唐鋼煉鐵系統(tǒng)余熱余能回收利用

龔瑞娟　呂佳麗

摘 要：唐鋼煉鐵系統(tǒng)一直重視余熱余能回收利用工作，近幾年在余熱余能回收方面也取得了重要的進(jìn)步。文章介紹了唐鋼煉鐵系統(tǒng)余熱余能資源及利用現(xiàn)狀，分析了唐鋼煉鐵余熱余能回收下一步的工作方向和余熱利用前景。

關(guān)鍵詞：煉鐵系統(tǒng)；余熱余能；回收；利用

前言

唐鋼煉鐵南區(qū)擁有一座3200m3高爐，配套一臺360m2燒結(jié)機(jī)，該高爐主要采用軟水密閉循環(huán)冷卻、銅冷卻壁、并罐式無料鐘爐頂、炭磚一陶瓷杯復(fù)合爐缸、“卡魯金”頂燃式熱風(fēng)爐、“明特法”爐渣粒化系統(tǒng)、矩形出鐵場、全干法除塵系統(tǒng)等新技術(shù)、新設(shè)備。為充分利用余熱余能，降低工序能耗，同步建設(shè)了TRT余壓發(fā)電機(jī)組、2臺130t燃?xì)忮仩t等余熱余能利用裝置，實(shí)現(xiàn)高爐煤氣高效回收利用、干式TRT發(fā)電和熱風(fēng)爐煙氣回收利用。唐鋼3200m3高爐煉鐵工序能耗最好水平達(dá)到360.12kgce/t，余熱余能回收173.61kgce/t，余熱余能回收占工序能耗48.2%（表1），回收利用好這部分能源對降低煉鐵系統(tǒng)的能源消耗意義重大。

1 余熱余能資源及回收利用現(xiàn)狀

鋼鐵企業(yè)余熱余能的利用通常有三種方式： 第一，對高溫介質(zhì)的顯熱或介質(zhì)的化學(xué)能，通常是進(jìn)行蒸汽轉(zhuǎn)換發(fā)電；第二，對中低溫介質(zhì)顯熱，通常進(jìn)行換熱后用于生產(chǎn)過程，比如預(yù)熱空氣或煤氣，制備熱水；第三，對于壓力類的余能，通常是利用壓差進(jìn)行膨脹做功[1]。

唐鋼煉鐵系統(tǒng)的余熱余能資源主要有：高爐煤氣（BFG）顯熱、爐頂余壓、熱風(fēng)爐煙氣顯熱和爐渣顯熱等。煉鐵南區(qū)3200m3高爐遵循節(jié)能減排、發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的理念設(shè)計(jì)建設(shè)而成，在綜合利用余熱余能方面采用了先進(jìn)的工藝和設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了余熱余能資料的高效回收利用。

1.1 高爐煤氣余壓發(fā)電

高爐爐頂煤氣余壓回收發(fā)電裝置（TRT）是利用高爐爐頂排出的高爐煤氣中的壓力能及熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能并驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電[2]。唐鋼3200m3高爐采用高爐煤氣全干式布袋除塵技術(shù)，配置了干式TRT發(fā)電裝置，采用靜葉調(diào)節(jié)控制爐頂壓力，可最大限度地回收能量和保持爐頂壓力穩(wěn)定。頂壓控制在230kPa以上，基本無壓損。在高爐爐頂煤氣參數(shù)條件相同的情況下，唐鋼3200m3高爐2.5萬千瓦干式TRT機(jī)組噸鐵發(fā)電量平均42度/tFe以上，比濕法發(fā)電量多6～10度/tFe，運(yùn)行中不產(chǎn)生環(huán)境污染，發(fā)電成本低，回收能源及環(huán)保效果顯著。（如圖1所示）

1.2 熱風(fēng)爐余熱回收利用

高爐熱風(fēng)爐余熱回收裝置主要是利用熱風(fēng)爐廢氣余熱預(yù)熱助燃空氣和煤氣，達(dá)到提高高爐風(fēng)溫、降低能耗的目的。廢氣溫度一般在400℃以下，雖然廢氣溫度不高，但是由于廢氣量很大，帶走的顯熱非常多，如果不能有效的利用，將浪費(fèi)大量的能量。目前國內(nèi)外已在高爐熱風(fēng)爐上應(yīng)用的煙氣余熱回收的換熱器主要有管熱式、熱媒式和金屬板式等幾種形式。唐鋼南區(qū)3200m3高爐熱風(fēng)爐余熱回收裝置采用的是分離熱管式換熱器（示意圖如圖2所示），自高爐投產(chǎn)以來，余熱回收裝置對高風(fēng)溫冶煉、降低能耗有著顯著的效果。

采用熱風(fēng)爐余熱回收技術(shù)，大大提高了熱風(fēng)爐的熱效率，改善熱風(fēng)爐燃燒工況，降低熱風(fēng)燃耗。同時(shí)實(shí)現(xiàn)單燒高爐煤氣條件下，熱風(fēng)溫度達(dá)到1220℃以上，煤氣消耗降到580m3/t Fe，達(dá)到了提高風(fēng)溫降低煤氣消耗的目的。

熱風(fēng)爐廢氣除用于預(yù)熱空氣外，還用于預(yù)熱干燥高爐噴吹煤粉。充分利用熱風(fēng)爐廢氣余熱既環(huán)保節(jié)能，降低了制粉系統(tǒng)煤氣消耗，又使煤粉的初始溫度大幅度提高，減少噴煤時(shí)高爐風(fēng)口前燃燒溫度的下降，提高了煤粉的燃燒率。

1.3 高爐煤氣的綜合利用

唐鋼3200m3高爐采用全干法除塵技術(shù)，凈煤氣出口含塵量保持在2.2～2.8mg/m3，滿足并超過了8mg/m3的工藝要求，保證了各煤氣用戶的使用安全。唐鋼3200m3高爐小時(shí)煤氣回收量在55～60萬立方米，煉鐵系統(tǒng)熱風(fēng)爐、燒結(jié)、制粉合計(jì)用量25萬立方米，大約30～35萬立方米/時(shí)高爐煤氣可外供用于發(fā)電。為充分利用高爐煤氣不對大氣造成污染，唐鋼煉鐵南區(qū)新建了兩臺130t/h鍋爐及兩臺2.5萬千瓦時(shí)汽輪發(fā)電機(jī)組，燃燒高爐煤氣，日發(fā)電量110萬度以上，同時(shí)配備10萬立方米煤氣柜和自動(dòng)控制的放散塔穩(wěn)定煤氣壓力，使煤氣放散率降到0.5%以下。

2 余熱余能潛力分析

唐鋼3200m3高爐利用先進(jìn)的余熱余熱回收裝置，回收利用了較為可觀的能量，各項(xiàng)消耗及能源成本大幅降低。但是，其回收的僅是余熱余能資源中的一部分，仍然有大量的熱能被排放，大量的熱載體被冷卻，在浪費(fèi)能源的同時(shí)增加了大氣環(huán)境的負(fù)擔(dān)，造成企業(yè)能源成本總體偏高。

高爐系統(tǒng)未利用的余熱資源主要有高爐冷卻水余熱，高爐沖渣水余熱利用等低溫余熱資源，這部分資源熱量大，但溫度相對較低，利用起來比較困難。高爐冷卻水余熱利用還無成功經(jīng)驗(yàn)可循，而沖渣水余熱技術(shù)在很多大型鋼鐵聯(lián)合企業(yè)已被廣泛利用，并取得顯著成效。

高爐沖渣水作為一種低溫廢熱源，具有余熱量大、溫度穩(wěn)定的特點(diǎn)，目前國內(nèi)對沖渣水余熱的回收方式主要有兩種[3]：一是利用沖渣水采暖或洗浴用水，其基本工藝流程為：高爐沖渣水通過沖渣水泵輸送至換熱站，然后經(jīng)過沖渣水過濾器將沖渣水中的固體顆粒和懸浮物過濾，再通過換熱器與采暖水換熱回到?jīng)_渣池中，采暖水通過采暖水循環(huán)泵經(jīng)過換熱器和用戶。二是沖渣水余熱發(fā)電。沖渣水余熱發(fā)電技術(shù)目前在國內(nèi)還沒有很成熟，還處于研究實(shí)驗(yàn)階段。

唐鋼3200m3高爐采用“明特法”爐渣?；到y(tǒng)，日產(chǎn)生鐵8000t，按噸鐵渣量350kg計(jì)算，每天產(chǎn)渣量在2800t。大量高溫爐渣通過沖渣水進(jìn)行冷卻，在這個(gè)過程中能夠產(chǎn)生大量溫度在70～85℃的熱水。高爐沖渣水量約為2800m3/h，余熱一直未被利用，主要隨自由揮發(fā)的蒸汽及冷卻塔放散掉，浪費(fèi)了資源，對廠區(qū)的整體環(huán)境造成影響。如考慮采用沖渣水余熱回收裝置供熱系統(tǒng)，通過增加換熱設(shè)備將高爐沖渣水熱能置換出來，用于采暖，即環(huán)保、節(jié)能又可全面提高能源利用效率。

3 結(jié)束語

（1）唐鋼煉鐵系統(tǒng)采用先進(jìn)余熱余能回收技術(shù)，充分回收利用各種余熱余能資源，從源頭上實(shí)現(xiàn)節(jié)能，不僅提高了企業(yè)能源利用效率，還在保護(hù)環(huán)境上起到了積極的作用。（2）通過對唐鋼煉鐵系統(tǒng)余熱余能回收利用的調(diào)查和分析，可以看出余熱余能資源占煉鐵工序能耗的48%以上，提高余熱余能回收利用率是降低煉鐵工序能耗的有效途徑。（3）高爐沖渣水回收利用在唐鋼煉鐵系統(tǒng)還是空白，高爐沖渣水低溫余熱具有熱源溫度較低、流量大的特點(diǎn)，將其回收利用既能節(jié)約能源，又能保護(hù)環(huán)境。

參考文獻(xiàn)

[1]吳春華.鋼鐵企業(yè)余熱余能資源利用現(xiàn)狀分析[J].冶金能源，2014（2）：54-57.

[2]張琦，蔡九菊，吳復(fù)忠，等.提高余熱余能回收利用降低煉鐵系統(tǒng)能耗[A].全國能源與熱工2006學(xué)術(shù)年會(huì)[C]：387-390.

[3]王曉東，胡蘭輝，劉顏軍，等.淺析高爐沖渣水余熱利用[J].節(jié)能與環(huán)保，2014（8）：66-67.

作者簡介：龔瑞娟（1979，8-），女，漢族，河北省石家莊市，現(xiàn)工作單位河北鋼鐵集團(tuán)唐山分公司，工程師，碩士研究生，從事能源管理相關(guān)工作。