钢铁余热工程

⊇࣫੠⍺Ꮉ⿟ᡔᴃ᳝䰤݀ৌЁ೑g⊇࣫钢铁工业余热余能量及回收技术内容提纲1、钢铁生产流程余热余能发生源及其产生量2、钢铁工业余热余能回收技术及其节能效果3、粗钢主要生产工序能耗限额标准转炉钢产量占中国粗钢产量的85%以上。1、钢铁生产流程余热余能发生源及其产生量LDGCDQ回收红焦显热干式TRT烧结矿显热回收废烟气余热回收合成板坯热送热装烟气余热回收热风炉烟气典型钢铁制造流程二次能源产生和回收利用情况1.1二次能源产生环节与品质工序二次能源的种类品质钢铁工业利用⢊މ焦炉煤气高热值、显热较高仅回收潜热焦炭显热高温余热多数钢厂已回收，CDQ技术焦化工序废烟气显热低温余热未回收烧结矿显热高温余热余热蒸汽发电烧结工序烧结烟气显热中低温余热一些钢厂有回收，热风烧结球团矿显热高温余热未回收球团工序竖炉烟气低温余热未回收高炉煤气热值高、显热较低仅回收潜热，作汽拖，带动鼓风机高炉炉渣显热高温余热冲渣水采暖高炉炉顶余压高品质TRT透平机组发电高炉工序热风炉烟气显热中低温余热煤气、空气双预热转炉煤气高热值、显热较高回收潜热、显热，产生蒸汽发电转炉工序炉渣显热高温余热未回收轧钢工序加热炉烟气显热高温余热回收显热，产生蒸汽发电二次能源的种类与品质1.2二次能源产生量与回收水平-——无论选取何种基准温度，各工序二次能源所占钢铁制造流程二次能源总量的比例相差不大，高炉工序二次能源产生量昀大，约占50%以上。——各工序二次能源的理论产生量约为408.73kgce/t-s(修正的基准温度下)，如果充分利用现有技术，二次能源回收利用率可以达到约85.6%。——二次能源中，副产煤气占比例昀大，约74.6%，其中COG22.29%，BFG43.66%，LDG9.02%。若不含煤气和顶压的余热资源约为104kgce/t-s。——目前高炉渣、钢渣显热尚无有效回收利用技术；高炉煤气显热、烧结和焦化烟气显热由于工艺操作原因，尚未很好地回收利用。分析表明：我国钢铁工业经过八、九十年代的努力，基本完成了生产工艺结构的调整，初步实现了钢铁生产流程现代化。但由于工艺、技术、装备的多层次性以及一些企业的结构不合理，我国钢铁工业在余热余能回收上与国内外先进水平相比还有一定差距，一些先进的节能工艺装备技术（如CDQ、TRT、负能炼钢等）尚未得到普遍的推广应用，而且节能效果也尚有差异。2、钢铁工业余热余能回收技术及其节能效果——我国重点企业二次能源利用与国际先进水平的比较指标名称指标名称675675TRT回收，kWh/tTRT回收，kWh/t34.7734.7718.9418.944.724.72000.670.67313122.1022.1035.8335.83干熄焦蒸汽回收，kg/t干熄焦蒸汽回收，kg/t572.53572.5366.0666.06000.228GJ0.228GJ225.86225.8620.8920.8900227.65227.65105.52105.52烧结蒸汽回收，kg/t烧结蒸汽回收，kg/t20.7320.73----0019.3119.3131.0531.05转炉蒸汽回收，kgce/t转炉蒸汽回收，kgce/t3.93.99.739.736.036.035.745.741.531.531.731.734040——77.2377.23转炉煤气回收，kgce/t转炉煤气回收，kgce/t27.0527.0520.1220.1211.5911.5917.7817.7811.3211.322.012.01909091.8391.83104.49104.49高炉煤气放散率，%高炉煤气放散率，%0.740.745.675.6712.9012.908.228.22--9.469.463.53.513130.780.782.542.54国际先进水平ABABCDEFGH日本钢铁企业的节能技术如TRT、烧结余热回收等技术的普及率都非常高2.1烧结余热回收技术在钢铁企业中，烧结工序的总能耗仅次于炼铁，居第二位，一般为钢铁企业总能耗的10%～20%。我国烧结工序的能耗指标和先进国家相比差距较大，每吨烧结矿的平均能耗要高20kgce。因此，烧结节能的潜力很大。国内外对烧结余热的回收利用进行了大量的研究，据日本某钢铁厂热平衡测试数据表明，烧结机的热收入中烧结矿显热占28.2%、废气显热占31.8%。由此可见，烧结厂余热回收的重点应为烧结废（烟）气余热和烧结矿（产品）显热回收。烧结矿余热回收（SinterPlantHeatRecovery）是提高烧结能源利用效率、降低烧结工序能耗的途径之一。烧结系统的显热回收有两部分：一是烧结矿的显热，二是烧结机尾部烟气的显热。目前，烧结废气余热回收利用的方式主要有以下四种：z利用余热锅炉产生蒸汽或提供热水，直接利用；z用冷却器的排气代替烧结机点火器的助燃空气或用于预热助燃空气；z将余热锅炉产生的蒸汽，通过透平及其它装置转换成电力；z将排气直接用于预热烧结机的混合料。如何有效回收利用烧结矿余热，降低烧结工艺能耗，是国内钢铁行业中普遍存在并关注的一个课题。目前，国内钢铁企业中不少企业采用烧结矿余热回收蒸汽，如武钢、鞍钢等，但是对于蒸汽的利用不充分，造成能源浪费。先进企业生产每吨烧结矿可回收余热蒸汽80～100kg/t。另外近两年，济钢和马钢分别采用国产和日本技术把烧结矿余热回收的蒸汽用于发电，取得了良好的利用效果。2.2高炉炉顶煤气余压发电（TopPressureRecoveryTurbine，简称TRT)现代高炉炉顶压力高达0.15～0.25MPa，炉顶煤气中存在大量势能。炉顶余压发电技术，就是利用炉顶煤气剩余压力使气体在透平内膨胀做功，推动透平转动，带动发电机发电。根据炉顶压力不同，每吨铁可发电约20～40kWh。如果高炉煤气采用干法除尘，发电量还可增加30%左右。该技术可回收高炉鼓风机所需能量的30%左右，实际上回收了原来在减压阀中白白丧失的能量。这种发电方式既不消耗任何燃料，也不产生环境污染，发电成本又低，是高炉冶炼工序的重大节能项目，经济效益十分显著。此项技术在国外已非常普及，国内也在逐步推广。TRT发电不消耗任何燃料就可回收大量电力，据统计，在运行良好的情况下，吨铁回收电力约20～40kWh，可满足高炉鼓风耗电的30%。目前，国内大多采用的是湿式除尘装置与TRT相配，未来的发展趋势是干式除尘配TRT。TRT装置如果配有干式除尘，则吨铁回收电力将比湿法多30%～40%，昀高可回收电力约54kWh/t。2008年重点大中型企业约有高炉513座，其中高炉1000m3以上高炉154座都配备TRT，TRT普及率达到100%，其中干式除尘比例达到30%左右。我国1000m3以下高炉只有约20多座高炉配备TRT，几乎全部为干式除尘。36.2133.222.135.8310152025303540宝钢中钢浦项厂浦项光阳厂国内外代表性企业TRT回收情况（kWh/t铁）24全烧高炉煤气锅炉技术采用高炉煤气为原料，设计高温高压发电用锅炉，可兼做冬季抽气供暖使用。其蒸发量为220t/h，出口蒸汽参数为540℃，9.8MPa。可与500MW汽轮发电机组配套。设计消耗高炉煤气19～23万Nm3/h，燃用高炉煤气的热值在2800～3500KJ/Nm3，也可掺烧转炉煤气。其工作范围在40～100%都能可靠稳定工作，由于高炉煤气与燃煤相比含尘量少、含硫量低，所以它不但节能还有环保作用。该项目在设计上采用高炉煤气加热燃烧，热源来自自身所排烟气，所以效率高，在88%以上。全烧高炉煤气锅炉运行不受季节限制，可以全天候回收高炉煤气，每年减少高炉煤气放散约16.26亿m3，全年可增加供蒸汽量57.6万吨，增加发电量4320万kWh，增加供电量3181.86万kWh，节约标准煤17.6万吨，综合经济效益达4000万元/年以上。2.3全烧高炉煤气锅炉技术全烧高炉煤气锅炉技术在首钢总公司得到应用后，已经在全国推广。应用企业生产能力投产时间投入产出分析备注上海一钢公司（威钢公司）电站装机容量50MW1998年可回收利用高炉煤气15亿立方米1台马鞍山钢铁公司热电厂220t/h全烧高炉煤气锅炉50MW2000年一年回收投资2台鞍钢一发电厂220t/h全烧高炉煤气锅炉2002年2台沙钢220t/h全烧高炉煤气锅炉2台武钢150t/h高炉煤气锅炉2001年4台安阳钢铁公司220t/h全烧高炉煤气锅炉1台梅山钢铁公司自备电站高炉煤气锅炉新疆八一钢厂2*130t/h锅炉全烧高炉煤气锅炉技术在首钢总公司得到应用后，已经在全国推广。应用企业生产能力投产时间投入产出分析备注上海一钢公司（威钢公司）电站装机容量50MW1998年可回收利用高炉煤气15亿立方米1台马鞍山钢铁公司热电厂220t/h全烧高炉煤气锅炉50MW2000年一年回收投资2台鞍钢一发电厂220t/h全烧高炉煤气锅炉2002年2台沙钢220t/h全烧高炉煤气锅炉2台武钢150t/h高炉煤气锅炉2001年4台安阳钢铁公司220t/h全烧高炉煤气锅炉1台梅山钢铁公司自备电站高炉煤气锅炉新疆八一钢厂2*130t/h锅炉年份高炉煤气放散率/％焦炉煤气放散率/％转炉煤气回收量/m3/t2001年8.872.08382002年6.872.73372003年9.512.39412004年4.403.41422005年10.465.76542006年9.784.1856重点钢铁企业副产煤气放散和利用情况指标内容分类及特点•能耗限额限定值（淘汰落后）•能耗限额准入值（准入门槛——新建和改造）•能耗限额先进值（鼓励先进）两个特点：•所选工序能耗计算的界定范围与原行业统计指标体系一致，本标准中更加明确、清晰，便于操作。•在提出主要工序能耗指标同时，增加二次能源回收利用指标。3.1限额标准主要技术内容二次能源产钢500万t以上产钢不满500万t备注焦炉煤气408427Nm3/t焦,4800kcal/Nm3高炉煤气15671574Nm3/t生铁800kcal/Nm3转炉煤气84103Nm3/t-s2000kcal/Nm3TRT发电4234kWh/t-生铁CDQ（CDQ发电）580(162)533(148)kg/t-焦蒸汽780kcal/kg发电2800kcal/kWh烧结蒸汽6262kg/t-烧结矿转炉蒸汽6493kg/t-s回收蒸汽合计353302kg/t-s日本钢铁企业二次能源回收3.2能耗限额指标取值原则及取值取值原则：1）对粗钢生产流程中各主要工序单位产品能耗限额值的取值大致是按照淘汰现有产能中20%∼30%左右的落后产能考虑的。2）粗钢生产流程中主要工序单位产品能耗限额的准入值是根据产业政策规定的新建设备装备规模按照较好的水平来确定的。3）粗钢生产流程中各主要工序单位产品能耗限额的先进值依据目前国际先进水平确定的。4）所有取值是按目前的环保设施运行水平估计的。考虑到将来环保设施增加和完备将引起能耗增加，而目前缺乏相应的统计数据，在研究报告中将这一因素列为不确定性因素加以分析。表6粗钢生产工序单位产品能耗限额限定值(1)粗钢生产工序单位产品能耗限额值(强制性)注1:电力折标准煤系数采用等价值0.404kgce/kWh。注2：若原料稀土矿比例每增加10%，烧结工序能耗增加1.5kgce/t。对原料中钒钛磁铁矿用量每增加10%，高炉工序能耗增加3kgce/t。工序名称单位产品能耗限额限定值/（kgce/t）烧结工序≤65高炉工序≤460转炉工序≤10普钢电炉≤215电炉工序特钢电炉≤325(2)粗钢生产工序能耗准入值(强制性)表7新建粗钢生产工序单位产品能耗限额准入值注：电力折标准煤系数采用等价值0.404kgce/kWh工序名称单位产品能耗限额准入值/（kgce/t）烧结工序≤60高炉工序≤430转炉工序≤0普钢电炉≤190电炉工序特钢电炉≤300(3)粗钢生产工序单位产品能耗限额先进值(推荐性)表8粗钢生产工序单位产品能限额耗先进值注：电力折标准煤系数采用等价值0.404kgce/kWh工序名称单位产品能耗限额先进