萊鋼余熱供暖現狀與優化改善方向

劉春燕

（萊鋼能源環保部，山東萊蕪 271104）

引言

鋼鐵企業主生產過程及配套設施運行過程產生大量余熱，充分、合理、有效回收利用余熱，供周邊民生采暖是企業節能、減碳的重要抓手，是建設城市鋼廠，實現企業可持續發展的必由之路。

1 萊鋼供生活采暖情況

萊鋼位于魯中山區——濟南市鋼城區，企業與城區相互融合，萊鋼作為國有大型鋼鐵聯合企業，多年來一直將保民生供暖作為一項重要政治任務。在國家全面取締燃煤鍋爐供暖情況下，利用萊鋼余熱采暖已成為本區域民生主要取暖熱源。目前供周邊生活采暖主要分東線、中線、西線和北線4大區域，2020～2021 年采暖面積約530 萬m2,2～3 年內將達600萬m2以上。各區域生活采暖面積見圖1。

1.1 東線采暖

（1）現狀

主要指萊鋼生產區東部，目前供暖熱源為老區2×25 MW 發電機低溫循環水，目前采暖面積約210萬m2，當前供需基本平衡。

（2）主要變化及存在問題

采暖面積：2021～2022 年冬季將增加至約230 萬m2，分為2 個 路線，面積 分別 為102 萬m2和128萬m2。

熱源變化：2021年冬季開始將改為3 800 m3高爐沖渣水余熱和480 m2燒結余熱發電機低溫循環水供應。

主要問題：隨著新舊動能轉換進程，1#3 800 m3高爐可在2021 年采暖前投運，但2#3 800 m3高爐尚未建成，同時2×480 m2燒結機近2 年負荷約70%，即2021～2022 年采暖季，單靠1#3 800 m3高爐沖渣水和480 m2燒結余熱發電機低溫循環水供應，可供暖面積約186萬m2，少于230萬m2的采暖需求。

1.2 中線采暖

熱源主要為焦化廠煤氣初冷器循環熱水，可供暖面積約90萬m2,采暖面積約100萬m2，熱量稍有不足。需要考慮開發余熱資源保供。

1.3 西線采暖

（1）現狀

目前供暖熱源主要為黃前區域1×25 MW 干熄焦蒸汽發電機低溫循環水，可供暖面積約100萬m2，西線2020 年冬季采暖面積增至約130～150 萬m2，因采暖熱源不足，2020 年11 月～2021 年3 月采暖季，靠犧牲大量過熱蒸汽換熱水保供，補熱蒸汽平均26 t/h，存在高質能源低用浪費現象。

（2）主要變化及存在問題

采暖面積：2021～2023 年將逐漸增加至200萬m2。

主要問題：采暖面積增加與現有供暖余熱源不足矛盾，亟需尋找余熱資源。

1.4 北線采暖（熱源及換熱站位于型鋼區域）

（1）現狀

目前供暖熱源為型鋼區1×25 MW 中溫中壓發電機循環水，可供暖面積約100萬m2，北線近兩年采暖需求面積約70～75萬m2。

（2）主要變化及存在問題

下一步隨著型鋼2×1 880 m3高爐汽鼓風改電鼓風后，將面臨型鋼區3×130 t 中溫中壓鍋爐及1*25 MW 發電機逐步淘汰等問題，需要考慮其它余熱資源帶北線采暖問題。

各區域生活采暖及變化情況詳見表1。

表1 各區域生活采暖及變化情況

2 萊鋼余熱資源情況

為充分挖掘利用萊鋼各生產工藝余熱資源，保障周邊居民生活采暖需求，實現供暖全部余熱化的目標。2020 年8～10 月，分別對萊鋼各生產區域余熱蒸汽、熱水、煙氣/煤氣物理熱和物料熱等余熱資源，進行了調研梳理、測算分析和分類，綜合生產區地理位置及生活采暖片區，主要分為“焦化黃山前區域”“新建燒結、煉鐵區域”“型鋼區域”“老區軋鋼區域”和“特鋼100 t電爐區域”5大資源區域。

2.1 焦化黃山前區域

（1）可供采暖余熱資源量

焦化、黃山前區域余熱資源主要有干熄焦發電機低溫循環水、焦爐煤氣初冷器循環熱水、焦化循環氨水、焦爐上升管余熱蒸汽和焦爐煙氣等，正常生產階段產生熱量約212.8 MW，已利用熱量173.3 MW，未利用余熱39.5 MW，大體測算極限可供采暖面積約49.6 萬m2。詳見表2，焦化黃山前區域余熱資源情況。

表2 焦化黃山前區域余熱資源情況

（2）余熱利用優先級

已經利用：煤氣初冷器循環水及干熄焦發電機循環水已供中線和西線生活采暖。

一級優先利用：焦化循環氨水剩余熱量約15.7 MW，極限可供采暖面積約24萬m2。

焦化廠1#2#7#8#焦爐上升管余熱回收項目實施后，蒸汽供管式爐后的乏汽熱量約8 MW，換熱可供采暖面積約12萬m2。

二級可利用：焦爐排放煙氣熱量開發利用，可供采暖熱量約13萬m2。

（3）供暖情況分析

煤氣初冷器循環水熱量可供采暖面積約90 萬m2,目前供中線約100萬m2，稍有不足,極冷天氣需補蒸汽。

干熄焦發電機循環水可供暖面積約100 萬m2，目前西線采暖面積約130～150萬m2，靠大量蒸汽補熱；2021～2023年將逐漸增加至200萬m2，亟需供暖熱源。

2.2 新建2×480 m2燒結、2×3 800 m3高爐煉鐵區域

（1）可供采暖余熱資源量：

新建燒結、煉鐵、煉鋼區域余熱資源主要有：2×480 m2燒結余熱發電機循環水、1#和2#3 800 m3高爐沖渣水余熱、新建4 座轉爐余熱蒸汽和高爐沖渣閃蒸汽。

其中，1# 3 800 m3高爐2021 年采暖前可投運，即2021～2022 年采暖季，只有1#3 800 m3高爐沖渣水和480 m2燒結（70%）負荷余熱發電機低溫循環水供應，可供暖面積約186萬m2，少于230萬m2的采暖需求。

新舊動能全部建成后，一級開發利用可供采暖面積約254 萬m2，基本滿足采暖需求。詳見表3，新建燒結、煉鐵等區域余熱資源情況。

表3 新建燒結、煉鐵等區域余熱資源情況

（2）余熱利用優先級

一級利用為1#和2# 3 800 m3高爐沖渣水熱量分別約37.5 MW,可供采暖面積分別約58萬m2。

一級利用2×480 m2燒結余熱發電機循環水熱量約90 MW,可供采暖面積約139萬m2。

一級利用4座轉爐余熱蒸汽供燒結、高爐、轉爐等新建區域工藝用汽及余熱發電系統。

三級可開發利用：高爐沖渣閃蒸汽余熱，需要持續研究及跟蹤技術進步。

2.3 型鋼區域

（1）可供采暖余熱資源量

型鋼區域余熱資源主要有：型鋼2×265 和1×400 m2燒結環冷機三段煙氣、型鋼2×1 880 和1×3 200 m3高爐沖渣水、型鋼2 套燒結余熱發電機循環水、大H 型鋼加熱爐余熱蒸汽、型鋼區軋鋼加熱爐煙氣、型鋼3 座高爐沖渣閃蒸汽和型鋼加熱爐——軋材的熱鋼坯（余熱回收比較困難）。

正常生產余熱量約380 MW，已利用熱量50 MW，未利用余熱330 MW，大體測算一級開發利用可供采暖面積約117 萬m2。詳見表4,型鋼區域余熱資源情況。

表4 型鋼區域余熱資源情況

（2）余熱利用優先級，主要分為三級。

一級利用余熱主要有：2×1 880 m3和1×3 200 m3高爐沖渣水，可供采暖面積約110萬m2；大H型鋼余熱蒸汽放散，可供采暖面積約7萬m2。

二級可利用熱主要有：燒結余熱發電機循環水可供采暖面積約110 萬m2，大H、中寬帶、寬厚板等加熱爐煙氣熱量可供采暖面積約19萬m2。

三級可利用熱主要有：高爐沖渣閃蒸汽和加熱爐—軋材的軋鋼熱鋼坯熱，需要持續研究及跟蹤技術進步。

2.4 老區軋鋼區域

（1）余熱資源量

老區軋鋼區域余熱資源主要有：老區軋鋼加熱爐余熱蒸汽、老區軋鋼加熱爐煙氣、老區加熱爐—軋鋼熱鋼坯。按不包括加熱爐——軋材的熱鋼坯（余熱回收比較困難），正常生產階段產生熱量約161 MW，已利用熱量12 MW，未利用余熱149 MW，大體測算一級開發利用可供采暖面積約15萬m2，此部分可供生產區域或東線采暖。詳見表5，老區軋鋼區域余熱資源情況。

表5 老區軋鋼區域余熱資源情況

（2）余熱利用優先級

一級為加熱爐余熱蒸汽：該區域加熱爐余熱蒸汽成散點狀態，除部分供老區轉爐余熱發電外，其它冬季大都用于各生產區域采暖，非采暖季有放散（約20 t/h）。

二級可利用熱主要有：棒材一軋、二軋、中小型、型鋼中型、異型及620 熱帶加熱爐煙氣熱量約31 GJ/h,可供采暖面積約13萬m2。

三級可利用熱主要有：老區加熱爐——軋材的熱鋼坯熱量約472 GJ/h，持續研究跟蹤技術進步。

2.5 特鋼100 t電爐區域

（1）余熱資源量

特鋼100 t電爐區域余熱資源主要有：特鋼100 t電爐、加熱爐及新建100 t 轉爐余熱蒸汽、特鋼100 t電爐區域軋鋼加熱爐煙氣、特鋼加熱爐——軋材的熱鋼坯。按不包括加熱爐——軋材的熱鋼坯（余熱回收比較困難），正常生產階段產生熱量約100 MW，已利用熱量30 MW，未利用余熱70 MW，余熱蒸汽主要用于本區域生產工藝、余熱發電及采暖及澡堂等。詳見表6，特鋼100 t 電爐區域余熱資源情況。

表6 特鋼100 t電爐區域余熱資源情況

（2）余熱利用優先級

一級為電爐、轉爐及加熱爐余熱蒸汽：目前100 t 電爐、特鋼加熱爐蒸汽已并電爐余熱發電，新建100 t 轉爐及小型加熱爐余熱蒸汽可并網發電及生產工藝。

二級可利用熱主要有：特鋼三條軋線加熱爐煙氣熱量約5.5 MW,可供該生產區采暖及澡堂等。

三級可利用熱主要有：特鋼加熱爐——軋材的熱鋼坯熱量約45 MW，持續研究跟蹤技術進步。

3 余熱資源利用及供暖思路

為保障民生采暖需求，充分回收利用余熱資源，實現采暖熱源全部余熱化和減少碳排放，需要盡快開發利用余熱資源，按照溫度對口、梯級合理利用的原則，盡力做到宜用盡用。正常生產階段余熱資源量，可滿足600～700 萬m2的生活采暖。綜合余熱資源、采暖需求變化及技術成熟度等因素，余熱資源開發利用主要分三步走。

3.1 優先考慮高爐沖渣水、放散蒸汽等余熱資源的利用

（1）型鋼3 座高爐沖渣水余熱利用。余熱資源經濟性利用原則是就地就近利用，但考慮采暖需求面積增量大部分在西線，2022 年計劃將達200 萬m2，而黃山前區余熱資源量有限，因此可考慮將型鋼2×1 880 m3和1×3 200 m3高爐沖渣水余熱供西線，補充干熄焦發電循環水供暖不足部分。

（2）型鋼增設一蒸汽管道為2#3 800 m3高爐投運前熱量不足補熱。為保東線正常采暖，可從銀前低壓蒸汽管網就近接一蒸汽管道，補充蒸汽約15～30 t/h，供1#3 800 m3高爐沖渣水補熱。

（3）開發大H 型鋼、銀前轉爐等放散余熱蒸汽新利用途徑，此部分可換熱通過移動熱源車供鋼都大廈洗浴、技術中心采暖及周邊生活等利用。

（4）充分回收利用焦化循環氨水余熱資源，冬季除供焦化廠區外，剩余熱量可補充中線缺口；非采暖期可用于焦化制冷機。

（5）充分回收利用焦爐上升管余熱，回收蒸汽供焦化管式爐利用后，梯級利用乏汽可用于換熱水采暖。

（6）100 t 轉爐余熱蒸汽原則就地就近利用，特鋼新建100 t轉爐，回收蒸汽可就近用于電爐余熱發電系統。

3.2 型鋼燒結余熱發電循環水及余熱蒸汽等資源開發利用

（1）實施型鋼燒結余熱發電機循環水供暖改造，可替代25 MW 發電供北線采暖，為型鋼2×1 880 m3高爐改電鼓風后，3×130 t 中溫中壓鍋爐升級改造創造條件。

（2）特鋼小型異地搬遷余熱蒸汽原則上就地就近利用，提前考慮供現有電爐余熱發電系統等準備工作。

（3）焦爐、各軋線加熱爐排煙余熱回收利用，可考率回收熱水就近供暖、澡堂等區域。

3.3 高爐閃蒸汽及熱鋼坯等余熱利用

（1）型鋼3 座高爐和新建2×3 800 m3高爐渣處理閃蒸汽余熱回收利用，跟蹤研究合理有效利用方式。

（2）加熱爐——軋材的熱鋼坯余熱回收利用，持續跟蹤研究合理有效利用方式。

（3）進一步開發利用非采暖期余熱資源利用方式，如制冷、供周邊賓館、敬老院生活熱水等。

生活供暖變化及余熱保供模式詳見表7。

表7 生活供暖變化及余熱保供模式

4 結語

鋼鐵生產各工藝系統的余熱蒸汽、熱水、煙氣/煤氣物理熱和物料熱等余熱資源可用于民生采暖。按照溫度對口、梯級合理利用的原則，并結合采暖需求變化及技術成熟度，將余熱資源利用進行分類分步開發，為企業實現采暖熱源全部余熱化、保障民生采暖需求和減少碳排放發揮了重要技術支撐。