鋼鐵工業(yè)二次能源利用途徑探析

路志標(biāo)

摘要鋼鐵行業(yè)由于其本身生產(chǎn)特點，占據(jù)大量的能源，尤其是近些年，鋼材產(chǎn)品輸出量非常大，耗能約占據(jù)總耗能的70%，因此節(jié)能問題一直是鋼鐵工業(yè)需要關(guān)注的話題，文章主要分析鋼鐵工業(yè)二次能源利用途徑，希望能為相關(guān)人員帶來一些幫助。

關(guān)鍵詞鋼鐵工業(yè)；二次能源利用

中圖分類號：F416 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）12-0167-01

鋼鐵企業(yè)一次能源主要包括煤炭、石油類產(chǎn)品以及天然氣等，二次能源主要是依照太陽光、煤炭以及水力等轉(zhuǎn)化而來的能源，在鋼鐵工業(yè)生產(chǎn)中大約會有34%轉(zhuǎn)化為副產(chǎn)煤氣，如轉(zhuǎn)爐煤氣、高爐煤氣等，同樣也會產(chǎn)生大量的二次能源，如產(chǎn)品余熱、外排廢氣顯熱等，具有很高的利用價值，本文主要講述鋼鐵工業(yè)二次能源利用途徑。

1鋼鐵工業(yè)二次能源利用概念和現(xiàn)狀

受到現(xiàn)代學(xué)學(xué)技術(shù)的限制，目前二次能源利用回收的限制為，固體溫度超過500℃，液體溫度超過300℃，氣體溫度超過200℃，隨著技術(shù)的不斷進步，二次能源利用途徑不斷被提出，如熱導(dǎo)油技術(shù)回收鋼鐵生產(chǎn)中的低溫余熱熱量，一般鋼鐵二次能源包括副產(chǎn)煤氣以及余熱在內(nèi)占據(jù)鋼鐵能量的70%，目前的技術(shù)可以回收的能源約占據(jù)15%，有很大的節(jié)能空間。

鋼鐵企業(yè)中的大部分二次能源還未被利用，到目前為止鋼鐵企業(yè)顯熱回收率約50.4%，冷卻水顯熱回收率約1.9%，近幾年我國鋼鐵企業(yè)二次能源回收的主要技術(shù)設(shè)備包括高爐爐頂煤氣發(fā)電、煉焦煤調(diào)濕技術(shù)、焦炭干法熄焦技術(shù)、焦?fàn)t煤氣上升管余熱技術(shù)、燒結(jié)余熱技術(shù)以及爐渣顯熱技術(shù)等。我國目前正在投產(chǎn)和在建的CDQ約200多套，每年能夠處理焦炭1.58億噸，部分重點鋼鐵企業(yè)的干熄焦率已經(jīng)達到了80%?，F(xiàn)有TRT裝備高爐700多座，大部分是濕法除塵，目前我國的TRT由于高爐生產(chǎn)與TRT不協(xié)調(diào)，導(dǎo)致發(fā)電量普遍比較低下。我國在建的燒結(jié)廢氣余熱回收裝置約200套，大多數(shù)的設(shè)備沒有達到設(shè)計要求，無法滿足汽輪機的要求。近幾年副產(chǎn)煤氣的回收利用率逐漸下降，在以后的應(yīng)用中還需要不斷提高企業(yè)能源利用效率。冶金爐窯廢氣余熱利用技術(shù)可以通過換熱設(shè)備，進行熱轉(zhuǎn)換。

2鋼鐵工業(yè)二次能源利用途徑

目前鋼鐵企業(yè)二次能源利用途徑主要集中在焦化工序、燒結(jié)工序、高爐煉鐵工序、轉(zhuǎn)爐煉鋼工序、連鑄工序以及軋鋼工序等。

目前焦化煤氣工序上升管溫度要超過1200℃，僅次于干熄煤的能量，這項工序的二次能源回收技術(shù)還處在研發(fā)中，可以在工序中采用煤調(diào)濕技術(shù)（Coal Moisture Control，簡稱CMC），調(diào)整配煤中的水分，這項工藝的使用能夠極大的提高焦?fàn)t生產(chǎn)能力，減少煉焦耗熱量，也能降低煤炭成本，延長焦?fàn)t使用壽命，具有工藝流程段、結(jié)構(gòu)簡單、便于維護等優(yōu)點。此項技術(shù)在應(yīng)用中需要注意的是，在降低入爐煤水分的同時，也會造成超細(xì)煤粉漂浮在空氣中，增加入爐配煤中量，很難清除碳化室和上升管的石墨，也會導(dǎo)致粗焦油中的雜質(zhì)增多。針對整個煤氣系統(tǒng)來說，管道線路長，用戶也非常多，壓力波動很大，為提高煤氣余熱利用率，還需要不斷優(yōu)化改造轉(zhuǎn)爐煤氣凈化系統(tǒng)、熱力發(fā)電系統(tǒng)等，針對轉(zhuǎn)爐煤氣凈化系統(tǒng)可以改造汽化冷卻煙道的活動煙罩，保證除塵效率和壓力，也能極大的穩(wěn)定煤氣回收量，此項技術(shù)的改造，能夠保證轉(zhuǎn)爐煤氣回收量達到836Gj/t。針對熱力發(fā)電系統(tǒng)可以建立汽輪鼓風(fēng)機組、鍋爐以及高爐煤氣余熱發(fā)電系統(tǒng)等，也可處理煤氣清洗水，防止系統(tǒng)發(fā)生污溝現(xiàn)象，綜合體高高爐煤氣的利用效率。針對煤氣用戶，可以改進蓄熱式昆底加熱爐，保證排煙溫度小于150℃，空氣預(yù)熱溫度超過1000℃，這項技術(shù)的改造能夠極大地回收煙氣中的余熱。

燒結(jié)工序余熱回收技術(shù)目前還沒有得到普及，在燒結(jié)工序中能耗中主要是固體燃料，約占據(jù)75%~80%，可以作為二次能源循環(huán)使用的能源主要包括燒結(jié)礦顯熱以及主排煙氣，能夠占據(jù)一次耗能的50%左右，由于各個鋼鐵企業(yè)的燒結(jié)機大小不一，在技術(shù)上也存在很大的差異，目前僅僅有少部分的大型燒結(jié)機采用了換熱器回收主排煙氣的顯熱，可回收蒸汽18kg/噸燒結(jié)礦，相當(dāng)于回收1.6 kg標(biāo)煤，燒結(jié)機回收的二次能源一種是產(chǎn)生了蒸汽，為混合料提供余熱以及采暖所需熱量，另一種是利用冷卻風(fēng)為點火助燃火以及余熱點火等提供熱量，對于大功率的燒結(jié)機抽風(fēng)機可以采用交變頻調(diào)速技術(shù)，達到節(jié)約電能的目的。燒結(jié)工序中二次能源回收利用技術(shù)前幾年僅僅存在幾個大型鋼鐵企業(yè)中，隨著鋼鐵產(chǎn)業(yè)效益下降，近幾年余熱發(fā)電發(fā)展較快，目前國內(nèi)大部分鋼鐵企業(yè)都增建了燒結(jié)余熱發(fā)電項目，國內(nèi)燒結(jié)余熱發(fā)電一般在18度/t礦，最好的能夠達到24度/t礦，但是總體來說燒結(jié)余熱發(fā)電技術(shù)還是不太穩(wěn)定，燒結(jié)工序還有很大的節(jié)能研究價值。

高爐煉鐵工序中節(jié)能的重點問題是降低燃料比，當(dāng)前絕大多數(shù)的企業(yè)高爐燃料比都偏高，主要原因是因為熱風(fēng)溫度低、入爐礦含鐵品位低、生產(chǎn)不穩(wěn)定以及焦炭灰分高等，二次能源利用主要是高爐煤氣潛熱、爐渣顯熱以及煤氣顯熱等，其中每噸鐵生產(chǎn)高爐煤氣量約1500~1700 Nm3，目前高爐煤氣潛熱的利用逐漸受到重視，回收利用裝置主要包括燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)、常規(guī)鍋爐汽輪機發(fā)電技術(shù)，受投資影響，雖然燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電急速效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于常規(guī)發(fā)電，目前國內(nèi)僅僅存在幾個大型鋼鐵企業(yè)中，如寶鋼、邯鋼、沙鋼、武鋼等企業(yè)。目前企業(yè)高爐煤氣放散率由于生鐵產(chǎn)量高于煤氣技術(shù)發(fā)展水平，因此一直比較低，平均不到12%。近幾年國內(nèi)大型鋼鐵企業(yè)高爐煤氣放散幾乎接近0。隨著能源緊張，為了更好提高煤氣利用率，燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電將會是今后幾年國內(nèi)鋼鐵發(fā)電的重要環(huán)節(jié)。我國現(xiàn)在的鋼鐵企業(yè)正在逐漸建立一些高爐爐頂余熱發(fā)電裝置（TRT），如唐鋼進一步優(yōu)化TRT余熱發(fā)電系統(tǒng)，能夠有效控制TRT進口煤氣含量，最高可回收電力約45 kWh/t，國內(nèi)在爐渣顯熱等的回收利用中還很落后。

3結(jié)束語

綜上所述，本文先簡要分析了鋼鐵工業(yè)二次能源利用概念和現(xiàn)狀，重點論述鋼鐵企業(yè)二次能源利用途徑，目前我國鋼鐵行業(yè)二次能源利用效率還不盡如人意，與發(fā)達國家相差甚遠(yuǎn)，在以后的發(fā)展中還需要不斷提高各項工序的效率，提高二次能源利用率。

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