算结果 (平衡误差不超过5)，见表3。 表3 102 炉热平衡表 Tlab3 Heat balance in fumace 1O2 铁 合 金 2008年 3 主要工艺参数与生产技术指标 31 矿热炉主要工艺参数指标(见表4) 表4 102 炉主要生产工艺参
10、数指标 Tab4 Main pmductive pammeter index in fumace 102 项目 数据 铁渣温度 排烟温度 烟气流量( t) 冷却水出口温度 冷却水进口温度 循环水量( t) 炉尘重量( t) 氧化烧损锰量( t) 氧化烧损焦量( t) 氧化烧损磷量(kgt) 32 矿热炉主要技术经济指标(见表5) 表5 1O2 炉主要技术经济指标 Tab5 Main techn0一economy index in fumace 102 项目 日产量t 产品电耗量(kwht) 产品电极耗量(tt) 产品焦碳耗量(t) 产品矿耗量(tt) 铁渣比例 炉气C0含量 变损率 网损率 产
11、品用电效率 热效率 33热平衡结果 通过热平衡测算，分析有效利用能量和各项 损失的形态流向；标定与耗能有关的主要生产工 艺参数；测算主要技术经济指标；提出加强节能管 理、提高矿热炉经济运行水平以及节能技术改造 建议。 4 节能潜力分析及技术改造建议 41 提高冶炼工序次级计量器具配备率，尤其是 涉及工序能耗考核的重点风机、水泵、拖动电机的计 量，以及采暖和照明的计量；完善能源计量和能源统 计管理体系，保证能源消耗数据链的有效性；建立低 于国家限额的企业内控能耗定额指标体系，严格考 核，节奖超罚。 42 对焦炭、煤炭品种进行发热量跟踪分析测定， 按实际发热值统计折算标准煤量，考核能源消耗。 43
12、 矿热炉精细用料。原料的制备要注重主成分硅 石的精选，应水洗减少杂质；焦碳要颗粒度适宜，保证 高固定碳含量，提高其的物理性能，以扩大坩埚区。 44 根据热平衡试验方法，经常性进行主要生产 工艺参数的测定分析。监控电极深度、焦碳比电阻、 焦碳层厚度、熔融料和铁渣液温度、炉气成分等相互 依赖，相互制约的变化关系，摸索生产规律，确定最 佳工艺曲线和经济运行操作制度。 45 对矿热炉供电系统进行长期动态监控。通过 监控积累数据，掌握规律，统计测算矿热炉最佳运行 参数，实现矿热炉生产优化控制，也可以免除做短路 试验带来的风险及诸多不便。 46 回收电炉煤气用于发电。热平衡测试数据 显示：102 炉烟气中
13、C0成分含量为49，排放量 为2 600 m，h，其能量损失占炉子供入能量的 333，是生产中最大的一项能量损失。近年来，公 司已经完成了部分矿热炉的封闭改造，回收电炉煤 气3 500万m，。“十一五”期间，公司计划将工艺允许 的7台敞口炉继续进行改造，共回收电炉气3亿m ， 建设125万千瓦机组电站，年可发电15亿kwh。 47 回收利用矿热炉烟气排放的高温余热。根据102# 炉测试分析：排烟温度390，烟气流量2 600 m3h，损 失能量2 657 600 kJh，相当于一台07 Mw锅炉的 出力。对此，公司节能规划已提出集中回收烟气排放 的高温余热项目计划，年可产生蒸汽4万t，作为综
14、合利用发电站的补充热源。 48 应用无功补偿技术，提高电能质量。经实测102If 炉短网损失高达199，原因是力率偏低，导致电压 降低。生产中为了达到工艺要求的电压质量，势必要增 大电流，从而使网损过大。因此应用无功补偿技术十分 必要。目前，公司已完成了7台炉无功补偿器的安装， 共计71 3o0 kw，明显提高了炉变的供电质量。 49 矿热炉循环冷却水余热利用。经实测，lO2 炉 循环冷却水能量损失为689，是矿热炉生产运行 中较大的一项能量损失。由于循环水温度过高不仅 影响通水部件的使用寿命，而且也浪费了能量资 源。2005年，公司实施了循环水综合利用改造，利用 1 2 m 1 一跏 一 一
15、伽 一一 一一一 第6期 冷劲松等铁合金矿热炉热平衡测试及能量损失分析 l3 四、五分厂4台炉的循环冷却水，经原有三循环厂 房、管线、设备送至厂宅，再将回水送至四分厂，形成 了封闭的大循环系统，实现了26万m 的住宅区采 暖供热。其循环水量700 th，出口水温度55，能 量16亿kJh，相当于42 Mw锅炉的供热量。年节 约煤炭13万t。 中国五矿商会铁合金分会成立大会暨20O9年 铁合金出口许可申领条件和程序复核结果 通报会议在京召开 2O08年11月13日至14日，中国五矿化工进出口商会 召开五矿商会铁合金分会成立大会暨2009年铁合金出口许 可申领条件和程序复核结果通报会议。大会宣布成
16、立五矿商 会铁合金分会，并选举产生了第一届理事会和正副理事长；大 会同时通报了2009年铁合金出口许可申领条件和程序复 核结果。 、 2o08年11月13日至l4日，中国五矿化工进出口商会 铁合金分会成立大会暨2o09年铁合金出口许可申领条件和 程序复核结果通报会议在北京河南饭店举行，铁合金行业近 150家单位参加了会议。大会宣布五矿商会铁合金分会成立 并选举产生了第一届理事会和正副理事长；大会还公布了 2o09年铁合金出口许可申领条件和程序复核结果，中钢炉 料、五矿中国矿产、上海晋能以及鄂尔多斯等单位顺利通过 2009年出口资质复核。本次大会选举产生了铁合金分会第一 届理事会，共20家单位人
17、选，名单如下： 中钢炉料有限公司、五矿集团中国矿产有限公司、上海晋 能国际贸易有限公司、鄂尔多斯国际贸易有限公司、内蒙古阿 拉善盟金圳冶炼有限公司、宁夏英里特河滨冶金有限公司、中 国有色金属进出口有限公司江苏分公司、青海物通实业有限 公司、内蒙古亚矿资源有限公司、中蓝国际化工有限公司、江 西五矿国际贸易有限责任公司、瑞钢联集团有限公司、俊安 (天津)实业有限公司、湛江峰宇进出口贸易有限公司、宁夏天 净电能开发集团有限公司、浙江物产国际贸易有限公司、西安 西电国际工程有限责任公司、宁夏商业对外贸易有限公司、宁 夏明迈特科工贸有限公司、兰州河桥硅电资源有限公司。 名单前9家单位中，中钢炉料公司当选
18、为理事长单位，五 矿集团中国矿产有限公司和上海晋能国际贸易有限公司等另 外8家单位当选为副理事长单位。基本符合20O9年铁合金 出口许可申领条件和程序的三类企业(硅铁、硅锰和锰铁)共 计133家，其中生产企业63家，流通企业70家，并另列部分 灾区和边贸企业。复核结果名单报商务部批准后向社会公布， 会有部分调整。 为执行国家产业政策，引导铁合金企业健康发展和规范 铁合金出口秩序，商务部2oo8年9月1日公布铁合金出口 5 结语 根据矿热炉热平衡结论，将进一步查找能量损 失浪费的症结，挖掘节能潜力，加大技术改造力度， 严格实行能源消耗定额管理，实现生产优化控制，完 成企业节能降耗的任务和目标。
19、许可申领条件和程序，启动2009年铁合金出口资质复核。经 过两个多月的紧张工作，复核工作有了实质结果。一大批不符 合国家产业政策的落后企业被淘汰出局，失去出口资格。本次 复核工作对于引导铁合金行业健康发展和规范铁合金出口秩 序有积极的意义。 千亿投资刺激钢材需求千万吨中小钢厂酝酿复产 近期，国家发改委有关人士对2o08年4季度新增1 Ooo 亿元投资去向作了详细说明，记者经过计算发现，其中，直接 拉动钢材需求就达到410万吨，而间接拉动的钢材需求则高 达1 o00万吨。分析人士认为，这部分钢材需求在今年12月 份与明年1季度将很快体现出来。受此影响，全国钢材市场信 心开始回暖，价格趋于稳定。一
20、些中小钢厂已经酝酿重新恢复 生产。 千万吨钢材需求力挺市场 近期国家发改委的详细说明显示，今年4季度新增1 00o 亿元投资中，铁路建筑将直接拉动钢材需求161万吨，民航项 目拉动钢材需求50万吨，污水处理拉动、社会事业以及医院 卫生拉动近100万吨钢材需求。另外，其他项目带来的钢材需 求约100万吨，总计约为408万吨。 由于这部分是投资在l1月、12月份要完成。如果算上带 动的社会投资的话，实际上在年未以及明年1季度至少有1 000万吨的钢材需求产生。因此，它对国内钢材市场的信心提 振较大。国内钢材市场价格已经连续3周走稳，主流钢材品种 价格与1O月份价格降幅已经缩小至5以内。业内人士普遍
21、 认为，国内钢材市场的机会可能主要在建材领域。国内钢厂中 建筑钢材产量超过5o0万吨的主要有唐钢、沙钢、山钢、马钢 等，而超过百万吨规模的包括八钢、酒钢、凌钢、安钢等。 中小钢厂酝酿重新复产 “我们有4个炉子，其中3个炉子已经满负荷生产，还有 1个高炉大修很快完成。”河北邯郸纵横钢铁集团总经理顾强 圻，“现在公司4 o0O多工人已经到岗。公司l1月份的带钢产 量达到12万吨，已经是1O月份产量的两倍了。由于最近钢材 市场价格开始企稳，公司的订单已经大于生产能力。现在手上 还有3万吨的订单，这意味新订单只能一周以后交货了。” 尽管现在钢厂经营仍然比较困难，但如果成本控制得好，企业 还是有利润的。目前，复产情况比较好的主要是河北地区比较 有实力的民营钢厂，主要是带钢企业，像唐山宝业、德龙、津西 等至少有78家钢厂开始复产了。这主要跟北方冬季供暖检 修，对管材的需求增加有关。另外，北方地区一些大钢厂，像首 钢最近也恢复一条建材生产线。 摘自铁合金经济技术信息
