一、 國內(nèi)外高爐煉鐵系統(tǒng)的能耗分析 

多年來，國內(nèi)外煉鐵工作者對開發(fā)非高爐煉鐵技術(shù)做出了巨大努力，并且也取得了一定成效。熔融還原技術(shù)被認(rèn)定為世界冶金科技發(fā)展的三大前沿技術(shù)之一，受到世界冶金界的關(guān)注。2007年，韓國浦項(xiàng)FINEX技術(shù)的成功開發(fā)和寶鋼COREX-3000的順利出鐵，均是人們關(guān)注的焦點(diǎn)。

非高爐煉鐵省去了燒結(jié)、球團(tuán)和焦化工序，被認(rèn)為是一種節(jié)約能源、環(huán)境友好、投資低且生產(chǎn)成本低的生產(chǎn)工藝。但是，非高爐煉鐵對所需要的原燃料條件、生產(chǎn)工藝、技術(shù)設(shè)備等方面要求嚴(yán)格，從當(dāng)前情況開來看，還有不少需要進(jìn)一步改進(jìn)的地方。因此，到目前為止非高爐煉鐵在全世界尚未得到及。2006年全世界生產(chǎn)粗鋼11.3億噸、生鐵8.72億噸，而全球直接還原鐵產(chǎn)量只有6000萬噸，價格維持在230美元/噸（離岸價）。由此可以看出，非高爐煉鐵技術(shù)尚需進(jìn)一步完善，還要再經(jīng)過一段時期才能實(shí)現(xiàn)普遍應(yīng)用。

目前，鋼鐵企業(yè)普遍采用高爐煉鐵技術(shù)，并得到了迅速發(fā)展。依據(jù)實(shí)際情況分析，非高爐煉鐵技術(shù)雖然已經(jīng)取得了一些階段性成果，但與高爐煉鐵比較，在能源消耗、CO₂排放、基建投資、生產(chǎn)成本、生產(chǎn)規(guī)模、設(shè)備壽命等方面并沒有形成絕對的優(yōu)勢。從長遠(yuǎn)來看，非爐料煉鐵仍有較好的發(fā)展前景，隨著冶金科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，其在技術(shù)上的難點(diǎn)會不斷得到解決，冶金界人士應(yīng)為之付出努力，讓先進(jìn)工藝技術(shù)發(fā)揮出應(yīng)有的效果。目前，非高爐煉鐵技術(shù)應(yīng)該進(jìn)一步完善和繼續(xù)優(yōu)化的一個重點(diǎn)是能耗的降低。

根據(jù)中國鋼鐵工業(yè)協(xié)會2007年上半年發(fā)布的全國重點(diǎn)鋼鐵企業(yè)有關(guān)能耗數(shù)據(jù)來進(jìn)行分析，有關(guān)人士總結(jié)了重點(diǎn)鋼鐵企業(yè)高爐每生產(chǎn)1噸鐵的能耗情況：

焦化工序的工序能耗為132.82kgce/t,高爐煉鐵入爐焦比未390kg/t。由此得出，冶煉1噸鐵水，焦化工序的能源消耗為132.82kgce/t×0.39t/t=51.79kgce/t.

燒結(jié)工序的工序能耗為54.98kgce/t,高爐煉鐵的爐料結(jié)構(gòu)為燒結(jié)礦78.28%、球團(tuán)礦13.91%、塊礦7.81%。冶煉1噸鐵水需要消耗1.672噸含鐵原料，則需要的燒結(jié)量為1.672t×78.28%=1.3088t。由此得出，冶煉1噸鐵水，燒結(jié)工序的能耗為54.98kgce×1.3088t=71.96kgce/t.

球團(tuán)工序的工序能耗為33.08kgce/t。冶煉1噸鐵水需要球團(tuán)量為1.672t×13.91%=0.2325t。由此得出，冶煉1噸鐵水，球團(tuán)工序所消耗的能源為33.08kgce/t×0.2325t=7.69kgce/t（球團(tuán)）+428.16kgce/t（練鐵）=559.6kgce/t。

按照上述方法， 我們計(jì)算了2007年1季度寶山鋼鐵股份公司4號高爐（4747m3）生產(chǎn)1噸鐵的能耗：21.81kgce/t（焦化）+62.31kgce/t(燒結(jié))+4.60kgce/t（球團(tuán)）+381.22kgce/t(煉鐵)=469.94kgce/t。

據(jù)了解，國外一些先進(jìn)的鋼鐵企業(yè)采用高爐煉鐵的能耗指標(biāo)也在不斷進(jìn)步。表1是2005年韓國浦項(xiàng)制鐵和光陽廠焦化、燒結(jié)等有關(guān)能耗指標(biāo)。由表可得，2005年韓國浦項(xiàng)制鐵焦化能耗為129.7kgce/t×0.4947t/t=64.16kgce/t,光陽廠為131.9kgce/t×0.4921t/t=64.90kgce/t;韓國高爐煉鐵礦耗在1.60t/t左右，浦項(xiàng)制鐵燒結(jié)能耗為1.60×76.4%×66kgce/t=80.67kgce/t,光陽廠燒結(jié)能耗為1.60×70.9%×57.4kgce/t=65.11kgce/t;韓國球團(tuán)礦全為竟口，暫不計(jì)入能耗。最終將各項(xiàng)指標(biāo)匯總可得，浦項(xiàng)制鐵煉鐵系統(tǒng)能耗為64.16kgce/t+80.67kgce/t+462.5kgce/t=607.33kgce/t,光陽廠煉鐵系統(tǒng)能耗64.90kgce/t+65.11kgce/t+44101kgce/t=571.11kgce/t。2005年德國蒂森鋼鐵公司的焦化工序能耗為75.1kgce/t,燒結(jié)工序能耗為58kgce/t,煉鐵工序能耗為426kgce/t，由此推算出其煉鐵系統(tǒng)的能耗低于600kgce/t。

表1 ：005年浦項(xiàng)制鐵和光陽廠煉鐵有關(guān)能耗指標(biāo)

表2 ：全國重點(diǎn)鋼鐵企業(yè)能耗對比（單位kgce/t）

二、非高爐煉鐵系統(tǒng)的能耗分析 

目前，非高爐煉鐵工藝在一些工業(yè)發(fā)達(dá)國家已經(jīng)應(yīng)用了一段時期，其中，主要的非高爐煉鐵系統(tǒng)在生產(chǎn)中的實(shí)際能耗情況如下：

南非COREX工藝 ——-該系統(tǒng)生產(chǎn)需要約20%的焦炭（最低可達(dá)13%的焦炭），爐料中尚有約20%的球團(tuán)，冶煉所消耗的燃料比約為1050kg/t左右，扣除部分煤氣回收后，其工序能耗約為595kgce/t~609kgce/t。

韓國浦項(xiàng)FINEX工藝——浦項(xiàng)產(chǎn)能為150萬噸/年的FINEX系統(tǒng)目前正處于調(diào)試階段，相關(guān)數(shù)據(jù)尚未透露，現(xiàn)以運(yùn)行4年的80萬噸/年FINEX（日產(chǎn)達(dá)2300噸，燃料比在740kg/t~7580kg/t）設(shè)備進(jìn)行分析。浦項(xiàng)FINEX生產(chǎn)需要10%左右焦碳、塊煤和噴吹煤粉，煤比為250kg/t~280kg/t。FINEX的煤氣可進(jìn)行循環(huán)利用（脫除CO₂后），可使煤比約降低100kg/t。

澳大利亞Hismelt工藝——2006年年底，澳大利亞Hismelt工藝在實(shí)際生產(chǎn)中的煤耗為900kg/t,尚需要有1200℃的高風(fēng)溫作保障，其電耗為350kWh/t。而2006年我國重點(diǎn)鋼鐵企業(yè)噸鐵企業(yè)噸鐵電耗僅為67.67kWh/t。

三、 熱植煤氣回收是能耗“瓶頸” 

2007年上半年，我國重點(diǎn)鋼鐵企業(yè)的燒結(jié)、煉鐵工序能耗與2006年相比進(jìn)一步降低，煉鐵生產(chǎn)部分工序能耗指標(biāo)見表2。

2007年上半年，全國重點(diǎn)鋼鐵企業(yè)高爐煉鐵燃料比事26kg/t，浦項(xiàng)FINEX燃料比是740kg/t~750kg/t,澳大利亞Hismelt的煤耗在900kg/t（尚需1200℃風(fēng)溫和350kWh/t的電力）。這說明，目前非高爐煉鐵的燃料消耗高于高爐冶煉生產(chǎn)工藝。

從2006年開始我國電力折標(biāo)準(zhǔn)煤系數(shù)從0.404kg/kWh調(diào)0.1229kg/kWh,使我國鋼鐵工業(yè)能耗下降較多，與國外煉鐵能耗水平的不可比性增加。2007年上半年，全國重點(diǎn)鋼鐵企業(yè)煉鐵系統(tǒng)的能耗為559.6kgce/t。2007年1季度，寶山鋼鐵股份公司煉鐵系統(tǒng)的能耗為469.94kgce/t。2005年，韓國浦項(xiàng)和光陽鋼鐵公司煉鐵系統(tǒng)的能耗為607.22kgce/t和622.11kgce/t。通過高爐和非高爐煉鐵能耗的對比可以看出，以目前的水平，寶鋼的煉鐵系統(tǒng)能耗低于非高爐煉鐵工藝的能耗，韓國浦項(xiàng)制鐵和光陽廠煉鐵系統(tǒng)能耗略高于南非COREX的能耗，但低于FINE和Hismelt的能耗。

    經(jīng)分析可得，目前非高爐煉鐵工藝的能耗高于高爐煉鐵流程的主要原因有兩個方面：一個是非高爐煉鐵生產(chǎn)過程要產(chǎn)生大量的高熱值煤氣，這些熱值煤氣在回收利用方面還有待進(jìn)一步加強(qiáng)；另一個是非高爐煉鐵對于鐵礦石的還原大多數(shù)是直接還原，而高爐煉鐵大多數(shù)是間接還原。所以，從能源利用效率來講，高爐煉鐵能耗暫時是優(yōu)于非高爐煉鐵的。但是隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，非高爐煉鐵技術(shù)也會取得新的進(jìn)展，得到不斷的完善。從長遠(yuǎn)出發(fā)，一旦非高爐煉鐵在短流程優(yōu)勢得以充分發(fā)揮的同時，又在能耗低方面取得突破性進(jìn)展，起發(fā)展前景會更加廣闊。