鋼鐵工業余能資源指鋼鐵生產過程中某一工藝系統排出的未被利用的能量,包括余熱和余壓。其中,余熱指工藝過程中未被利用而排放到周圍環境中的熱能,按載熱體形態的不同,分為固態載體余熱(如焦炭、爐渣、燒結礦、球團礦、連鑄坯)、液態載體余熱(如冷卻水、冷凝水)和氣態載體余熱(如高爐、焦爐、轉爐煤氣,廢煙氣,蒸汽)3種;余壓指工藝設備排出的有一定壓力的流體,按載體形態的不同分為氣態余壓(如高爐爐頂余壓)和液態余壓(如循環冷卻水余壓)。


  鋼鐵工業在消耗能源推動物料轉變的同時會產生大量的余熱余壓,因此各類余熱余壓的有效回收利用是鋼鐵工業節能降耗的重要途徑。近年來,特別是“十一五”以來,國家加大對節能減排工作的指導力度,包括制定節能減排約束性考核指標、加快節能減排技術的推廣普及、給予補助資金支持等。鋼鐵工業余熱余壓回收利用得到快速發展和普及,回收利用水平逐年提高。


  同時,眾多研究機構持續開展了深入的研究工作,包括對余熱余壓資源理論回收量的研究,回收利用方式、效果和節能潛力的分析等,對指導我國鋼鐵工業余熱余壓回收利用發揮了積極作用。


  現階段余熱余壓回收利用途徑


  現階段,鋼鐵工業各生產工序已回收余熱余壓資源情況及利用途徑(附表)分析如下:


  焦化工序。焦化工序現階段已回收利用的余熱余壓資源包括焦炭顯熱、焦爐煤氣潛熱、煙道氣顯熱和初冷水顯熱。


  焦炭顯熱主要是采用干熄焦技術回收利用產生蒸汽用于發電,目前干熄焦發電技術在國內鋼鐵聯合企業的應用普及率已很高。


  焦爐煤氣熱值高,是一種優質燃料,目前已得到充分利用,放散率很低,主要利用途徑是供各生產用戶使用,富余資源用于驅動鍋爐發電。同時,由于焦爐煤氣富含氫氣和甲烷,提升利用品位,將其作為化工原料生產甲醇、合成氨等化工產品和天然氣資源的利用方式近年來得到了更多的關注。


  煙道氣顯熱的溫度一般是250℃~300℃,目前主要采用余熱回收設備回收蒸汽供生產、生活用戶或作為煤調濕熱源。


  焦化初冷水顯熱溫度一般是60℃~70℃,主要采用換熱器回收熱量用于北方地區冬季采暖。


  燒結工序。燒結工序現階段已回收利用的余熱余壓資源包括燒結礦顯熱和燒結煙氣顯熱。


  燒結礦顯熱的回收主要在環冷機部分,按煙氣溫度分高、中、低三部分,目前高溫段煙氣余熱回收利用較為充分,主要采用余熱鍋爐產生蒸汽用于發電或者供生產用戶;中、低溫煙氣余熱一般采用直接利用方式,用于預熱混料或熱風燒結等。


  對于燒結煙氣顯熱的回收利用近幾年開始起步,在部分企業已有應用,主要集中在燒結大煙道高溫區(300℃~400℃)的回收,采用余熱鍋爐或熱管換熱器回收產生蒸汽。


  球團工序。球團工序現階段已回收利用的余熱余壓資源包括球團礦顯熱、煙氣顯熱和冷卻水顯熱。


  球團礦顯熱主要通過獲取熱風回用于生產,作為烘干、預熱等熱源。


  煙氣顯熱溫度較低(約120℃),少數企業采用熱管換熱器回收熱量用于職工洗浴等生活用戶。


  豎爐大水梁冷卻水顯熱通常采用汽化冷卻方式替代水冷方式,避免循環冷卻水消耗,并回收產生蒸汽。


  煉鐵工序。煉鐵工序是主要耗能大戶,同時也是余熱余壓資源較為豐富的工序,現階段已回收利用的余熱余壓資源包括高爐煤氣潛熱和余壓、熱風爐煙氣顯熱和高爐渣顯熱。


  高爐煤氣熱值雖然不高,但產生量大,目前已得到較為充分的利用,放散率較低,主要供應各生產用戶使用,富余資源用于驅動鍋爐發電。


  隨著高爐冶煉技術的發展,目前煉鐵高爐基本為高壓操作,高爐爐頂余壓的利用方式主要是通過TRT(高爐煤氣余壓透平發電)發電裝置回收發電,或采用BPRT(煤氣透平與電機同軸驅動的高爐鼓風能量回收成套機組)方式回收能量減少高爐鼓風電耗。


  熱風爐煙氣顯熱主要利用換熱器從煙氣中回收熱能,預熱助燃空氣和煤氣,從而提高風溫,降低焦比,實現節能降耗。


  對于高爐渣自身顯熱的回收尚處于研究階段,目前的回收利用主要是針對80℃~90℃高爐沖渣水,采用換熱器換熱后用于采暖或煤氣、空氣預熱等。


  煉鋼工序。煉鋼工序現階段已回收利用的余熱余壓資源包括連鑄坯顯熱、轉爐煙氣顯熱、轉爐煤氣潛熱。


  連鑄坯顯熱通過熱裝熱送技術回收利用,目前該技術在鋼鐵企業的普及率較高,但各企業熱裝熱送率和熱裝溫度的差別較大。


  轉爐煙氣顯熱溫度約1400℃,主要采用汽化冷卻裝置將高溫煙氣降溫以滿足后續除塵要求,并進行蒸汽回收。


  轉爐煤氣熱值介于高爐煤氣和焦爐煤氣之間,已得到較為充分的回收利用,目前行業重點統計企業轉爐煤氣平均回收量約90立方米/噸鋼,回收的轉爐煤氣主要供各生產用戶使用,富余資源用于驅動鍋爐發電。

  鋼鐵工業余能資源指鋼鐵生產過程中某一工藝系統排出的未被利用的能量,包括余熱和余壓。其中,余熱指工藝過程中未被利用而排放到周圍環境中的熱能,按載熱體形態的不同,分為固態載體余熱(如焦炭、爐渣、燒結礦、球團礦、連鑄坯)、液態載體余熱(如冷卻水、冷凝水)和氣態載體余熱(如高爐、焦爐、轉爐煤氣,廢煙氣,蒸汽)3種;余壓指工藝設備排出的有一定壓力的流體,按載體形態的不同分為氣態余壓(如高爐爐頂余壓)和液態余壓(如循環冷卻水余壓)。


  鋼鐵工業在消耗能源推動物料轉變的同時會產生大量的余熱余壓,因此各類余熱余壓的有效回收利用是鋼鐵工業節能降耗的重要途徑。近年來,特別是“十一五”以來,國家加大對節能減排工作的指導力度,包括制定節能減排約束性考核指標、加快節能減排技術的推廣普及、給予補助資金支持等。鋼鐵工業余熱余壓回收利用得到快速發展和普及,回收利用水平逐年提高。


  同時,眾多研究機構持續開展了深入的研究工作,包括對余熱余壓資源理論回收量的研究,回收利用方式、效果和節能潛力的分析等,對指導我國鋼鐵工業余熱余壓回收利用發揮了積極作用。


  現階段余熱余壓回收利用途徑


  現階段,鋼鐵工業各生產工序已回收余熱余壓資源情況及利用途徑(附表)分析如下:


  焦化工序。焦化工序現階段已回收利用的余熱余壓資源包括焦炭顯熱、焦爐煤氣潛熱、煙道氣顯熱和初冷水顯熱。


  焦炭顯熱主要是采用干熄焦技術回收利用產生蒸汽用于發電,目前干熄焦發電技術在國內鋼鐵聯合企業的應用普及率已很高。


  焦爐煤氣熱值高,是一種優質燃料,目前已得到充分利用,放散率很低,主要利用途徑是供各生產用戶使用,富余資源用于驅動鍋爐發電。同時,由于焦爐煤氣富含氫氣和甲烷,提升利用品位,將其作為化工原料生產甲醇、合成氨等化工產品和天然氣資源的利用方式近年來得到了更多的關注。


  煙道氣顯熱的溫度一般是250℃~300℃,目前主要采用余熱回收設備回收蒸汽供生產、生活用戶或作為煤調濕熱源。


  焦化初冷水顯熱溫度一般是60℃~70℃,主要采用換熱器回收熱量用于北方地區冬季采暖。


  燒結工序。燒結工序現階段已回收利用的余熱余壓資源包括燒結礦顯熱和燒結煙氣顯熱。


  燒結礦顯熱的回收主要在環冷機部分,按煙氣溫度分高、中、低三部分,目前高溫段煙氣余熱回收利用較為充分,主要采用余熱鍋爐產生蒸汽用于發電或者供生產用戶;中、低溫煙氣余熱一般采用直接利用方式,用于預熱混料或熱風燒結等。


  對于燒結煙氣顯熱的回收利用近幾年開始起步,在部分企業已有應用,主要集中在燒結大煙道高溫區(300℃~400℃)的回收,采用余熱鍋爐或熱管換熱器回收產生蒸汽。


  球團工序。球團工序現階段已回收利用的余熱余壓資源包括球團礦顯熱、煙氣顯熱和冷卻水顯熱。


  球團礦顯熱主要通過獲取熱風回用于生產,作為烘干、預熱等熱源。


  煙氣顯熱溫度較低(約120℃),少數企業采用熱管換熱器回收熱量用于職工洗浴等生活用戶。


  豎爐大水梁冷卻水顯熱通常采用汽化冷卻方式替代水冷方式,避免循環冷卻水消耗,并回收產生蒸汽。


  煉鐵工序。煉鐵工序是主要耗能大戶,同時也是余熱余壓資源較為豐富的工序,現階段已回收利用的余熱余壓資源包括高爐煤氣潛熱和余壓、熱風爐煙氣顯熱和高爐渣顯熱。


  高爐煤氣熱值雖然不高,但產生量大,目前已得到較為充分的利用,放散率較低,主要供應各生產用戶使用,富余資源用于驅動鍋爐發電。


  隨著高爐冶煉技術的發展,目前煉鐵高爐基本為高壓操作,高爐爐頂余壓的利用方式主要是通過TRT(高爐煤氣余壓透平發電)發電裝置回收發電,或采用BPRT(煤氣透平與電機同軸驅動的高爐鼓風能量回收成套機組)方式回收能量減少高爐鼓風電耗。


  熱風爐煙氣顯熱主要利用換熱器從煙氣中回收熱能,預熱助燃空氣和煤氣,從而提高風溫,降低焦比,實現節能降耗。


  對于高爐渣自身顯熱的回收尚處于研究階段,目前的回收利用主要是針對80℃~90℃高爐沖渣水,采用換熱器換熱后用于采暖或煤氣、空氣預熱等。


  煉鋼工序。煉鋼工序現階段已回收利用的余熱余壓資源包括連鑄坯顯熱、轉爐煙氣顯熱、轉爐煤氣潛熱。


  連鑄坯顯熱通過熱裝熱送技術回收利用,目前該技術在鋼鐵企業的普及率較高,但各企業熱裝熱送率和熱裝溫度的差別較大。


  轉爐煙氣顯熱溫度約1400℃,主要采用汽化冷卻裝置將高溫煙氣降溫以滿足后續除塵要求,并進行蒸汽回收。


  轉爐煤氣熱值介于高爐煤氣和焦爐煤氣之間,已得到較為充分的回收利用,目前行業重點統計企業轉爐煤氣平均回收量約90立方米/噸鋼,回收的轉爐煤氣主要供各生產用戶使用,富余資源用于驅動鍋爐發電。


2017年06月18日

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