生态化钢铁企业生产流程的构建与应用

钢铁厂的生产流程是钢铁企业的核心，它既影响生产过程，也影响排放过程。因此，要实现钢铁企业的生态化，应以生产流程优化为前提。

1 流程优化的理论依据

发展生态化钢铁企业是进一步拓展钢铁生产功能，使其不仅具有钢铁生产功能，而且还具有能源转换、社会部分大宗废弃物处理及为相关行业提供原料的功能，以实现资源效率提高、能源消耗降低、环境改善、成本降低、市场竞争力提高的良性循环。作为钢铁厂核心的生产流程，它的优化既有助于提高钢的市场竞争力，又有助于从根本上解决资源、能源和环境的可持续发展问题。

1.1 遵循的原则

钢铁企业建设生态化，应充分考虑市场需求、经济效益和科技进步因素，即：先从市场需求和投资效益评估出发，定位单个钢厂的产品大纲，然后分析该类产品现代化轧机生产能力的合理范围。从而分析与之对应的连铸机能力，选择好物流、能量（温度）、时间节奏的衔接、匹配关系。生产流程优化总的原则是物流顺畅、连续，生产过程的时间短，温度起伏小，节能。最终使生产流程从间歇———停顿———流程长向紧凑———连续———流程缩短的方向发展。遵循原则如下：

  （1）提高资源能源的使用效率；

（2）控制钢铁生产过程的排放；

（3）对排放物进行再资源化、再能源化和无害化处理；

（4）开发和制造绿色化产品；

（5）制定规划并强化管理。

1.2 工序优化方向

环顾国内外先进企业，钢铁企业建设生态化，其生产流程的各工序将向以下方向发展：

（1）炼铁工序：将遵循原料处理、还原过程与能源的循环、转换相结合，向低能耗、高效率、长寿命、“零”排放的方向发展；

（2）炼钢工序：将遵循工序功能的解析优化、工序间的协调优化的原则，向连续高效生产、洁净钢生产的方向发展；

（3）热轧工序：将遵循尽可能压缩比最小化，强化对表面质量和形状精度的控制，强化对产品性能的“在线”控制，向生产高速化、连续化、产品高附加值化方向发展。

2 生态化钢铁企业的模式

依据流程优化的理论基础，分析在同一钢厂内若干工序之间的协调性和相容性，实际上就是要将相关的产品合理地组织起来。环顾全球的发展趋势，确定下面的生产流程。

（1）薄板型及其延伸产品型

合理规模：600-800万t/a

延伸产品：冷轧板、镀锌板、镀锡板、彩涂板、电工板、焊管等。

（2）扁平材及其延伸产品型
 
    合理规模：300-350万t/a。延伸产品：焊管、冷轧板、镀锌板。

3 模式的应用

在我国钢铁工业面临资源、能源、环境和与社会协调发展产生尖锐矛盾的关键时期，某企业为适应新一轮发展形势，实现自身的可持续发展，提出建设生态化钢厂将有利于提高企业的资源能源效率及企业之间的竞争力。本文以此企业为研究对象，进行生产流程优化。

3.1 现状及问题分析

某企业的高炉转炉流程的衔接如图（图1）

从优化的角度分析上述流程，可以看出还存在以下问题：

（1）焦化生产能力不足，需外购一定数量的焦炭，外购焦炭质量、数量难以保证。

（2）高炉、转炉座数多，单炉容积小，高炉出铁量与转炉装铁水量不匹配，必须采用混铁炉作为衔接、缓冲，生产节奏不协调，运行时间延长，连续化程度降低，能源消耗增加，排放量增大。

（3）连铸机中小型、H型之间衔接较差，特别是中小型采用汽车运输，铸坯运送距离长、时间长，使热送热装温度难以提高。

3.2 生态化对策

针对钢厂存在的问题，以生态化理论为依据，对各个工序流程制定如下对策：
   
    （1）焦化工序。在工艺上，改进配煤，降低洗精煤消耗；同时，加强洗煤，降低硫含量。在污染治理上，加强焦化烟尘的治理；同时，发展干法熄焦，消除湿法熄焦产生的有害气体。

（2）高炉工序。对高炉实施大型化，适时淘汰小高炉；从精选原料开始，大力发展精料；实施合理的炉料结构，提高熟料比和入炉品位，并通过增大富氧，提高风温，加大喷煤量。同时，加强热风炉烟气余热回收，大力推广高炉炉顶煤气余压发电技术。

（3）炼钢工序。在燃料消耗上，应优化炼钢炉料结构，降低钢铁料消耗。工艺上，对铁水进行预处理，提高铁水质量，减少熔剂用量；积极利用与产品相适应的精炼装置；并发展高速、高效连铸机。同时，提高转炉煤气、蒸汽回收水平，加大回收量。

（4）轧钢工序。大力发展一火成材、连铸坯热送热装技术和连铸机与轧机之间的热衔接技术，采用控轧控冷技术。同时，采用高温蓄热燃烧技术，使用纯高炉煤气作为燃料。

3.1构建优化流程

3.3.1 总体原则

以现有流程、生产能力为基础，对主体部分予以保留；并按照上述原则，对现有流程进行重构优化，淘汰落后工艺和设备；并优化各工序的衔接；对各工序选择有效的节能和环境治理措施。

4 生态化钢铁企业的展望

生态化钢铁企业能从根本上解决资源、能源和环境保护和环境的可持续发展问题，将会对我国的新型工业化道路产生很大的影响，但它的实现涉及的因素很多，需要企业的不断改进与提高。改进方向如下：

（1）提高能源效率。影响吨钢综合能耗的直接因素是钢比系数和工序能耗。所以，提高能源效率应从这两方面着手，重点降低烧结钢比、铁钢比及焦化工序、烧结工序的能耗。

（2）降低大气环境负荷。主要利用先进技术、设备优化工艺流程的各个工序，使它们之间在时间上连续，工艺上紧凑，高效。

（3）与周边环境友好。钢铁厂除了向社会提供余热余能、钢渣等，供采暖和制造副产品外，还应从社会吸纳许多废弃物，包括废塑料、废轮胎或生活垃圾等。使它们充分利用，将整个社会的污染减小到最低。以改变钢铁企业的粗开放模式，使之向更洁净、更节省、与社会更友好的方向发展。

（责任编辑：李超）

(本文不涉密)
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