季愛兵, 郭新穎

(神霧集團江蘇省冶金設計院有限公司, 江蘇 南京　210000)

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鋼鐵企業(yè)轉(zhuǎn)型之路
——冶金多聯(lián)產(chǎn)循環(huán)經(jīng)濟①

季愛兵, 郭新穎

(神霧集團江蘇省冶金設計院有限公司, 江蘇 南京210000)

簡介了多聯(lián)產(chǎn)循環(huán)經(jīng)濟的概念，以及在冶金行業(yè)的開發(fā)意義；闡述了神霧集團示范工藝流程的特點和應用。

冶金企業(yè)； 轉(zhuǎn)型升級； 多聯(lián)產(chǎn)； 循環(huán)經(jīng)濟

引　言

冶金行業(yè)是國民經(jīng)濟的重要基礎產(chǎn)業(yè)，是實現(xiàn)工業(yè)化的支撐產(chǎn)業(yè)。冶金行業(yè)的快速發(fā)展為中國國民經(jīng)濟的發(fā)展提供了有力保障。但是，近年來隨著中國鋼鐵產(chǎn)能嚴重過剩、產(chǎn)品價格不斷探底，冶金行業(yè)的發(fā)展已遭遇到歷史的寒冬，行業(yè)亟需轉(zhuǎn)型升級[1,2]。

1　冶金多聯(lián)產(chǎn)循環(huán)經(jīng)濟

“多聯(lián)產(chǎn)”的概念最初源自于化工行業(yè)，指進行跨行業(yè)、跨部門的聯(lián)合生產(chǎn)，得到多種具有高附加值的產(chǎn)品，以及充分利用各工藝過程中產(chǎn)生的能源的綜合系統(tǒng)[3，4]?！岸嗦?lián)產(chǎn)”概念的應用，能夠使各生產(chǎn)工序之間進行有機耦合，實現(xiàn)資源共享、能源梯級回收利用，在最大程度上充分發(fā)揮了原料的利用價值，降低了企業(yè)的能源消耗及成本。

在目前冶金行業(yè)發(fā)展形勢下，若采用傳統(tǒng)的生產(chǎn)模式對冶金企業(yè)進行新建、重組或者轉(zhuǎn)型都已經(jīng)不太現(xiàn)實，綜合發(fā)展“多聯(lián)產(chǎn)循環(huán)經(jīng)濟”是今后的重要發(fā)展方向。冶金行業(yè)的多聯(lián)產(chǎn)循環(huán)經(jīng)濟可以擴展為在工藝方面將冶金、固廢處理、煤化工、發(fā)電等環(huán)節(jié)相結(jié)合，形成以冶金行業(yè)為主導，金屬材料、化學品、液體燃料、電力、熱力、煤氣等行業(yè)的關(guān)聯(lián)生產(chǎn)，以達到資源、能源的充分利用和循環(huán)生產(chǎn)，以及環(huán)境和經(jīng)濟效益最大化的目的。具有規(guī)?；?、大型化、一體化、基地化等特征的多聯(lián)產(chǎn)聯(lián)合企業(yè)相對于單一的冶金企業(yè)在綜合投資規(guī)模、生產(chǎn)成本、產(chǎn)品能耗等關(guān)鍵指標上展現(xiàn)出巨大優(yōu)勢，是大型企業(yè)的重要發(fā)展方向。

2　神霧創(chuàng)新型冶金多聯(lián)產(chǎn)循環(huán)經(jīng)濟示范工藝

北京神霧環(huán)境能源科技集團股份有限公司(以下簡稱“神霧集團”)是目前中國專業(yè)從事化石能源、礦產(chǎn)資源及可再生資源高效清潔利用、新技術(shù)研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化實施的行業(yè)領(lǐng)軍企業(yè)。神霧集團以其擁有的核心技術(shù)為基礎，依托旗下的研究機構(gòu)與工程設計單位，創(chuàng)新性地開發(fā)了集釩鈦資源綜合利用、冶金固廢粉塵綜合處理、蓄熱式燃氣高溫熔融電石、蓄熱式旋轉(zhuǎn)床煤熱解、粉煤氣化、LNG制備以及發(fā)電為一體的綜合性冶金多聯(lián)產(chǎn)循環(huán)經(jīng)濟示范工藝。

2.1示范工藝流程

示范工藝流程以釩鈦資源綜合處理、冶金固廢粉塵綜合利用和蓄熱式燃氣高溫熔融電石為主體，其他子項相互耦合、關(guān)聯(lián)：

雙床粉煤氣化單元為全廠提供燃料氣和原料氣；發(fā)電單元為全廠提供電力資源；蓄熱式旋轉(zhuǎn)床煤熱解單元為粉煤氣化單元和發(fā)電單元提供低階煤炭資源；蓄熱式旋轉(zhuǎn)床煤熱解單元和蓄熱式燃氣高溫熔融電石單元副產(chǎn)的高熱值熱解氣和電石尾氣用于LNG生產(chǎn)單元的原料。整體工藝流程如圖1所示。

圖1　示范工藝流程圖

本示范工藝集成了神霧集團多項自主創(chuàng)新、成熟的國際領(lǐng)先技術(shù)，通過能源耦合、資源分級提質(zhì)、梯級使用，實現(xiàn)資源綜合循環(huán)使用，各項能源、環(huán)保指標均優(yōu)于國家現(xiàn)行標準；符合中國冶金工業(yè)綠色、清潔、環(huán)保的可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略要求。

2.2示范工藝子項

2.2.1釩鈦資源綜合利用單元

本單元主體工藝路線為：釩鈦海砂礦→釩鈦氧化球團→氫氣豎爐直接還原→熔分提鈦→轉(zhuǎn)爐提釩。氫氣豎爐處理釩鈦礦技術(shù)成熟、可靠，比高爐工藝節(jié)能11.7%以上，CO2減排60%以上，SO2，NOx減排80%以上，是一種清潔、環(huán)保的短流程冶金技術(shù)。本單元的產(chǎn)品高品質(zhì)鐵水可外送至附近鋼鐵企業(yè)作為煉鋼原料銷售；鈦渣、釩渣可外售臨近的釩鈦深加工企業(yè)。

2.2.2冶金固廢粉塵綜合處理單元

本單元主體工藝路線為：固廢粉塵預處理→轉(zhuǎn)底爐直接還原→熔分冶煉。轉(zhuǎn)底爐處理冶金固廢粉塵可實現(xiàn)粉塵中的鐵、碳、鋅等有價元素綜合回收、多金屬循環(huán)使用，實現(xiàn)固廢粉塵零排放，比傳統(tǒng)冶金固廢粉塵處理技術(shù)節(jié)能17.7%以上，CO2減排16.7%，SO2減排95%以上，NOx減排34%以上；本單元的產(chǎn)品高品質(zhì)鐵水可外送至附近鋼鐵企業(yè)作為煉鋼原料銷售；高品質(zhì)氧化鋅可外售臨近的化工企業(yè)。

2.2.3蓄熱式燃氣高溫熔融電石單元

本單元主體工藝路線為：原料處理→預熱爐干餾→密閉電爐冶煉。蓄熱式燃氣高溫熔融電石技術(shù)比傳統(tǒng)電石生產(chǎn)技術(shù)節(jié)能15%以上，CO2減排11.5%，SO2減排90%以上，NOx減排48%以上。本單元的副產(chǎn)品熱解氣和電石氣作為LNG單元的原料氣；產(chǎn)品焦油、粗苯、高品質(zhì)電石可外售臨近化工企業(yè)。

2.2.4蓄熱式旋轉(zhuǎn)床煤熱解單元

本單元主體工藝路線為：原料處理→低溫干餾系統(tǒng)→煤氣凈化系統(tǒng)。蓄熱式旋轉(zhuǎn)床熱解技術(shù)可實現(xiàn)低階煤炭資源分級提質(zhì)、梯級使用，比傳統(tǒng)技術(shù)節(jié)能35%以上，CO2減排21%，SO2減排90%以上，NOx減排45%以上。本單元的產(chǎn)品熱解氣作為LNG單元的原料氣；副產(chǎn)品焦油、粗苯、硫銨和硫磺可在市場就近銷售。

2.2.5粉煤氣化單元

本單元主體工藝路線為：原料預處理→粉煤氣化→煤氣凈化處理。本單元的原料采用蓄熱式旋轉(zhuǎn)床熱解單元生產(chǎn)的半焦，產(chǎn)品潔凈煤氣用作LNG制備單元的原料氣以及釩鈦資源綜合利用單元的還原氣。

2.2.6LNG制備單元

本單元主體工藝路線為：原料氣預處理→轉(zhuǎn)化預處理→產(chǎn)品氣整合系統(tǒng)。本技術(shù)比傳統(tǒng)LNG制備技術(shù)節(jié)能46.4%以上，CO2減排75%以上。本單元的原料氣采用蓄熱式旋轉(zhuǎn)床熱解單元的熱解氣和蓄熱式燃氣高溫熔融電石單元的電石爐氣；產(chǎn)品LNG可在市場就近銷售。

2.2.7發(fā)電單元

本單元用于發(fā)電的原料為蓄熱式旋轉(zhuǎn)床煤熱解單元生產(chǎn)的半焦，產(chǎn)生的電力用于釩鈦資源綜合利用單元、冶金固廢粉塵綜合處理單元、蓄熱式燃氣高溫熔融電石單元、蓄熱式旋轉(zhuǎn)床煤熱解單元、粉煤氣化單元、LNG制備單元及其輔助系統(tǒng)的動力消耗。

2.3示范工藝原料及產(chǎn)品

本示范工藝的主要原料為釩鈦海砂礦、冶金固廢粉塵和長焰煤。釩鈦海砂礦成分復雜、冶煉難度大，傳統(tǒng)的工藝很難處理，但其儲量大、易于開采且價格低廉，有利于降低生產(chǎn)成本。冶金固廢粉塵屬于冶金企業(yè)產(chǎn)生的廢棄物，本工藝將固廢粉塵作為原料，變廢為寶，符合國家循環(huán)經(jīng)濟和環(huán)保政策的要求。長焰煤屬于低階劣質(zhì)煤炭，價格低廉，本工藝通過低溫干餾工藝將長焰煤變?yōu)槿剂蠚夂桶虢?，用作LNG制備和發(fā)電的原料，為整個示范工藝提供能源，實現(xiàn)能源綜合利用。

本示范工藝的產(chǎn)品主要有高品質(zhì)鐵水、鈦渣、釩渣、電石、氧化鋅、焦油以及LNG等。鐵水可外送至附近鋼鐵企業(yè)作為原料；鈦渣、釩渣可外售至臨近的釩鈦深加工企業(yè)；電石、氧化鋅可外售至臨近的化工企業(yè)；焦油、LNG可就地銷售。各產(chǎn)品均具有良好的市場銷售前景。

3　結(jié)　論

神霧集團開發(fā)的綜合性冶金多聯(lián)產(chǎn)循環(huán)經(jīng)濟示范工藝，通過能源耦合、資源分級提質(zhì)、梯級使用，實現(xiàn)資源綜合循環(huán)使用，提高原料利用率，降低污染排放，提升經(jīng)濟價值。本工藝的工業(yè)化必將為中國冶金工業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、轉(zhuǎn)型升級提供示范和標桿作用。

[1]周存典.論中國鋼鐵工業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略[M].北京:冶金工業(yè)出版社,2001.

[2]李福祥.我國鋼鐵行業(yè)發(fā)展態(tài)勢分析[J].西北師大學報(社會科學版),2006,5(43):122—127.

[3]徐振剛.多聯(lián)產(chǎn)是煤化工的發(fā)展方向[J].潔凈煤技術(shù),2002,8(2):5—7.

[4]岑建孟,方夢祥,王勤輝，等.煤分級利用多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)及其發(fā)展前景[J].化工進展,2011,30(1):88—94.

2016-02-04

季愛兵(1981—)，男，工程師。電話：15996353878。E-mail：ji5fivesix@126．com

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