铁合金行业节能减排技术的应用

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　　摘    要：介绍了铁合金行业面临的一些问题以及节能减排的概念，分析了该行业生产过程中污染物的排放及能源的浪费问题，找出污染源和高耗能重点部位，并针对这些重点目标，合理应用了有效的烟气余热发电、电炉煤气代煤粉燃烧、变频技术、废渣生产矿渣棉、布袋除尘、废水净化等节能减排技术，以降低企业能源消耗和减少污染物的排放，为实现绿色铁合金行业具有较大的指导意义。
　　关键词：铁合金;电炉;节能减排;余热利用
　　1  引言
　　节能减排一般是指节约能源的消耗，以很少的能源生产出一样多数量的产品或产值，或以同样数量的能源生产出更多的产品或产值，最大限度的减少和避免生产、服务和产品使用过程中污染物的产生与排放。
　　铁合金是耗能较高、污染较为严重的行业。随着社会经济的发展，人类对生存环境的要求日益提高，对铁合金行业提出了越来越严格的资源、能源与环保要求，生态环境和能源问题已成为影响铁合金工业发展的根本性问题。因此，对于铁合金行业来说开展节能减排是实现全面、协调可持续发展的有效途径。
　　2  能耗的情况及污染物的排放
　　铁合金是耗能大户，生产过程中需要消耗各种能源，主要有煤、油、电、焦碳、工业水等。因此，减少能源消耗，可以提高铁合金的竞争力， 这对铁合金的发展具有重要意义。
　　铁合金生产过程中产生污染物，主要有废水、废气、废渣和粉尘。废渣有铬渣、硅锰渣和中锰渣等。废气是指比较细的烟尘。废水有煤气洗涤水、冲渣水和含金属水等，如果这些废水直排，造成了环境的污染。
　　3  铁合金的节能减排技术及其应用
　　3.1  高温烟气余热利用
　　回转窑窑尾烟气余热利用途径较多，常用的有预热空气或燃料、余热发电等。余热发电技术是把高温烟气作为余热锅炉的热源，生产过热蒸汽，然后进入汽轮机做功，最后完成发电。其优点在于完全利用废气余热，无外加热源，生产成本低廉。
　　某公司回转窑生产线窑尾厂房沉降室出口废气量约为65000Nm3/h，废气温度为600℃左右，余热热量约为4.8×107kJ/h，此部分高温烟气需加入冷空气冷却后，经过除尘器除尘，然后经过烟囱后排放到大气中，其高温烟气的热量白白浪费。公司根据烟气量大、连续、热量高等特点，决定利用窑尾烟气进行余热发电，建设余热电站，充分利用焙烧过程中产生的废气余热，使废气余热转换成电能，以降低生产成本，减轻电网供电压力，创造良好的经济效益和社会效益。为了充分利用余热，余热电站根据生产线排放的废热参数采用两炉两机配置发电，每条线窑尾设置一台技术先进的余热锅炉和一台3兆瓦快装凝汽式汽轮发电机组。采用DCS控制系统，达到高效、节能、稳定、优化控制的目的，降低生产成本。本项目提高了整体热利用率，每年增加发电量约1800万千瓦时，每年节约标煤约1.5万吨，同时也减轻了对周围环境的热污染，达到了节能、降耗、增效之目的，一举两得。
　　3.2  电炉煤气代煤粉燃烧
　　铁合金硅锰电炉生产冶炼时，产生了大量的电炉煤气，经过烟气分析，可知它主要由H2、CH4和CO等可燃气体组成，其中CO含量一般高达约57%，热值达7000kJ/Nm3以上，属于一种优质的气体燃料，完全具备可回收价值。
　　某公司积极采取有效措施，对电炉煤气进行回收利用，主要利用途径有煤粉锅炉掺烧煤气和回转窑煤气代煤粉。回收利用的主要工艺是对电炉煤气采取净化回收，然后把净化后的电炉煤气送往热电厂、实现煤粉锅炉掺烧煤气;送往焙烧回转窑、烧结车间，实现煤气代煤粉，其煤气回收净化及输送工艺流程如图1所示。经过计算，年可回收利用煤气9500多万立方米，折合标煤约为3万吨标准煤，这样不但可以降低原煤的能源消耗，而且也减少了环境污染。
　　3.3  无功补偿及电压优化技术
　　主要特点如下：（1）电容器的过零投切;（2）使用无载调容和调抗切换开关，自动地对电容器和串联电抗器进行同步调容调抗。
　　它很好的解决了运行可靠性不高、优化性能不好、运行不经济的状况。某公司在高压无功补偿电容器上安装SVQC型和TBBK型变电站无功补偿与电压优化装置后，公司每年可节省电量600多万千瓦时。
　　3.4  变频技术
　　变频调速技术非常成熟，得到了快速发展和广泛的应用，是一种节电的较好方法。铁合金工业有些用电设备功率大，而且经常处于变负荷的状况下运行，因此出现了许多设备用电量大、寿命短、烧毁电机的现象。某铁合金公司针对负载变化的用电设备集尘风机、电机、水泵等装置安装变频节能装置后，每年节省用电约180多万千瓦时。经过长期运行发现，采用变频调速装置是节电的较好方法，特别适用于负载变化的用电设备，而且在实际生产中比较实用，它的投资相对较小，节能效果却很显著。
　　3.5  三废的处理和利用
　　（1）废渣的处理和利用。①电炉还原废渣回收锰。冶金焦作还原剂，将碳素锰铁渣粒化，在电炉内进行再还原。②用废渣炼制硅锰合金。金属锰渣在电炉中与碳作用，还原并生成含磷较低的碳素锰铁或硅锰合金。③用废渣生产矿渣棉。利用锰硅合金炉渣、中锰摇后液态渣直接吹成矿渣棉，即可降低费用，又可节约电能。
　　（2）废气的处理和利用。铁合金电炉烟尘的治理主要集中在两种高效除尘技术上：布袋除尘和文丘里除尘。
　　（3）废水的处理和利用。在铁合金生产过程中产生的废水直接排放会污染环境。因此，废水可以净化，不仅可以保护环境，还可以重复利用。废水利用的主要方法可以是闭环系统。
　　某铁合金公司煤气洗涤过程中产生大量的废水，他们在废水中加入堿和絮凝剂后，废水中絮凝物沉降于沉降池底部，上层清水和污泥压滤出来的清水直接返回到储水池中，然后继续进行利用，回收了沉淀物中的有用物质，也降低了环境污染。
　　4  结语
　　综上所述，节能减排贯穿于铁合金生产的全过程及产品的整个生命周期，从能源开发到最终利用，应该着手从源头削减污染，进行技术上可行，经济合理，社会可接受和环境允许的措施，目的是消耗最少的能源，不断降低污染，提高企业的竞争力，实现企业节能减排、降耗增效的目的，达到经济效益和环境效益的有效统一。
　　参考文献：
　　[1] 齐红卫，姚明宽.企业清洁生产审核指南[M].北京：中国检察出版社，2000.
　　[2] 顾崇孝.浅议冶金烟气的余热利用[J].有色金属设计，1999（1）：32～35.
　　基金项目：
　　辽宁石化职业技术学院2019年度学院课题（LSHYJ1902）。
　　作者简介：
　　宋党伟（1984—）男，辽宁省锦州市，硕士，讲师，研究方向：节能技术和电厂热能动力装置。
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