我國(guó)鋼鐵企業(yè)余熱資源的回收與利用

肖躍

摘要：隨著鋼鐵節(jié)能技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多的余能回收利用技術(shù)得到了廣泛的使用，且做到了較好的節(jié)能和降本成效，緩沖 了當(dāng)前經(jīng)濟(jì)形勢(shì)對(duì)行業(yè)造成的沖擊。但是企業(yè)對(duì)余熱余能的利用還處在較低水平，主要表現(xiàn)在余熱余能資源的利用深度和已 回收能源的有效利用程度兩個(gè)方面，如何有效提高這兩方面的水平，對(duì)面臨著節(jié)能減排任務(wù)和嚴(yán)峻的經(jīng)營(yíng)形勢(shì)壓力的鋼鐵行 業(yè)具有重要的積極意義。

關(guān)鍵詞：鋼鐵企業(yè)；余熱資源；余熱回收利用

中圖分類(lèi)號(hào)：TK115 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-3178（2018）06-0331-01

引言

鋼鐵企業(yè)作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)中的重要組成部分，生產(chǎn)所需能耗

巨大，但是能源利用效率比較低。在節(jié)能降耗生產(chǎn)理念影響下，現(xiàn) 在逐漸有更多新型節(jié)能技術(shù)被應(yīng)用到鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)中，就降低能耗 方面取得了一定的效果。但是就余熱回收利用方面，與國(guó)際平均水 平相比還存一定差距，還需要從技術(shù)角度進(jìn)行深入分析，采取措施， 在原有技術(shù)基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化，爭(zhēng)取不斷提高余熱回收效果。

1 余熱余能回收利用技術(shù)及現(xiàn)狀

國(guó)內(nèi)的鋼鐵企業(yè)基本上都采用了多項(xiàng)當(dāng)今主流、先進(jìn)的工序余

能回收工藝，諸如CDQ及配套發(fā)電系統(tǒng)、燒結(jié)環(huán)冷余熱鍋爐及發(fā)電、 高爐干法 TRT、轉(zhuǎn)爐汽化冷卻煙道、加熱爐汽化冷卻、蓄熱燃燒等。 企業(yè)余熱余能的利用通常有三種方式：第一，對(duì)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(duì)中低溫介質(zhì)顯 熱，通常進(jìn)行換熱后用于生產(chǎn)過(guò)程，比如預(yù)熱空氣或煤氣，制備熱 水；第三，對(duì)于壓力類(lèi)的余能，通常是利用壓差進(jìn)行膨脹做功。

1.1 干熄焦發(fā)電

常見(jiàn)的配置方式為每?jī)勺範(fàn)t為一組，配備一套干法熄焦及發(fā)

電系統(tǒng)，考慮干熄焦余熱鍋爐及發(fā)電系統(tǒng)的年修（一般為 25d/a， 年修期間采用備用的濕法熄焦工藝），因此實(shí)際的干熄焦配備率為 93%。噸焦回收中壓蒸汽 500kg以上、發(fā)電115～120kwh，折合100% 配備率則為535kg 和125kwh 左右。

1.2 燒結(jié)環(huán)冷余熱回收（發(fā)電）

一般為每臺(tái)燒結(jié)機(jī)設(shè)置一套余熱鍋爐，回收環(huán)冷機(jī)（或者帶冷

機(jī)）一、二段的冷卻廢氣余熱，折合噸礦回收低壓蒸汽 70kg 左右。 燒結(jié)余熱蒸汽發(fā)電也是比較成熟的運(yùn)用形式，企業(yè)可以根據(jù)自身的 實(shí)際情況，合理選擇回收利用余熱或者是回收電力。

1.3 高爐干法布袋除塵及 TRT發(fā)電

相對(duì)于文氏及比肖夫凈化系統(tǒng)，減少了煤氣洗滌水的消耗和處

理過(guò)程，并且提高了 TRT 入口煤氣的溫度，TRT 發(fā)電較濕式除塵凈 化系統(tǒng)噸鐵發(fā)電提高 50%以上，一般噸鐵發(fā)電 40kwh/t 左右，甚至 短時(shí)超出 50kwh/t。

1.4 煉鋼轉(zhuǎn)爐汽化煙道

回收冶煉過(guò)程中高溫?zé)煔獾娘@熱，產(chǎn)生 2.0～3.2MPa 的蒸汽，

經(jīng)蓄熱器緩沖存儲(chǔ)穩(wěn)壓后轉(zhuǎn)變?yōu)?.27MPa 的飽和（或微過(guò)熱）蒸汽， 可供給煉鋼工藝內(nèi)部熱用戶(hù)（主要為真空精煉工藝真空泵）或輸送 至低壓蒸汽管網(wǎng)，噸鋼回收蒸汽70kg/t 左右。

1.5 加熱爐汽化冷卻

鋼鐵企業(yè)的板坯加熱基本都采用步進(jìn)梁式加熱爐，通過(guò)增加余

熱鍋爐替代循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，加熱爐的步進(jìn)梁（固定梁和步進(jìn)梁） 相當(dāng)于鍋爐的水冷管，通過(guò)這種工藝，即使在爐內(nèi)高溫氛圍中步進(jìn) 梁也能保持相當(dāng)?shù)膹?qiáng)度，并且還回收了用于冷卻步進(jìn)梁而帶出的熱 量，每噸產(chǎn)品回收飽和蒸汽（或微過(guò)熱蒸汽）30kg左右。

2 鋼鐵企業(yè)余熱資源回收利用研究要點(diǎn)

2.1 焦化生產(chǎn)工序的余熱回收利用

鋼鐵企業(yè)的焦化工序以生產(chǎn)焦炭為主，同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生副產(chǎn)品焦 爐煤氣，而焦?fàn)t煤氣中含有大量有價(jià)值的化工產(chǎn)品。隨著焦?fàn)t煤氣 凈化技術(shù)的不斷提高以及焦?fàn)t煤氣制甲醇產(chǎn)業(yè)鏈的不斷延伸，焦化 生產(chǎn)的整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈需要消耗大量的蒸汽。焦化生產(chǎn)會(huì)產(chǎn)生大量的余 熱，主要包括焦炭顯熱、焦?fàn)t煤氣顯熱以及焦?fàn)t煙氣顯熱，約占鋼 鐵生產(chǎn)總余熱資源的7%。目前，已有鋼鐵企業(yè)采用干熄焦技術(shù)回收 高溫焦炭的顯熱，用以產(chǎn)生蒸汽或者采用蒸汽輪機(jī)發(fā)電，但總體而 言干熄焦技術(shù)在我國(guó)鋼鐵企業(yè)的普及率還很低。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前我國(guó) 鋼鐵企業(yè)對(duì)焦炭顯熱的回收利用率僅 11.2%。對(duì)焦?fàn)t煤氣顯熱的回 收利用主要采用煤調(diào)濕技術(shù)，通過(guò)焦?fàn)t煤氣上升管散發(fā)的顯熱來(lái)預(yù) 熱和干燥焦?fàn)t的人爐煤。目前該技術(shù)已比較成熟，余熱回收的效果

也較好，但由于該技術(shù)的普及率較低，以致于焦?fàn)t煤氣顯熱的總回 收利用率仍較低，僅為 10.5%。焦?fàn)t煙氣顯熱因?yàn)槠淦肺坏停厥?利用的價(jià)值不太大，目前基本上沒(méi)有回收利用。干熄焦技術(shù)被認(rèn)為 是鋼鐵企業(yè)回收焦化工序余熱最有發(fā)展?jié)摿Φ募夹g(shù)。該技術(shù)已在國(guó) 外被廣泛應(yīng)用。干熄焦技術(shù)是利用冷的惰性氣體，在干熄爐中與赤 熱紅焦換熱從而冷卻紅焦。吸收了紅焦熱量的惰性氣體將熱量傳給 干熄焦鍋爐產(chǎn)生蒸汽，被冷卻的惰性氣體再由循環(huán)風(fēng)機(jī)鼓入干熄爐 冷卻紅焦。干熄焦鍋爐產(chǎn)生的蒸汽并入企業(yè)蒸汽管網(wǎng)或用于驅(qū)動(dòng)汽 輪機(jī)發(fā)電。采用干熄焦技術(shù)可回收 80%的紅焦顯熱，平均每熄 1 噸 焦炭可回收3.9MPa4500C 的蒸汽0.45—0.6t，節(jié)能降耗作用十分明 顯，同時(shí)還可降低焦?fàn)t強(qiáng)粘結(jié)性的焦、肥煤的配比，改善焦炭質(zhì)量， 提高焦?fàn)t的生產(chǎn)能力。生產(chǎn)實(shí)踐表明，大型高爐采用干熄焦焦炭可 使其焦比降低2%。對(duì)于焦炭年產(chǎn)量 100 萬(wàn)噸的鋼鐵企業(yè)而言，采用 干熄焦技術(shù)每年可減少 8-10 萬(wàn)噸動(dòng)力煤的消耗。

2.2 煉鋼工序的余熱回收利用

就我國(guó)煉鋼企業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀來(lái)看，以轉(zhuǎn)爐能耗最大，在進(jìn)行降耗

研究時(shí)需要將其作為重點(diǎn)。轉(zhuǎn)爐煉鋼環(huán)節(jié)，C-O 反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生大量富 含 CO的煙氣，溫度可以達(dá)到1550-1700℃，可以帶出大量潛熱與顯 熱，對(duì)其進(jìn)行余熱回收利用研究，需要通過(guò)強(qiáng)化換熱來(lái)對(duì)煙氣熱量 進(jìn)行有效回收，同時(shí)可以通過(guò)開(kāi)發(fā)低品質(zhì)余熱蒸汽高效發(fā)電系統(tǒng)來(lái) 提高熱工轉(zhuǎn)換效率?，F(xiàn)在常用技術(shù)有濕法除塵工藝與干法除塵工藝，

均可通過(guò)設(shè)置汽化冷卻煙道，將煙氣溫度由 1500℃降到 800℃左右。 傳統(tǒng)濕法除塵工藝采用大量循環(huán)水噴水降溫，工藝要求較低，煤氣 回收量大，并且系統(tǒng)穩(wěn)定性高，但是在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中所需水資源 量大，并且還會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生一定影響。干法除塵工藝則設(shè)置蒸發(fā)冷卻 器，通過(guò)蒸汽引射循環(huán)水將煙氣快速冷卻至 160℃左右，再通過(guò)電 除塵器對(duì)煙氣做除塵處理。

2.3 軋鋼工序的余熱回收利用

軋鋼工序能耗約占鋼鐵企業(yè)總能耗的 8%。因此，研究軋鋼工序

的節(jié)能降耗技術(shù)對(duì)降低噸鋼能耗具有重要意義。近年來(lái)，我國(guó)新建 軋鋼生產(chǎn)線(xiàn)大都采用當(dāng)今世界先進(jìn)的軋制技術(shù)，普遍使用熱送熱裝 和在線(xiàn)加速冷卻技術(shù)。中國(guó)整體軋鋼工序的能耗指標(biāo)偏高，工序能 耗平均值與先進(jìn)值相比差距較大。軋鋼加熱爐是軋鋼工序中的重要 能耗設(shè)備，回收軋鋼加熱爐煙氣余熱是實(shí)現(xiàn)軋鋼工序節(jié)能降耗的重 要手段。通常，采用空氣換熱器、煤氣換熱器和蒸汽余熱鍋爐來(lái)回 收軋鋼加熱爐煙氣的余熱，使排煙溫度降到 200℃以下。將高溫空 氣蓄熱式燃燒新技術(shù)應(yīng)用到軋鋼加熱爐上，可有效利用低熱值的高 爐煤氣將爐溫加熱到 1100℃以上，實(shí)現(xiàn) 30%以上的節(jié)能，使加熱爐 熱效率提高到70%以上。

結(jié)束語(yǔ)：

鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)中能耗大，想要提高其資源生產(chǎn)利用效率，除了

要做好各生產(chǎn)環(huán)節(jié)的優(yōu)化外，還需要做好余熱回收利用的研究。即 結(jié)合鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)特點(diǎn)，確定余熱回收利用研究方向，選擇合適的 方法，針對(duì)不同生產(chǎn)環(huán)節(jié)進(jìn)行分析，通過(guò)設(shè)置專(zhuān)業(yè)設(shè)備，以及對(duì)生 產(chǎn)方式進(jìn)行優(yōu)化，爭(zhēng)取不斷提高余熱回收利用綜合效率。

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