饒以廷  黃云銘

廣西鋼鐵集團(tuán)有限公司 廣西防城港 538000

摘 要: 本文對(duì)大型鋼鐵聯(lián)合企業(yè)的富余煤氣利用經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行分析，對(duì)余熱余能回收技術(shù)的資源分布以及利用情況，對(duì)余熱余能余氣的資源回收利用潛力進(jìn)行分析，估算余熱余能資源量，結(jié)合鋼鐵企業(yè)應(yīng)用實(shí)例，指導(dǎo)企業(yè)可以對(duì)余熱余能余氣資源充分綜合利用，實(shí)現(xiàn)余熱余能并聯(lián)發(fā)電、燒結(jié)礦余熱回收發(fā)電，發(fā)現(xiàn)可以有效提高企業(yè)的能源回收綜合利用率，并且可以節(jié)能減排，充分降低企業(yè)的經(jīng)濟(jì)成本投入，達(dá)到能源及經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞: 余熱余壓余氣; 冷卻; 回收; 發(fā)電

在我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平不斷提升、飛速發(fā)展的進(jìn)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(wèn)題，節(jié)能降耗作為了鋼鐵企業(yè)在未來(lái)生產(chǎn)發(fā)展中的側(cè)重方向。鋼鐵企業(yè)作為我國(guó)傳統(tǒng)流程制造業(yè)，更作為我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)型企業(yè)，同時(shí)也作為耗能大戶，能源消耗占比達(dá)我國(guó)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(lái)愈多余能回收技術(shù)廣泛運(yùn)用，提高了節(jié)能降本的效果，極大緩沖了目前所處經(jīng)濟(jì)發(fā)展新形勢(shì)下面臨的經(jīng)濟(jì)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(shí)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?fàn)t煤氣凈化處理技術(shù)等，對(duì)回收煤氣的利用情況，實(shí)現(xiàn)了各種爐窯加熱、煤氣發(fā)電和焦?fàn)t煤氣制氫等。通過(guò)設(shè)計(jì)高爐煤氣柜，能夠吞吐煤氣有效緩解在實(shí)踐生產(chǎn)中，存在不均衡所致瞬時(shí)間的煤氣相關(guān)參數(shù)波動(dòng)問(wèn)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?fàn)t作為一組配置，共配置四座焦?fàn)t、三臺(tái)干熄焦，干熄焦兩用一備，每組配備響應(yīng)的干熄焦發(fā)點(diǎn)系統(tǒng)，在實(shí)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(guò)程中運(yùn)用了濕法熄焦發(fā)電技術(shù)工藝。所以實(shí)際僅僅達(dá)到 93%的干熄焦發(fā)電配備率，噸焦回收達(dá)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(dá) 535kg、125kWh。

1．3 焦?fàn)t上升管余熱回收

通過(guò)運(yùn)用焦?fàn)t上升管余熱回收利用系統(tǒng)，主要解決產(chǎn)生焦?fàn)t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(fèi)情況回收利用荒煤氣顯熱，充分提升能源利用率，運(yùn)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(shí)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(jī)機(jī)尾卸出的燒結(jié)餅高達(dá) 800℃表面溫度，經(jīng)單輥、熱篩、溜槽、環(huán)冷機(jī)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(guò)程。能夠充分運(yùn)用燒結(jié)礦顯熱生產(chǎn)蒸汽，達(dá)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(tái)燒結(jié)機(jī)相應(yīng)余熱鍋爐設(shè)備，帶冷機(jī)或是環(huán)冷機(jī)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(yùn)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(duì)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(guò)程，能夠?qū)?TRT 進(jìn)口煤溫充分提升。在運(yùn)用 TRT 發(fā)電技術(shù)

過(guò)程中，能夠達(dá)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(dá)40kWh /t，甚至在短時(shí)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(yùn)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(xué)能，可以實(shí)現(xiàn)高效率的爐渣顯熱回收，減少水資源浪費(fèi)提高回收率。

1．7 煉鋼轉(zhuǎn)爐汽化煙道

在回收冶煉過(guò)程中的高溫?zé)煔鉂駸崴a(chǎn)生的蒸汽有 2．0～3．2Mpa，采用蓄熱器進(jìn)行蒸汽存儲(chǔ)穩(wěn)壓處理后，能夠轉(zhuǎn)變蒸汽誒 1．27MPa 的微過(guò)熱蒸汽。經(jīng)過(guò)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(yùn)用步進(jìn)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(jìn)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(jìn)梁強(qiáng)度，并且可以對(duì)步進(jìn)梁冷卻回收產(chǎn)生熱量，每一噸能夠回收約達(dá) 30kg 的飽和蒸汽。

2 余熱余能資源量估算

2．1 范圍界定

對(duì)于余熱余能的資源界定主要包括范圍，就是對(duì)余熱余能的可回收利用水平進(jìn)行分析，規(guī)定的不同標(biāo)準(zhǔn)界定、范圍均有可能產(chǎn)生差異化研究結(jié)果。所以對(duì)于實(shí)際計(jì)算分析過(guò)程中，需要在前期工作首先進(jìn)行余熱余能定義和范圍進(jìn)行說(shuō)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(jì)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(jìn)行統(tǒng)計(jì)，排除焦化之外的加工轉(zhuǎn)換。

2．2 余熱余能資源量測(cè)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(duì)于實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程并無(wú)檢測(cè)，再加上受關(guān)注度相對(duì)較低，所以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行簡(jiǎn)化、估算處理，計(jì)算分析了余熱余能資源量與利用的具體情況( 見(jiàn)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?fàn)t、兩臺(tái) 500 平燒結(jié)機(jī)、一臺(tái) 400wand /年帶式球團(tuán)焙燒機(jī)、兩座 4000 立方級(jí)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(tái)自發(fā)電機(jī)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(jī)的補(bǔ)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(guò)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(guò)加熱可以形成過(guò)熱蒸汽，達(dá) 51t /h 產(chǎn)量 0．95MPa 壓力，過(guò)熱蒸汽可以經(jīng)汽輪機(jī)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(bǔ)至汽輪機(jī)某特定壓力級(jí)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(yùn)用。

3．2．2 焦化循環(huán)氨水余熱回收利用

設(shè)計(jì)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(yùn)用 16℃ 低溫冷凍水，實(shí)現(xiàn)蒸汽溴化鋰吸收式制冷。將循環(huán)氨水作為驅(qū)動(dòng)熱源，直接驅(qū)動(dòng)專用溴化鋰吸收式機(jī)組，制取 16℃ 工藝?yán)鋬鏊糜诠に嚸簹饨禍兀〈鷤鹘y(tǒng)蒸汽、電力等驅(qū)動(dòng)制冷機(jī)組，可以有效節(jié)約大量運(yùn)行費(fèi)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)?80℃，降低了初冷器負(fù)荷，減少冷卻循環(huán)水量，提升了電捕除油效果，改善了鼓風(fēng)機(jī)的運(yùn)行工況。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)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(guó)未來(lái)鋼鐵制造業(yè)節(jié)能降耗環(huán)保發(fā)展的實(shí)踐基礎(chǔ)，并結(jié)合應(yīng)用案例設(shè)計(jì)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(yù)測(cè)可獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益和能源效益。

參考文獻(xiàn):

［1］叢培敏．鋼鐵工業(yè)余熱余能資源利用途徑及潛力分析［J］．科學(xué)與信息化，2019，000( 019) : 94．

［2］張先蘭．鋼鐵企業(yè)余熱余能發(fā)電機(jī)組循環(huán)水泵房加藥系統(tǒng)改造及應(yīng)用［J］．給水排水，2018，044( 002) : 53-55．

［3］楊緒平，邵志超，楊泉．鉻鐵合金冶煉中余熱余能的綜合利用［J］．現(xiàn)代冶金，2018，046( 002) : 34-37．

［4］王秀秀，曹惠明．鋼鐵工業(yè)固體廢棄物綜合利用產(chǎn)業(yè)化發(fā)展路徑探索［J］．中國(guó)資源綜合利用，2019，037( 007) :60-62．

［5］王洪軍，羅川，趙世琛，等．煉鐵工序余熱余能資源優(yōu)化利用的實(shí)踐［J］．冶金能源，2018，037( 005) : 42-46．

［6］吳剛，唐智新，孫雪，等．基于低溫多效海水淡化鋼鐵廠低品質(zhì)余熱利用技術(shù)探討［J］．山西冶金，2018，041( 001) : 37-38，73．

［7］何世文．分布式能源技術(shù)在鋼鐵工業(yè)應(yīng)用的現(xiàn)狀與前景［J］．冶金動(dòng)力，2018，000( 012) : 28-30，35．

［8］黃娟，任曉強(qiáng)，李香林，等．工業(yè)余熱余能水蒸氣循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)熱力方案優(yōu)化［J］． 科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2018 ( 28) :142-145．