一家钢铁企业的节能之道

　西门子在承钢创造了全球首次将干法除尘技术同时应用于提钒、炼钢转炉上的历史。

　　为了满足日益严苛的排放标准和节能要求，对于钢铁企业来说，节省一次性投资、减少除尘系统的维护量以及保持长期高效运行，就显得尤为重要。

　　在承钢，转炉除尘既有湿法除尘系统也有干法除尘系统，但经过一段时间运行，西门子干法除尘系统的效果及优越明显显现。

　　黑色的污水、灰色的粉尘，浓烟蔽日、气味刺鼻。在大多数人印象中，这样的场景就等同于国内钢铁企业的生产环境。然而，当记者日前走进河北钢铁集团承德分公司（简称承钢）的一个新项目基地时发现，这里的烟尘明显减少，甚至都看不到污水、污泥的排放。

　　更让国内有些钢铁企业难以比肩的是，承钢不仅在排放上完全满足国家环保要求，排出的废气还可进行供热和发电，大颗粒粉尘也可重复利用，为企业节省了大量资金。

　　据记者了解，承钢能够走出这条既环保又节能的新路子，正是归功于西门子冶金技术部为其提供的干法除尘系统，以及采用世界首创的120吨转炉提钒炼钢应用干法除尘技术。

　　如今，该技术已经成功投入运行，这也是西门子冶金技术部在中国执行的首个集设计、采购和施工为一体的工程总包项目，成为西门子本土化战略的一座重要里程碑。

　　干法除尘促产业升级

　　在钢铁企业，由于烟气和粉尘的多样性和复杂性，例如烟气中含有大量水分、焦油物质、高温颗粒、有毒物质、可燃物质等，所以这些烟尘过去往往采用湿法除尘措施进行处理。

　　然而，湿法除尘却需要经过复杂的水处理过程，还可能会造成二次污染，而且该方法除尘效率相对较低，不能达到理想的程度。另一个问题是，湿法除尘的管道设备经过长期腐蚀，几年后就锈迹斑斑，容易老化。

　　为了满足日益严苛的排放标准和节能要求，对于钢铁企业来说，节省一次性投资、减少除尘系统的维护量以及保持长期高效运行，就显得尤为重要。

　　承钢钢轧二厂副厂长闫杰告诉《中国科学报》记者，在承钢，转炉除尘既有湿法除尘系统也有干法除尘系统，但经过一段时间运行，西门子干法除尘系统的效果及优越明显显现。

　　闫杰表示，采用干法除尘的综合电耗更低，除尘效率明显提高，烟气中含尘量最低可以达到10mg/Nm3以下，最高为25mg/Nm3，远低于湿法除尘的100mg/Nm3，完全能够满足国家环保要求。

　　“干法除尘是一项成熟的技术，西门子冶金技术部在过去10年间已经在世界各地的冶金行业成功推广了该项目。”西门子股份公司冶金技术部炼钢、环境技术和短流程业务副总裁翟玉友博士说，“承德项目在减少排放和保护环境方面都获得了令人满意的成效。”

　　据翟玉友介绍，与湿法除尘系统相比，干法除尘系统的主要优点包括除尘效率高(含尘量低至15mg/Nm3)、能耗低和不需要水处理厂。这些优点能够帮助客户每年节省超过1000万元的运行成本。

　　静电除尘器则是干法除尘系统的关键设备。它主要通过对阴极线施加高压电，使阴极框架和阳极板之间形成电场，将通过电场气流中的颗粒进行电离，使其中的灰尘分别带有正电荷和负电荷，分别向阴极线和阳极板上移动，最终达到除尘效果。

　　“我们将静电除尘器改用不锈钢极板，并对高压及设备都进行了优化。”翟玉友说。此外，干法除尘系统操作简单，设备使用寿命长，易维护，系统结构紧凑，占地面积也小。

　　干法除尘系统的优势还在于，从蒸发冷却器和电除尘系统排出的都是干尘，可直接排入烧结料仓，经除尘后排放出的CO还可以再次利用，进行供热和发电。钢铁公司也不需要再设置庞大的污水、污泥处理系统，减少了资金投入，也节约了能源和场地。

　　因地制宜的技术突破

　　不过，承钢是首次在半钢炼钢工艺上采用干法除尘工艺，国内也没有半钢炼钢采用干法除尘的先例，管理人员对设备选型等缺乏经验。当初对于项目能否成功实施，承钢也颇为担心。

　　闫杰表示，承钢的冶炼工艺比较特殊，高炉以冶炼钒钛磁铁矿为主，铁水条件波动较大，且铁水中含钒，为了将这种稀有元素更好地加以利用，在常规冶炼之前还需要对铁水中的钒进行提取；提钒后的铁水再进行半钢冶炼；第三种工艺则是直接进行常规铁水冶炼。

　　西门子面对的棘手难题就在于此，因为这项120吨转炉干法除尘工艺必须要确保一套除尘系统能够同时满足提钒、半钢冶炼和铁水冶炼3种工艺的需要。

　　更值得一提的是，由于半钢温度高，开吹即有碳氧反应，烟气管道、电除尘器内部未经废气吹扫，容易形成爆炸性混合气体；烟气温度上升快，蒸发冷却器出口温度、粗灰的湿度均不易控制，会出现粗灰结块、堵灰问题等原因，提钒后脱碳模式颇为复杂。

　　为了解决这些难题，西门子从设备进场接收到施工安装、监督、指导、验收每一环节都严格管理，确保工程质量。同时，通过对煤气冷却方式等多项工艺进行优化，解决一系列的技术难题，并数次优化施工组织方案，调配施工人员最终高效率地完成了承钢干法除尘项目，创造了在全球首次将干法除尘技术同时应用于提钒、炼钢转炉上的历史。

　　“除尘服务于炼钢，但会对炼钢产生影响。我们的优势在于，充分了解炼钢的整体工艺流程，这在设备选型时非常关键。”翟玉友说。

　　目前，承钢120吨转炉干法除尘系统运行情况良好，半钢冶炼吨钢转炉煤气回收达到115立方米,吨钢电耗最好指标达到2.155千瓦时，吨钢水耗0.06吨，平均烟尘排放低于20mg/Nm3, 与传统湿法除尘系统运行综合成本相比吨钢节约3元以上，取得了良好的经济效益和环境效益。

　　闫杰表示，希望西门子能继续延长产业服务链，不仅提供售后服务，还能提供维修包线、备件包线等服务，帮助企业解决维修资源不足、备件占用资金等困难。

　　西门子（中国）有限公司工业业务领域冶金技术部总经理吕崇德则表示：“钢铁行业如今面临的诸多挑战促使我们的客户在产能和效率之间寻求平衡，西门子将凭借其全面的总包能力更好地满足客户需求。”