日本特钢企业节能环保措施

1 神户制钢加古川制铁所的节能措施

1968年神户制钢加古川制铁所厚板车间投产；1970年第一座高炉投产，形成钢铁联合工厂体制；1973年第二座高炉投产。此后，不断扩充生产设备，形成了可以生产包括线材和薄板在内的多品种生产体系，2012年度粗钢产量达到560万t。由于积极开展节能工作，1973年度到2012年度吨钢能耗降低了约30%。近年来，能源价格高企，加古川制铁所为进一步强化节能工作，建立了节能实绩跟踪体制和发现节能新问题体制，形成了全制铁所开展节能工作的局面。

1.1 开工以来实施的节能措施

1）副产煤气的有效利用

　　加古川制铁所的多个车间的集合体，用能量平衡经常发生变动，为了调整生产中发生的副产煤气（焦炉煤气、高炉煤气、转炉煤气）、电力、蒸汽的用量，使之有效利用，加古川制铁所建立了能源中心，通过对本厂发电站负荷的调整，使副产煤气得到最大限度的有效利用。

2）余能回收

　　加古川制铁所将钢铁生产过程中产生的余能回收发电和生产蒸汽，使余能得到有效利用。余能回收的例子有将高炉煤气压力能回收发电（TRT）、将炽热焦炭冷却时产生的废热回收生产蒸汽的干熄焦（CDQ）以及在厂内设置废热回收锅炉，回收各处产生的废热生产蒸汽。

　　此外，还实施了改进工艺和导入高效率设备等节能措施。

1.2 近年来的节能事例

1）电气设备高效率化

　　加古川制铁所内有约1400台泵机和风机，对其中的60台改用变频器控制，节约电力约4MW。加古川制铁所车间内的天井照明灯约有1400台，投光器约有1100台，对这些照明器采用了高效率照明装置，节约电力约1MW。

　　今后要进行的节能工作是，实现冷却塔风机运转台数最佳化，对冷却塔出口水温进行监控，防止发生过冷却。并要引进油压泵控制系统，使不需要油压泵时油压泵自动停止。

2）蒸汽涡轮机驱动空压机的高效率化

　　加古川制铁所有16台空气压缩机用于生产设备的冷却和控制装置的驱动。其中两台是2MPa蒸汽空压机用于驱动涡轮机，其余的空压机是电动机驱动。过去，蒸汽涡轮机驱动空压机是效率低的小型涡轮机驱动空压机，在1990年配置这种小型空压机的当时，由于废热锅炉的增建，蒸汽过剩，并且用廉价燃料重油生产蒸汽驱动涡轮机的运转成本低，所以采用了小型空压机。但是2000年以后，厂内蒸汽用量增加，并且近年来燃料价格高涨，蒸汽供应价格上涨，在这种情况下，将两台蒸汽空压机改造为电机驱动，实现了节能。节能效果换算成原油为3448kL/a。

3）锅炉更新提高发电效率

　　神户制钢加古川发电所以钢铁生产副产蒸汽、外购重油、LPG、煤等为燃料进行发电和生产蒸汽，供制铁所各车间使用。为了使锅炉稳定运行，加古川发电所2009年开始陆续拆除陈旧的5台燃烧副产煤气锅炉和1台燃煤锅炉，新建两台燃烧副产煤气锅炉和两台燃气轮机联合循环发电机组（GTCC）。目前加古川发电所有两台燃烧副产煤气锅炉和一台GTCC运转发电，预定2014年12月第2台GTCC投入使用。

　　上述锅炉改造将辅助燃料由重油改变为LPG和城市煤气，降低了硫氧化物的排放量，在燃烧副产煤气锅炉上配置脱硝装置，降低了氮氧化物的排放量，引入了高效率发电的GTCC，实现了节能和改善环境。

4）环保型通勤模式

　　加古川制铁所将职工通勤工具由私家车改为公交车辆，实现了减排CO2的环保型通勤模式。过去每天约有8000辆私家车通勤，现在私家车减少了一半，从 2009年6月开始的三年间，通勤产生的CO2排放量累计减少7500 t。

2 爱知制钢新CCM炼钢工艺减排CO2措施

　　爱知制钢于1996年制定了“爱知制钢环境宪章”并设置了环境管理推进组织，促进环保工作的开展。2005年京都议定书生效，日本钢铁联盟自主行动计划提出了CO2减排目标。爱知制钢制定了“环保型工厂”的实施计划，通过环境管理推进组织实施，目前已经实现了CO2减排目标。以下对炼钢工艺CO2减排措施进行简要介绍。

　　炼钢由熔炼、精炼、脱气、连铸等四个工序组成。爱知制钢以连铸机（CCM）改造为契机，导入节能技术，改进炼钢工艺。

2.1 CCM节能技术

1）中间罐预热反馈控制降低用能损失

　　中间罐在使用前，应预热到规定温度。预热温度不在规定温度内，会发生水口堵塞、耐火材料脱落引起的操作故障和铸坯质量问题。为此，过去由操作者用温度计测量中间罐耐火材料的温度，对预热煤气流量进行调整。这种方法不仅会导致煤气损失和耐火材料温度不均匀，而且操作者的高温负荷很大。

　　现在，在中间罐盖上安装预热温度热电偶，对中间罐内的气氛温度进行随时监测。根据热电偶温度数据对预热煤气流量进行控制，使预热温度稳定，并减少预热煤气用量10%，CO2减排效果为177 t/a。

2）排气风机小型化

　　为加速连铸坯的凝固，在铸坯二次冷却时，对铸坯进行喷水雾冷却，这时有大量蒸汽产生。为消除蒸汽在二冷区设置覆盖二冷装置的蒸汽仓，用大型抽风机将蒸汽排出。新CCM根据以往掌握的数据，将二冷区长度最小化，蒸汽仓容量比过去减少40%，相应地，排气风机马达功率减少了50%。此外，由于采用变频马达，可以对马达转数精确控制，减少了电力浪费，CO2减排效果为242 t/a。

3）采用高效率电除尘器

　　爱知制钢为将铸坯切断时产生的烟尘排除，使用了新式的湿式电除尘器。新式的湿式电除尘器的放电极呈锯齿状，比传统的棒状电极放电点多，形成高电流密度电场，提高了除尘能力。使除尘器小型化。采用高效率电除尘器，一台铸坯切断装置除尘器用电量减少30%，CO2减排效果为292 t/a。

4）自然采光和LED化照明

　　新CCM厂房最大限度利用厂房侧面和屋顶投射进来的自然光，保证厂房内的亮度。此外在中央操作室和办公室采用LED照明装置。将车间内的卤灯和水银灯换成节电型灯具，这些措施的CO2减排效果是27t/a。

2.2 炼钢工艺总体最佳化——工序整合减少用能损失

　　连铸时的钢水温度对铸坯质量有很大影响，因此，要对钢水温度进行精细的管理和控制。传统CCM的生产能力小于熔炼-脱气等前部工序，所以，发生钢水待铸的热能损失（为保证钢水温度，对钢水过度加热的热量损失）并且为应对待铸时间，需要对钢水温度进行复杂的控制。新CCM提高了连铸能力使连铸能力与前部工序能力相匹配，缩短了熔炼到开始连铸的时间，并减小了钢水的温度波动。其结果是减少了钢水待铸的热能损失、精炼和脱气温度更加合理化，并简化了温度控制。

2.3 其他环保措施（厂房屋顶平台绿化）

　　爱知制钢最初尝试厂房屋顶平台绿化的是电气室屋顶平台的绿化。电气室屋顶平台绿化不仅可以作为绿地，而且成为开发研究钢铁副产物植物生长促进剂的试验场地。

3 日本高周波钢业开坯作业节能措施

　　日本高周波钢业为推进环境保护工作，设置了“环境管理委员会”进行提高生产过程用能效率、废弃物再资源化的研究和实施。以下对高周波钢业开坯加热作业的节能措施进行简要介绍。

　　高周波钢业的开坯加热炉过去是蓄热室废热回收系统连续式加热炉，由于效率低和待料时需要保温，使吨钢燃料消费很大。特别是近年来高周波钢业的生产趋向于少量多品种，增加了待料造成的热能损失。解决这个问题成为高周波钢业的当务之急。

　　高周波钢业为实现节能和CO2减排，新建了蓄热式烧嘴加热炉，该加热炉于2009年12月投入使用。

3.1 高周波钢业加热炉概况

　　过去高周波钢业的开坯加热炉是高压喷雾式烧嘴转底式连续加热炉。该加热炉存在的问题是：1）热回收率低（废热回收率为16%），降低燃料用量很难；2）由于是连续炉，生产线停工时不能熄火，需进行炉内保温；3）由于产品的少量多品种化，使待料造成的热能损失增加。

　　为解决这些问题，将原来的转底式连续加热炉更换为两座分批式加热炉并使用了蓄热式烧嘴。这种改变提高了加热操作的自由度，降低了少量多品种生产产生的待热造成的热能损失。

3.2 新建蓄热式烧嘴加热炉技术参数

　　加热炉名称：分批式开坯加热炉；

　　加热能力：70 t/座×2；

　　燃烧方式：蓄热式烧嘴方式；

　　燃料：A重油；

　　其他设备：装炉出炉吊车。

3.3 新建蓄热式烧嘴加热炉特点

1）燃烧效率高

　　将高压喷雾式烧嘴蓄热室废热回收系统改变为蓄热式烧嘴系统，提高了空气燃料比的控制精度，采用双交叉极限控制取得了大幅度的节能效果。

　　该加热炉是上部炉门结构，炉门打开时散热多。为此将热传导系数小、热膨胀小的陶瓷纤维块用于加热炉天井和炉壁，提高了绝热性，减少了散热。由于炉门反复开关引起热波动，使陶瓷纤维块反复发生膨胀和收缩，陶瓷纤维块之间产生缝隙，热量侵入炉体，导致炉体损坏。为此，在陶瓷纤维块之间涂敷涂层材料，防止了热侵入。

2）热效率稳定

　　蓄热式烧嘴蓄热器内的蓄留热量，使蓄热器出口的空气温度达到接近炉温的高温。但是，由于热交换反复进行，在蓄热材氧化铝球之间有钼附着，导致热效率下降。该加热炉配置了使钼升华的程序，可以定期进行钼升华操作。

　　因此该加热炉减轻了维修工作量并使热效率稳定化。

3）装、出炉操作稳定化

　　将坯料从加热炉装入和搬出时，要将炉门打开，吊车进行吊进吊出操作需要一定时间，造成加热炉的散热，对单位能耗和加热质量都有不利的影响。现在，将坯料在炉内的位置进行编号，将炉内坯料管理电脑和吊车位置信息联系起来，使吊车行走到指定坯料位置实现半自动化。这样，坯料的搬送操作可以顺畅进行，减低了炉门开启的热损失，并防止了坯料温度下降。

　　利用这个坯料搬送系统，容易实现坯料搬送计划，并可编制坯料搬送的月计划，减少待料造成的热损失。

3.4 新建蓄热式烧嘴加热炉的节能效果

　　蓄热式烧嘴加热炉的使用改善了操作，能耗比过去减少了46%，CO2的减排效果为4900t/a。