鋼鐵企業(yè)余熱余能綜合利用分析

饒以廷 黃云銘

關(guān)鍵詞：余熱余壓余氣;冷卻;回收;發(fā)電

在我國社會經(jīng)濟水平不斷提升、飛速發(fā)展的進程中，各類能源資源的消耗量也不斷遞增，存在愈發(fā)凸顯的能源供需矛盾問題，節(jié)能降耗作為了鋼鐵企業(yè)在未來生產(chǎn)發(fā)展中的側(cè)重方向。鋼鐵企業(yè)作為我國傳統(tǒng)流程制造業(yè)，更作為我國國民經(jīng)濟基礎(chǔ)型企業(yè)，同時也作為耗能大戶，能源消耗占比達我國工業(yè)領(lǐng)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(jié)能技術(shù)的不斷發(fā)展，也有愈來愈多余能回收技術(shù)廣泛運用，提高了節(jié)能降本的效果，極大緩沖了目前所處經(jīng)濟發(fā)展新形勢下面臨的經(jīng)濟沖擊，提高了鋼鐵企業(yè)的余能余熱利用水平。在本文中將結(jié)合鋼鐵企業(yè)實例，分析余熱余能回收利用技術(shù)的效益。

1余熱余能回收利用技術(shù)現(xiàn)狀

1.1煤氣回收及利用

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

1.2干熄焦發(fā)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(yīng)的干熄焦發(fā)點系統(tǒng)，在實際應(yīng)用中考慮到干熄焦余熱鍋爐，和發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用年修基本在25d/n，在年修過程中運用了濕法熄焦發(fā)電技術(shù)工藝。所以實際僅僅達到93%的干熄焦發(fā)電配備率，噸焦回收達到大于500kg的中壓蒸汽，115～120kWh范圍內(nèi)發(fā)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(tǒng)，主要解決產(chǎn)生焦爐荒煤氣所吸收占據(jù)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(zhuǎn)變蒸汽實現(xiàn)回收利用。

1.4燒結(jié)環(huán)冷、大煙道余熱回收

燒結(jié)礦顯熱能夠在燒結(jié)機機尾卸出的燒結(jié)餅高達800℃表面溫度，經(jīng)單輥、熱篩、溜槽、環(huán)冷機等工藝設(shè)備環(huán)節(jié)，所產(chǎn)生的大量輻射熱，即燒結(jié)礦顯熱過程。能夠充分運用燒結(jié)礦顯熱生產(chǎn)蒸汽，達到節(jié)能效果。在燒結(jié)環(huán)冷大煙道余熱回收利用中，配置每一臺燒結(jié)機相應(yīng)余熱鍋爐設(shè)備，帶冷機或是環(huán)冷機設(shè)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。可以運用燒結(jié)余熱蒸汽發(fā)電這種較成熟方法，企業(yè)也能夠與自身情況相結(jié)合，對余熱綜合回收利用。

1.5高爐干法布袋除塵及TRT發(fā)電

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

1.6高爐渣顯熱回收

高爐渣顯熱回收技術(shù)能夠運用高爐渣顯熱，用于電路板的基板，可以利用產(chǎn)生熱解反應(yīng)的化學能，可以實現(xiàn)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(zhuǎn)爐汽化煙道

在回收冶煉過程中的高溫煙氣濕熱所產(chǎn)生的蒸汽有2.0～3.2Mpa，采用蓄熱器進行蒸汽存儲穩(wěn)壓處理后，能夠轉(zhuǎn)變蒸汽誒1.27MPa的微過熱蒸汽。經(jīng)過這樣處理之后轉(zhuǎn)爐煙氣嫌熱，能夠服務(wù)于煉鋼內(nèi)部工藝用戶，輸送低壓蒸汽管網(wǎng)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(yè)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(huán)系統(tǒng)，鍋爐中水冷管就用加熱爐內(nèi)的固定梁以及步進梁取代，這種加熱爐氣化冷卻工藝技術(shù)，即便應(yīng)用于爐內(nèi)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(chǎn)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(guī)定的不同標準界定、范圍均有可能產(chǎn)生差異化研究結(jié)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(yè)的余熱余能，即生產(chǎn)中在執(zhí)行各大生產(chǎn)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(tǒng)計余熱余能資源量，需要在鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)的焦化、燒結(jié)、煉鋼、煉鐵、軋鋼等不同工序中進行統(tǒng)計，排除焦化之外的加工轉(zhuǎn)換。

2.2余熱余能資源量測算

根據(jù)在鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)中搜集真理的相關(guān)工藝數(shù)據(jù)，對于實際生產(chǎn)過程并無檢測，再加上受關(guān)注度相對較低，所以對數(shù)據(jù)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(yīng)用案例

3.1背景

該鋼鐵企業(yè)共擁有四座7.5m焦爐、兩臺500平燒結(jié)機、一臺400wand/年帶式球團焙燒機、兩座4000立方級高爐、四座轉(zhuǎn)爐以及棒線材、熱軋冷軋生產(chǎn)線及配套公輔，包括三臺自發(fā)電機組。結(jié)合現(xiàn)有鋼鐵公司生產(chǎn)工序，決定在燒結(jié)雙壓余熱鍋爐內(nèi)并入轉(zhuǎn)爐蒸汽形成高壓蒸汽，經(jīng)加熱爐可以產(chǎn)生蒸汽與燒結(jié)余熱鍋爐內(nèi)，可產(chǎn)生低壓蒸汽用于汽輪機的補氣發(fā)電。

3.2技術(shù)方案

3.2.1余熱余能并聯(lián)發(fā)電

燒結(jié)、煉鋼、軋鋼余熱余能并聯(lián)發(fā)電綜合利用技術(shù)方案如下：經(jīng)轉(zhuǎn)爐車間蓄能器在飽和蒸汽并最終匯入余熱鍋爐過濾器內(nèi)，產(chǎn)生燒結(jié)余熱鍋爐高壓部分汽包的飽和蒸汽，經(jīng)過加熱可以形成過熱蒸汽，達51t/h產(chǎn)量0.95MPa壓力，過熱蒸汽可以經(jīng)汽輪機形成膨脹做功，凝結(jié)成水根據(jù)凝結(jié)水泵回送系統(tǒng)即可循環(huán)應(yīng)用。余熱鍋爐低壓多數(shù)飽和蒸汽以及加熱爐，產(chǎn)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(jié)水向系統(tǒng)回送循環(huán)運用。

3.2.2焦化循環(huán)氨水余熱回收利用

設(shè)計應(yīng)用了焦化余熱技術(shù)：焦化循環(huán)氨水余熱回收利用于制冷，采用的工藝技術(shù)為循環(huán)氨水余熱共占據(jù)焦化系統(tǒng)總熱量的30%占比，初冷器運用16℃低溫冷凍水，實現(xiàn)蒸汽溴化鋰吸收式制冷。將循環(huán)氨水作為驅(qū)動熱源，直接驅(qū)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(tǒng)蒸汽、電力等驅(qū)動制冷機組，可以有效節(jié)約大量運行費用。不僅可以滿足廠區(qū)供暖，還能夠形成極大富余，并且可以將余熱向廠區(qū)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(huán)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?yōu)?0℃，降低了初冷器負荷，減少冷卻循環(huán)水量，提升了電捕除油效果，改善了鼓風機的運行工況。

4結(jié)語

通過本文分析為鋼鐵企業(yè)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(yè)節(jié)能降耗環(huán)保發(fā)展的實踐基礎(chǔ)，并結(jié)合應(yīng)用案例設(shè)計了余熱余能并聯(lián)發(fā)電、焦化循環(huán)氨水余熱回收利用技術(shù)，預測可獲得較好的經(jīng)濟效益和能源效益。