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关键词:余热余压余气;冷却;回收;发电
在我国社会经济水平不断提升、飞速发展的进程中,各类能源资源的消耗量也不断递增,存在愈发凸显的能源供需矛盾问题,节能降耗作为了钢铁企业在未来生产发展中的侧重方向。钢铁企业作为我国传统流程制造业,更作为我国国民经济基础型企业,同时也作为耗能大户,能源消耗占比达我国工业领域所有消耗总量的15%,但是仅仅有30%~50%能源得以利用。随着钢铁节能技术的不断发展,也有愈来愈多余能回收技术广泛运用,提高了节能降本的效果,极大缓冲了目前所处经济发展新形势下面临的经济冲击,提高了钢铁企业的余能余热利用水平。在本文中将结合钢铁企业实例,分析余热余能回收利用技术的效益。
1余热余能回收利用技术现状
1.1煤气回收及利用
在目前钢铁企业的煤气回收利用上,采用的煤气回收技术包括高炉煤气干法除尘、转炉煤气干法除尘、焦炉煤气净化处理技术等,对回收煤气的利用情况,实现了各种炉窑加热、煤气发电和焦炉煤气制氢等。通过设计高炉煤气柜,能够吞吐煤气有效缓解在实践生产中,存在不均衡所致瞬時间的煤气相关参数波动问题,能够有效提升高炉媒体的整体应用率,并减少煤气放散率,很大程度改善了高炉媒体的供应量。
1.2干熄焦发电
常用2座焦炉作为一组配置,共配置四座焦炉、三台干熄焦,干熄焦两用一备,每组配备响应的干熄焦发点系统,在实际应用中考虑到干熄焦余热锅炉,和发电系统的应用年修基本在25d/n,在年修过程中运用了湿法熄焦发电技术工艺。所以实际仅仅达到93%的干熄焦发电配备率,吨焦回收达到大于500kg的中压蒸汽,115~120kWh范围内发电,100%的折合配备率,需要约达535kg、125kWh。
1.3焦炉上升管余热回收
通过运用焦炉上升管余热回收利用系统,主要解决产生焦炉荒煤气所吸收占据总释放热量36%占比的大量热量,解决热能浪费情况回收利用荒煤气显热,充分提升能源利用率,运用除盐水作荒煤气的降温处理,即可吸收热量成功转变蒸汽实现回收利用。
1.4烧结环冷、大烟道余热回收
烧结矿显热能够在烧结机机尾卸出的烧结饼高达800℃表面温度,经单辊、热筛、溜槽、环冷机等工艺设备环节,所产生的大量辐射热,即烧结矿显热过程。能够充分运用烧结矿显热生产蒸汽,达到节能效果。在烧结环冷大烟道余热回收利用中,配置每一台烧结机相应余热锅炉设备,带冷机或是环冷机设备在一段、二段冷却废气余热,在折合吨矿回收低压蒸汽约为70kg。可以运用烧结余热蒸汽发电这种较成熟方法,企业也能够与自身情况相结合,对余热综合回收利用。
1.5高炉干法布袋除尘及TRT发电
相较文氏系统、肖夫净化系统,次用高炉干法布袋除尘以及TRT发电系统,有效减少了不必要的消耗处理洗涤水过程,能够对TRT进口煤温充分提升。在运用TRT发电技术过程中,能够达到的吨铁发电效率,较湿式除尘净化系统要高出一半以上,一般情况下TRT发电完成吨铁处理约达40kWh/t,甚至在短时间内可以超出50kWh/t。
1.6高炉渣显热回收
高炉渣显热回收技术能够运用高炉渣显热,用于电路板的基板,可以利用产生热解反应的化学能,可以实现高效率的炉渣显热回收,减少水资源浪费提高回收率。
1.7炼钢转炉汽化烟道
在回收冶炼过程中的高温烟气湿热所产生的蒸汽有2.0~3.2Mpa,采用蓄热器进行蒸汽存储稳压处理后,能够转变蒸汽诶1.27MPa的微过热蒸汽。经过这样处理之后转炉烟气嫌热,能够服务于炼钢内部工艺用户,输送低压蒸汽管网约为70kg/t的吨钢处理回收蒸汽。
1.8加热炉气化冷却
钢铁企业运用步进梁氏加炉完成板坯加热处理,可以在增加锅炉余热成功取代冷却水循环系统,锅炉中水冷管就用加热炉内的固定梁以及步进梁取代,这种加热炉气化冷却工艺技术,即便应用于炉内高温氛围也可以保持一定步进梁强度,并且可以对步进梁冷却回收产生热量,每一吨能够回收约达30kg的饱和蒸汽。
2余热余能资源量估算
2.1范围界定
对于余热余能的资源界定主要包括范围,就是对余热余能的可回收利用水平进行分析,规定的不同标准界定、范围均有可能产生差异化研究结果。所以对于实际计算分析过程中,需要在前期工作首先进行余热余能定义和范围进行说明。本次研究中钢铁企业的余热余能,即生产中在执行各大生产工序,成功排出25℃常温下的热载体,最终释放所得的热量和热能此外存在例如压力能等能量。统计余热余能资源量,需要在钢铁企业生产的焦化、烧结、炼钢、炼铁、轧钢等不同工序中进行统计,排除焦化之外的加工转换。
2.2余热余能资源量测算
根据在钢铁企业生产中搜集真理的相关工艺数据,对于实际生产过程并无检测,再加上受关注度相对较低,所以对数据进行简化、估算处理,计算分析了余热余能资源量与利用的具体情况(见下表)。
3应用案例
3.1背景
该钢铁企业共拥有四座7.5m焦炉、两台500平烧结机、一台400wand/年带式球团焙烧机、两座4000立方级高炉、四座转炉以及棒线材、热轧冷轧生产线及配套公辅,包括三台自发电机组。结合现有钢铁公司生产工序,决定在烧结双压余热锅炉内并入转炉蒸汽形成高压蒸汽,经加热炉可以产生蒸汽与烧结余热锅炉内,可产生低压蒸汽用于汽轮机的补气发电。
3.2技术方案
3.2.1余热余能并联发电
烧结、炼钢、轧钢余热余能并联发电综合利用技术方案如下:经转炉车间蓄能器在饱和蒸汽并最终汇入余热锅炉过滤器内,产生烧结余热锅炉高压部分汽包的饱和蒸汽,经过加热可以形成过热蒸汽,达51t/h产量0.95MPa压力,过热蒸汽可以经汽轮机形成膨胀做功,凝结成水根据凝结水泵回送系统即可循环应用。余热锅炉低压多数饱和蒸汽以及加热炉,产生的饱和蒸汽向母管汇入,补至汽轮机某特定压力级之后即可完成膨胀做功。排至凝结水向系统回送循环运用。
3.2.2焦化循环氨水余热回收利用
设计应用了焦化余热技术:焦化循环氨水余热回收利用于制冷,采用的工艺技术为循环氨水余热共占据焦化系统总热量的30%占比,初冷器运用16℃低温冷冻水,实现蒸汽溴化锂吸收式制冷。将循环氨水作为驱动热源,直接驱动专用溴化锂吸收式机组,制取16℃工艺冷冻水,用于工艺煤气降温,取代传统蒸汽、电力等驱动制冷机组,可以有效节约大量运行费用。不仅可以满足厂区供暖,还能够形成极大富余,并且可以将余热向厂区外供暖,极大程度改善了焦化工艺。获得了一下工艺改善效果:循环氨水喷洒温度有所降低,由77℃降低至67℃,充分提升了吸热能力;荒煤气温度降低由82℃变为80℃,降低了初冷器负荷,减少冷却循环水量,提升了电捕除油效果,改善了鼓风机的运行工况。
4结语
通过本文分析为钢铁企业的余热余能资源综合利用指明了研究方向,更奠定了我国未来钢铁制造业节能降耗环保发展的实践基础,并结合应用案例设计了余热余能并联发电、焦化循环氨水余热回收利用技术,预测可获得较好的经济效益和能源效益。
在我国社会经济水平不断提升、飞速发展的进程中,各类能源资源的消耗量也不断递增,存在愈发凸显的能源供需矛盾问题,节能降耗作为了钢铁企业在未来生产发展中的侧重方向。钢铁企业作为我国传统流程制造业,更作为我国国民经济基础型企业,同时也作为耗能大户,能源消耗占比达我国工业领域所有消耗总量的15%,但是仅仅有30%~50%能源得以利用。随着钢铁节能技术的不断发展,也有愈来愈多余能回收技术广泛运用,提高了节能降本的效果,极大缓冲了目前所处经济发展新形势下面临的经济冲击,提高了钢铁企业的余能余热利用水平。在本文中将结合钢铁企业实例,分析余热余能回收利用技术的效益。
1余热余能回收利用技术现状
1.1煤气回收及利用
在目前钢铁企业的煤气回收利用上,采用的煤气回收技术包括高炉煤气干法除尘、转炉煤气干法除尘、焦炉煤气净化处理技术等,对回收煤气的利用情况,实现了各种炉窑加热、煤气发电和焦炉煤气制氢等。通过设计高炉煤气柜,能够吞吐煤气有效缓解在实践生产中,存在不均衡所致瞬時间的煤气相关参数波动问题,能够有效提升高炉媒体的整体应用率,并减少煤气放散率,很大程度改善了高炉媒体的供应量。
1.2干熄焦发电
常用2座焦炉作为一组配置,共配置四座焦炉、三台干熄焦,干熄焦两用一备,每组配备响应的干熄焦发点系统,在实际应用中考虑到干熄焦余热锅炉,和发电系统的应用年修基本在25d/n,在年修过程中运用了湿法熄焦发电技术工艺。所以实际仅仅达到93%的干熄焦发电配备率,吨焦回收达到大于500kg的中压蒸汽,115~120kWh范围内发电,100%的折合配备率,需要约达535kg、125kWh。
1.3焦炉上升管余热回收
通过运用焦炉上升管余热回收利用系统,主要解决产生焦炉荒煤气所吸收占据总释放热量36%占比的大量热量,解决热能浪费情况回收利用荒煤气显热,充分提升能源利用率,运用除盐水作荒煤气的降温处理,即可吸收热量成功转变蒸汽实现回收利用。
1.4烧结环冷、大烟道余热回收
烧结矿显热能够在烧结机机尾卸出的烧结饼高达800℃表面温度,经单辊、热筛、溜槽、环冷机等工艺设备环节,所产生的大量辐射热,即烧结矿显热过程。能够充分运用烧结矿显热生产蒸汽,达到节能效果。在烧结环冷大烟道余热回收利用中,配置每一台烧结机相应余热锅炉设备,带冷机或是环冷机设备在一段、二段冷却废气余热,在折合吨矿回收低压蒸汽约为70kg。可以运用烧结余热蒸汽发电这种较成熟方法,企业也能够与自身情况相结合,对余热综合回收利用。
1.5高炉干法布袋除尘及TRT发电
相较文氏系统、肖夫净化系统,次用高炉干法布袋除尘以及TRT发电系统,有效减少了不必要的消耗处理洗涤水过程,能够对TRT进口煤温充分提升。在运用TRT发电技术过程中,能够达到的吨铁发电效率,较湿式除尘净化系统要高出一半以上,一般情况下TRT发电完成吨铁处理约达40kWh/t,甚至在短时间内可以超出50kWh/t。
1.6高炉渣显热回收
高炉渣显热回收技术能够运用高炉渣显热,用于电路板的基板,可以利用产生热解反应的化学能,可以实现高效率的炉渣显热回收,减少水资源浪费提高回收率。
1.7炼钢转炉汽化烟道
在回收冶炼过程中的高温烟气湿热所产生的蒸汽有2.0~3.2Mpa,采用蓄热器进行蒸汽存储稳压处理后,能够转变蒸汽诶1.27MPa的微过热蒸汽。经过这样处理之后转炉烟气嫌热,能够服务于炼钢内部工艺用户,输送低压蒸汽管网约为70kg/t的吨钢处理回收蒸汽。
1.8加热炉气化冷却
钢铁企业运用步进梁氏加炉完成板坯加热处理,可以在增加锅炉余热成功取代冷却水循环系统,锅炉中水冷管就用加热炉内的固定梁以及步进梁取代,这种加热炉气化冷却工艺技术,即便应用于炉内高温氛围也可以保持一定步进梁强度,并且可以对步进梁冷却回收产生热量,每一吨能够回收约达30kg的饱和蒸汽。
2余热余能资源量估算
2.1范围界定
对于余热余能的资源界定主要包括范围,就是对余热余能的可回收利用水平进行分析,规定的不同标准界定、范围均有可能产生差异化研究结果。所以对于实际计算分析过程中,需要在前期工作首先进行余热余能定义和范围进行说明。本次研究中钢铁企业的余热余能,即生产中在执行各大生产工序,成功排出25℃常温下的热载体,最终释放所得的热量和热能此外存在例如压力能等能量。统计余热余能资源量,需要在钢铁企业生产的焦化、烧结、炼钢、炼铁、轧钢等不同工序中进行统计,排除焦化之外的加工转换。
2.2余热余能资源量测算
根据在钢铁企业生产中搜集真理的相关工艺数据,对于实际生产过程并无检测,再加上受关注度相对较低,所以对数据进行简化、估算处理,计算分析了余热余能资源量与利用的具体情况(见下表)。
3应用案例
3.1背景
该钢铁企业共拥有四座7.5m焦炉、两台500平烧结机、一台400wand/年带式球团焙烧机、两座4000立方级高炉、四座转炉以及棒线材、热轧冷轧生产线及配套公辅,包括三台自发电机组。结合现有钢铁公司生产工序,决定在烧结双压余热锅炉内并入转炉蒸汽形成高压蒸汽,经加热炉可以产生蒸汽与烧结余热锅炉内,可产生低压蒸汽用于汽轮机的补气发电。
3.2技术方案
3.2.1余热余能并联发电
烧结、炼钢、轧钢余热余能并联发电综合利用技术方案如下:经转炉车间蓄能器在饱和蒸汽并最终汇入余热锅炉过滤器内,产生烧结余热锅炉高压部分汽包的饱和蒸汽,经过加热可以形成过热蒸汽,达51t/h产量0.95MPa压力,过热蒸汽可以经汽轮机形成膨胀做功,凝结成水根据凝结水泵回送系统即可循环应用。余热锅炉低压多数饱和蒸汽以及加热炉,产生的饱和蒸汽向母管汇入,补至汽轮机某特定压力级之后即可完成膨胀做功。排至凝结水向系统回送循环运用。
3.2.2焦化循环氨水余热回收利用
设计应用了焦化余热技术:焦化循环氨水余热回收利用于制冷,采用的工艺技术为循环氨水余热共占据焦化系统总热量的30%占比,初冷器运用16℃低温冷冻水,实现蒸汽溴化锂吸收式制冷。将循环氨水作为驱动热源,直接驱动专用溴化锂吸收式机组,制取16℃工艺冷冻水,用于工艺煤气降温,取代传统蒸汽、电力等驱动制冷机组,可以有效节约大量运行费用。不仅可以满足厂区供暖,还能够形成极大富余,并且可以将余热向厂区外供暖,极大程度改善了焦化工艺。获得了一下工艺改善效果:循环氨水喷洒温度有所降低,由77℃降低至67℃,充分提升了吸热能力;荒煤气温度降低由82℃变为80℃,降低了初冷器负荷,减少冷却循环水量,提升了电捕除油效果,改善了鼓风机的运行工况。
4结语
通过本文分析为钢铁企业的余热余能资源综合利用指明了研究方向,更奠定了我国未来钢铁制造业节能降耗环保发展的实践基础,并结合应用案例设计了余热余能并联发电、焦化循环氨水余热回收利用技术,预测可获得较好的经济效益和能源效益。