现阶段,钢铁工业各生产工序已回收余热余压资源情况及利用途径分析如下:
焦化工序。焦化工序现阶段已回收利用的余热余压资源包括焦炭显热、焦炉煤气潜热、烟道气显热和初冷水显热。
焦炭显热主要是采用干熄焦技术回收利用产生蒸汽用于发电,目前干熄焦发电技术在国内钢铁联合企业的应用普及率已很高。
焦炉煤气热值高,是一种优质燃料,目前已得到充分利用,放散率很低,主要利用途径是供各生产用户使用,富余资源用于驱动锅炉发电。同时,由于焦炉煤气富含氢气和甲烷,提升利用品位,将其作为化工原料生产甲醇、合成氨等化工产品和天然气资源的利用方式近年来得到了更多的关注。
烟道气显热的温度一般是250℃~300℃,目前主要采用余热回收设备回收蒸汽供生产、生活用户或作为煤调湿热源。
焦化初冷水显热温度一般是60℃~70℃,主要采用换热器回收热量用于北方地区冬季采暖。
烧结工序。烧结工序现阶段已回收利用的余热余压资源包括烧结矿显热和烧结烟气显热。
烧结矿显热的回收主要在环冷机部分,按烟气温度分高、中、低三部分,目前高温段烟气余热回收利用较为充分,主要采用余热锅炉产生蒸汽用于发电或者供生产用户;中、低温烟气余热一般采用直接利用方式,用于预热混料或热风烧结等。
对于烧结烟气显热的回收利用近几年开始起步,在部分企业已有应用,主要集中在烧结大烟道高温区(300℃~400℃)的回收,采用余热锅炉或热管换热器回收产生蒸汽。
球团工序。球团工序现阶段已回收利用的余热余压资源包括球团矿显热、烟气显热和冷却水显热。
球团矿显热主要通过获取热风回用于生产,作为烘干、预热等热源。
烟气显热温度较低(约120℃),少数企业采用热管换热器回收热量用于职工洗浴等生活用户。
竖炉大水梁冷却水显热通常采用汽化冷却方式替代水冷方式,避免循环冷却水消耗,并回收产生蒸汽。
炼铁工序。炼铁工序是主要耗能大户,同时也是余热余压资源较为丰富的工序,现阶段已回收利用的余热余压资源包括高炉煤气潜热和余压、热风炉烟气显热和高炉渣显热。
高炉煤气热值虽然不高,但产生量大,目前已得到较为充分的利用,放散率较低,主要供应各生产用户使用,富余资源用于驱动锅炉发电。
随着高炉冶炼技术的发展,目前炼铁高炉基本为高压操作,高炉炉顶余压的利用方式主要是通过TRT(高炉煤气余压透平发电)发电装置回收发电,或采用BPRT(煤气透平与电机同轴驱动的高炉鼓风能量回收成套机组)方式回收能量减少高炉鼓风电耗。
热风炉烟气显热主要利用换热器从烟气中回收热能,预热助燃空气和煤气,从而提高风温,降低焦比,实现节能降耗。
对于高炉渣自身显热的回收尚处于研究阶段,目前的回收利用主要是针对80℃~90℃高炉冲渣水,采用换热器换热后用于采暖或煤气、空气预热等。
炼钢工序。炼钢工序现阶段已回收利用的余热余压资源包括连铸坯显热、转炉烟气显热、转炉煤气潜热。
连铸坯显热通过热装热送技术回收利用,目前该技术在钢铁企业的普及率较高,但各企业热装热送率和热装温度的差别较大。
转炉烟气显热温度约1400℃,主要采用汽化冷却装置将高温烟气降温以满足后续除尘要求,并进行蒸汽回收。
转炉煤气热值介于高炉煤气和焦炉煤气之间,已得到较为充分的回收利用,目前行业重点统计企业转炉煤气平均回收量约90立方米/吨钢,回收的转炉煤气主要供各生产用户使用,富余资源用于驱动锅炉发电。
轧钢工序。轧钢工序现阶段已回收利用的余热资源包括加热炉烟气显热和加热炉冷却水显热。
加热炉烟气显热主要通过蓄热式燃烧装置和换热器回收利用,实现最大限度回收高温烟气的显热,降低加热炉燃料消耗。
加热炉冷却水用于冷却工业炉金属构件,目前主要采用汽化冷却替代水冷却方式,避免冷却水消耗,并回收产生蒸汽。
动力系统。动力系统是企业重要的能源加工转换环节,负责各类能源介质的供配,同时其在能源加工转换过程中也产生大量余热余压资源。这部分余热余压资源的回收利用往往被钢铁企业所忽视。现阶段,除锅炉排烟余热回收利用普及率较高外,其他余热余压资源,如动力锅炉排烟余热、空压机余热、循环冷却水余热和余压等,仍未得到广泛的回收利用,具有很大的发展潜力和空间。
除此之外,现阶段国内钢铁工业仍存在大量尚未利用的余热余压资源,须进一步深入开展研究。例如,炉渣显热温度高,排出温度约1400℃~1600℃,余热资源丰富,但由于其为间歇式排出,回收利用困难,目前尚处在实验研究阶段;焦炉荒煤气显热温度高达650℃~700℃,所带出的热量约占向焦炉输入热量的30%~35%,尽管很多企业都进行过回收利用方面的尝试,但仍存在诸多须要完善的地方;钢铁生产过程消耗的大量循环冷却水,水温为40℃~60℃,目前除一部分改用汽化冷却技术外,大部分尚未得到利用。
综上所述,按余热余压资源回收利用的应用普及程度和成熟性,钢铁企业余热余压资源可分为3类。
一是品质较高且稳定、回收利用可行性高的余热余压资源,如各类煤气、高温烟气余热等,目前已得到较为充分的回收利用。如何进一步提高能效是其未来发展的主要方向。
二是品质略低但技术成熟、具有回收利用可行性的余热余压资源,如焦化烟道余热、烧结大烟道余热、高炉冲渣水余热、空压机余热、循环冷却水余压等,目前应用普及率仍较低。因此,进一步推广普及,同时不断提高能源利用效率是其未来发展的主要方向。
三是现阶段仍处于研究阶段、回收利用尚有一定障碍的余热余压资源。进一步加强研发力量,实现回收利用的经济性和可行性是其未来发展的主要方向。
原标题：中国钢铁行业余热余压回收利用途径分析
