鋼鐵企業余熱余能綜合利用分析

饒以廷 黃云銘

關鍵詞：余熱余壓余氣;冷卻;回收;發電

在我國社會經濟水平不斷提升、飛速發展的進程中，各類能源資源的消耗量也不斷遞增，存在愈發凸顯的能源供需矛盾問題，節能降耗作為了鋼鐵企業在未來生產發展中的側重方向。鋼鐵企業作為我國傳統流程制造業，更作為我國國民經濟基礎型企業，同時也作為耗能大戶，能源消耗占比達我國工業領域所有消耗總量的15%，但是僅僅有30%～50%能源得以利用。隨著鋼鐵節能技術的不斷發展，也有愈來愈多余能回收技術廣泛運用，提高了節能降本的效果，極大緩沖了目前所處經濟發展新形勢下面臨的經濟沖擊，提高了鋼鐵企業的余能余熱利用水平。在本文中將結合鋼鐵企業實例，分析余熱余能回收利用技術的效益。

1余熱余能回收利用技術現狀

1.1煤氣回收及利用

在目前鋼鐵企業的煤氣回收利用上，采用的煤氣回收技術包括高爐煤氣干法除塵、轉爐煤氣干法除塵、焦爐煤氣凈化處理技術等，對回收煤氣的利用情況，實現了各種爐窯加熱、煤氣發電和焦爐煤氣制氫等。通過設計高爐煤氣柜，能夠吞吐煤氣有效緩解在實踐生產中，存在不均衡所致瞬時間的煤氣相關參數波動問題，能夠有效提升高爐媒體的整體應用率，并減少煤氣放散率，很大程度改善了高爐媒體的供應量。

1.2干熄焦發電

常用2座焦爐作為一組配置，共配置四座焦爐、三臺干熄焦，干熄焦兩用一備，每組配備響應的干熄焦發點系統，在實際應用中考慮到干熄焦余熱鍋爐，和發電系統的應用年修基本在25d/n，在年修過程中運用了濕法熄焦發電技術工藝。所以實際僅僅達到93%的干熄焦發電配備率，噸焦回收達到大于500kg的中壓蒸汽，115～120kWh范圍內發電，100%的折合配備率，需要約達535kg、125kWh。

1.3焦爐上升管余熱回收

通過運用焦爐上升管余熱回收利用系統，主要解決產生焦爐荒煤氣所吸收占據總釋放熱量36%占比的大量熱量，解決熱能浪費情況回收利用荒煤氣顯熱，充分提升能源利用率，運用除鹽水作荒煤氣的降溫處理，即可吸收熱量成功轉變蒸汽實現回收利用。

1.4燒結環冷、大煙道余熱回收

燒結礦顯熱能夠在燒結機機尾卸出的燒結餅高達800℃表面溫度，經單輥、熱篩、溜槽、環冷機等工藝設備環節，所產生的大量輻射熱，即燒結礦顯熱過程。能夠充分運用燒結礦顯熱生產蒸汽，達到節能效果。在燒結環冷大煙道余熱回收利用中，配置每一臺燒結機相應余熱鍋爐設備，帶冷機或是環冷機設備在一段、二段冷卻廢氣余熱，在折合噸礦回收低壓蒸汽約為70kg?？梢赃\用燒結余熱蒸汽發電這種較成熟方法，企業也能夠與自身情況相結合，對余熱綜合回收利用。

1.5高爐干法布袋除塵及TRT發電

相較文氏系統、肖夫凈化系統，次用高爐干法布袋除塵以及TRT發電系統，有效減少了不必要的消耗處理洗滌水過程，能夠對TRT進口煤溫充分提升。在運用TRT發電技術過程中，能夠達到的噸鐵發電效率，較濕式除塵凈化系統要高出一半以上，一般情況下TRT發電完成噸鐵處理約達40kWh/t，甚至在短時間內可以超出50kWh/t。

1.6高爐渣顯熱回收

高爐渣顯熱回收技術能夠運用高爐渣顯熱，用于電路板的基板，可以利用產生熱解反應的化學能，可以實現高效率的爐渣顯熱回收，減少水資源浪費提高回收率。

1.7煉鋼轉爐汽化煙道

在回收冶煉過程中的高溫煙氣濕熱所產生的蒸汽有2.0～3.2Mpa，采用蓄熱器進行蒸汽存儲穩壓處理后，能夠轉變蒸汽誒1.27MPa的微過熱蒸汽。經過這樣處理之后轉爐煙氣嫌熱，能夠服務于煉鋼內部工藝用戶，輸送低壓蒸汽管網約為70kg/t的噸鋼處理回收蒸汽。

1.8加熱爐氣化冷卻

鋼鐵企業運用步進梁氏加爐完成板坯加熱處理，可以在增加鍋爐余熱成功取代冷卻水循環系統，鍋爐中水冷管就用加熱爐內的固定梁以及步進梁取代，這種加熱爐氣化冷卻工藝技術，即便應用于爐內高溫氛圍也可以保持一定步進梁強度，并且可以對步進梁冷卻回收產生熱量，每一噸能夠回收約達30kg的飽和蒸汽。

2余熱余能資源量估算

2.1范圍界定

對于余熱余能的資源界定主要包括范圍，就是對余熱余能的可回收利用水平進行分析，規定的不同標準界定、范圍均有可能產生差異化研究結果。所以對于實際計算分析過程中，需要在前期工作首先進行余熱余能定義和范圍進行說明。本次研究中鋼鐵企業的余熱余能，即生產中在執行各大生產工序，成功排出25℃常溫下的熱載體，最終釋放所得的熱量和熱能此外存在例如壓力能等能量。統計余熱余能資源量，需要在鋼鐵企業生產的焦化、燒結、煉鋼、煉鐵、軋鋼等不同工序中進行統計，排除焦化之外的加工轉換。

2.2余熱余能資源量測算

根據在鋼鐵企業生產中搜集真理的相關工藝數據，對于實際生產過程并無檢測，再加上受關注度相對較低，所以對數據進行簡化、估算處理，計算分析了余熱余能資源量與利用的具體情況（見下表）。

3應用案例

3.1背景

該鋼鐵企業共擁有四座7.5m焦爐、兩臺500平燒結機、一臺400wand/年帶式球團焙燒機、兩座4000立方級高爐、四座轉爐以及棒線材、熱軋冷軋生產線及配套公輔，包括三臺自發電機組。結合現有鋼鐵公司生產工序，決定在燒結雙壓余熱鍋爐內并入轉爐蒸汽形成高壓蒸汽，經加熱爐可以產生蒸汽與燒結余熱鍋爐內，可產生低壓蒸汽用于汽輪機的補氣發電。

3.2技術方案

3.2.1余熱余能并聯發電

燒結、煉鋼、軋鋼余熱余能并聯發電綜合利用技術方案如下：經轉爐車間蓄能器在飽和蒸汽并最終匯入余熱鍋爐過濾器內，產生燒結余熱鍋爐高壓部分汽包的飽和蒸汽，經過加熱可以形成過熱蒸汽，達51t/h產量0.95MPa壓力，過熱蒸汽可以經汽輪機形成膨脹做功，凝結成水根據凝結水泵回送系統即可循環應用。余熱鍋爐低壓多數飽和蒸汽以及加熱爐，產生的飽和蒸汽向母管匯入，補至汽輪機某特定壓力級之后即可完成膨脹做功。排至凝結水向系統回送循環運用。

3.2.2焦化循環氨水余熱回收利用

設計應用了焦化余熱技術：焦化循環氨水余熱回收利用于制冷，采用的工藝技術為循環氨水余熱共占據焦化系統總熱量的30%占比，初冷器運用16℃低溫冷凍水，實現蒸汽溴化鋰吸收式制冷。將循環氨水作為驅動熱源，直接驅動專用溴化鋰吸收式機組，制取16℃工藝冷凍水，用于工藝煤氣降溫，取代傳統蒸汽、電力等驅動制冷機組，可以有效節約大量運行費用。不僅可以滿足廠區供暖，還能夠形成極大富余，并且可以將余熱向廠區外供暖，極大程度改善了焦化工藝。獲得了一下工藝改善效果：循環氨水噴灑溫度有所降低，由77℃降低至67℃，充分提升了吸熱能力;荒煤氣溫度降低由82℃變為80℃，降低了初冷器負荷，減少冷卻循環水量，提升了電捕除油效果，改善了鼓風機的運行工況。

4結語

通過本文分析為鋼鐵企業的余熱余能資源綜合利用指明了研究方向，更奠定了我國未來鋼鐵制造業節能降耗環保發展的實踐基礎，并結合應用案例設計了余熱余能并聯發電、焦化循環氨水余熱回收利用技術，預測可獲得較好的經濟效益和能源效益。