能效提升是钢铁工业实现绿色低碳高质量发展的核心举措。“双碳”目标提出以来，我国钢铁产业结构持续优化，节能工作取得积极成效。中国钢铁工业协会数据显示，重点统计钢铁企业吨钢综合能耗由2012年的602.7千克标准煤/吨下降至2022年的551.4千克标准煤/吨。国家相关部委以及《“十四五”现代能源体系规划》等政策文件对能源转型提出了新要求；2022年12月9日，《钢铁行业能效标杆三年行动方案》正式启动，第三大钢铁改造工程——**能效工程进入实质性实施阶段。结合国家要求及行业形势，钢铁企业应当坚定不移地发挥自身的能源转换功能优势及能效潜力，创新优化能源结构，突出原料用能导向，实现绿色低碳高质量发展。

此外，国家发展改革委发布的《关于严格能效约束推动重点领域节能降碳的若干意见》提出：到2025年，通过实施节能降碳行动，钢铁等重点行业达到标杆水平的产能比例超过30%，行业整体能效水平明显提升，碳排放强度明显下降，绿色低碳发展能力显著增强。到2030年，重点行业能效基准水平和标杆水平进一步提高，达到标杆水平企业比例大幅提升，行业整体能效水平和碳排放强度达到国际先进水平。

针对国家推进的能效标杆、能效约束、**能效工程，《钢铁行业能效标杆三年行动方案》启动开展“双碳**实践能效标杆示范厂”培育工作，以及“三清单、两标准、一系统”组合设计，有序推动钢铁行业重点工序能效达到标杆，促进钢铁工业绿色低碳高质量发展。

　　招式一：构建液化空气储能系统

当前，钢铁行业处于向“多能互补”用能新格局转型的时期，多数钢铁企业仍比较迷茫，仅进行了屋顶光伏、钢化联产、余热供暖等方面的探索。在传统管理模式下，钢铁能量流基本无序，且运行效率低、耗散损失大。为此，钢铁行业亟须构建以储能为核心的闭环运行网络，提高现有能源流系统能效。

在钢铁企业，有一定应用场景的新型储能系统包括储热系统、电化学储能系统、液化空气储能系统等。在新的发展形势下，新型储能将有更大的发展空间，有助于解决能源供求时空不匹配问题。

比如液化空气储能。空分装置是一种以消耗电能为主，生产大规模氧气、氮气、氩气等工业气体的设备。空气分离工序在钢铁企业中通常消耗1/5～1/4的电力，具备很大的调峰潜力。空分装置本身具备一定的变负荷生产能力，可利用分时电价进行错峰生产，在电价高时低负荷生产，在电价低时高负荷生产，大幅降低生产用电成本；还可以通过调节压缩机在不同时间段的功耗，控制空气液化量和存储量，利用液化空气储能实现用电负荷的调节。

液化空气储能技术的原理是通过低温液化技术利用过剩电能，将常温常压空气液化存储在贮槽，将电能转化成深冷能；发电时，液化空气经过增压加热气化后输入到发电膨胀机，深冷能转化成电能补充到电网系统中。

钢铁企业具备液化空气储能所需的空分装置，通过液化空气储能与空分设备有机耦合，可以**化节约设备投资成本，提高储能经济效益。此外，钢铁企业有大量低品位余热，也可以与液化空气储能实现多能互补，提高储能的综合效率。右图为液化空气储能与空气分离耦合流程示意图。

　　招式二：打造高能效空压站

大型钢铁行业的压缩空气系统应用广泛，常用的工艺多种多样，如扫吹、冷却、气缸动力、保压、水雾化、仪器仪表、烧结气力输送、高炉喷吹、连铸汽雾冷却、转炉底吹、各种气动仪表阀门、气动马达、脉冲袋式除尘器等多种用气工艺，压缩空气系统中空气压缩机是主要的气源设备，而空气压缩机的耗电量也是惊人的，压缩空气系统的电能消耗占整个工厂总耗能的15%～30%，耗能巨大。采取适宜的节能技术，加强在钢铁行业空压站中的应用，降低能源消耗，对提高整个生产过程的效率和可持续性意义重大。

现在的钢铁行业的压缩空气系统，通常具有以下特点：厂区的供气范围大、系统管网复杂、管网老化严重、多数管网存在不同程度的泄漏。系统多次变更、设备种类不统一。排水点多，排水时也把压缩空气一起排出，造成浪费。一般由多空压站组成，靠近负荷区域，不便于整体负荷调节。用气工艺繁多，压力需求和用气品质不统一，不利于集中供气。空压站的管理一般采用多部门管理模式，不利于统一管理。系统监控不完善，信息化程度低，智能运行水平不高。

针对钢铁行业的压缩空气系统以上各个特点，整体思路为尽量采取整体优化，局部调整的策略进行优化：

1.干气、湿气分开供应，因为压缩空气质量越高，压缩空气的成本也越高，而钢铁厂有些工艺如炼钢连铸汽雾冷却用压缩空气，对压缩空气的质量要求并不是很高；

2.高压、低压用气分开供应，因为压缩空气压力越高，压缩空气的成本也越高；

3.改造老旧管网，避免压缩空气泄漏，优化各系统之间的安全串气调节；

4.设备排污和储气罐排水需要采用专业的冷凝液排除器，建议使用电子排水器；

5.根据系统运行特点配置供气端集中控制系统，实现系统均衡负载控制，消除机组的不必要浪费；

6.更换低效率及老旧设备，淘汰气电比严重超出正常值的设备；

7.解决局部高压的用气工艺，尽量降低系统的供气压力；

8.尽量采用空气压缩机预热回收利用。

案例：首钢股份能源部空压机七站正式挂牌“一级能效压缩空气站”，成为全国钢铁行业首个符合一级能效标准的空压机站。

空压机七站是首钢股份新能源汽车电工钢配套建设项目。项目伊始，首钢股份就按照“绿色节能、低碳、可持续”发展理念，致力于打造行业领先的低能耗空压机站。在设备选型方面，严谨科学、多方调研考察，与诸多行业技术领先的空压机厂商进行深入技术交流。综合考虑干燥器的体积、压差、效率等因素，搭配节能型转鼓式压缩热干燥器，做到真正的零气耗。在优化工艺方面通过设计和施工时优化布置方案，优化管道路由，由原来一台空压机对一台干燥器的单管制改成母管制。母管制的优点是管网内多台机组能够压力均衡，风压高时可实现多台机组不满载、不放风以最经济的方式供风。公司能源部组成项目专班，从项目调研、立项、设计、施工、调试各方面落实责任、层层把关，不放过每一个细节，最终打造出了全国钢铁行业**所符合一级能效标准的空压机站。

空压机七站投运后，打破了首钢股份供风管网原有的压缩风平衡。能源部组织专业人员不断调试、测量、计算、分析，重新确定压力设定点和调节站所，保证空压机七站长期满载运行，发挥设备**性能，空压机每千立风耗电量降低0.81千瓦时，全年节电143万千瓦时，节省电费71万元狠抓精益管理，梳理空压机七站操作流程，制定新的岗位规程，指导岗位人员根据空气湿度和露点将干燥器运行模式做动态调整，以节约每一滴水、每一度电。经过第三方检测机构鉴定，空压机实际输功效率达到58%，超过了一级能效55%的标准线，空压机七站达到一级能效站所标准。

　　招式三：借用压缩机打破能源转化壁垒

现有钢铁生产流程中的焦化副产品化产利用、副产煤气及余热发电、高温熔渣制备水泥及其他建材等技术已实现规模化生产，具有跨冶金、化工、电力、建材等行业联产的特征。跨行业协同与碳氢元素原料耦合利用将成为钢铁工业实现更大范围系统节能的重要途径和运营模式。

煤气、蒸汽用于周边企业燃料及热源。从能效及经济性角度考虑，对于附近有其他产业的钢铁企业而言，把副产煤气、蒸汽外售的经济性要优于发电利用。如鞍钢鲅鱼圈通过外销煤气给华能、外销蒸汽给嘉里粮油，每年创效近8000万元；南京钢铁通过华润压缩空气等能源保供模式创新，实现区域能源供应有效协同。

副产煤气用于化产，实现降碳、固碳和高价值利用。副产煤气中含有CO、H2和CH4等成分，可以作为化工合成的基本原料气。焦炉煤气制备的化工产品主要有天然气、甲醇、乙醇、乙二醇等。此外，焦炉煤气还可以用于合成氨进而生产尿素化肥等，从焦炉煤气中分离提取的氢也是重要的氢能来源。转炉煤气提纯的CO可与焦炉煤气分离的H2结合，合成乙醇、乙二醇或者生产草酸、甲酸等化工产品，也可以采取发酵蒸馏的方式，通过加入氨制成燃料乙醇，同时产生副产沼气和蛋白粉饲料。目前，已有很多钢企在这方面开展了应用，如山钢日照、河北安丰等企业建有焦炉煤气制天然气装置，沧州中铁、达州钢铁、黑龙江建龙等建设了焦炉煤气联合高炉煤气制甲醇装置，晋南钢铁建设了焦炉煤气联合转炉煤气制乙二醇装置，石横特钢建设了转炉煤气制甲酸装置。

显然，上述工艺环节，离不开各类压缩机的参与。比如，福建龙钢智能化钢铁工业4.0定制化生产示范项目，新建1台300m2烧结机及相应配套设施、烧结机烧结矿的设计生产能力为260.9万t/a，烧结矿实际生产规模为139.79万t/a；1台120万t/a球团链篦机-回转窑及相应配套设施、球团链篦机-回转窑球团矿的设计生产能力为120万t/a，球团矿的实际生产规模为61.12万t/a，另有炼铁、炼钢等设施。

以上需要建设1座全厂集中空压站、1套40000Nm3/h制氧机组（氧气40000m3/h、氮气40000m3/h、压力氮气1000m3/h、液氧500m3/h、液氮500m3/h、液氩1450m3/h），供全厂使用。其中，连铸二冷用压缩空气由连铸单元的独立空压站供应。全厂普通压缩空气由全厂集中空压站供应。新建全厂集中空压站站房一次建成，站内设有5台离心式空压机（4用1备），流量350m3/min（标），压力0.85MPa。40000Nm3/h制氧机组主要生产设备设施就包括1台空气压缩机流量约210000Nm3/h、氧气压缩机组1台，中压流量：20000Nm3/h，低压流量：20000Nm3/h、中压氮气压缩机组1台，流量：30000Nm3/h、低压氮气压缩机组1台，流量：15000Nm3/h。

　　招式四：电机系统节电技术

钢铁企业电机的应用非常广泛，其电机耗电量占总耗电量的60%～70%，节能潜力很大。

电机系统能效提升的主要措施包括：一是更新淘汰低效电动机及高耗电设备，推广高效节能电动机、稀土永磁电动机，高效风机、泵、压缩机，高效传动系统等。二是提高电机系统效率，推广变频调速、永磁调速等先进电机调速技术，改善风机、泵类电机系统调节方式，逐步淘汰闸板、阀门等机械节流调节方式，合理匹配电机系统，消除“大马拉小车”现象。三是以先进的电力电子技术传动方式改造传统的机械传动方式，如电动机智能模糊控制器，根据负载改变电动机的做功大小满足生产的需要，逐步采用交流调速取代直流调速，采用高新技术改造拖动装置等。四是优化电机系统的运行和控制，推广软启动装置、无功补偿装置、计算机自动控制系统等，通过过程控制合理配置能量，实现系统经济运行。