【技术】钢铁工业冷床余热利用潜力分析-第2页-北极星节能网

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2.6 低热值高炉煤气联合循环发电(CCPP)技术

该技术可回收放散的低热值煤气用于发电，是一种煤气、燃气、蒸汽联合循环发电系统以及将煤的气化技术和高效的联合循环相结合的先进发电系统[9]。在不外供热时热电转换效率可达40%～45%，已接近天燃气和柴油为燃料的类似燃气轮机联合循环发电水平，比常规锅炉蒸汽转换效率高出近一倍。此外，该发电技术CO2排放比常规火力电厂减少45%～50%，无SO2、飞灰及灰渣排放，NOX排放少，回收了钢铁生产中的二次能源，可用水量相当于同容量常规燃煤电厂的1/3. 2.7 余热蒸汽发电技术

余热蒸汽发电原理与传统蒸汽发电原理相同，区别在于热源来源。余热蒸汽的热源来源主要有高炉、转炉、电炉及其他冶炼炉高温烟气，热轧厂燃气均热炉，烧结热料及高温烟气等。

2.8 转炉负能炼钢技术

转炉负能炼钢是计算转炉工序同一生产周期内的能源消耗量与能源回收量的差值，炼钢工序能耗公式如下：

工序单位能耗=能源消耗量-能源回收量钢产量。

转炉工序能源消耗部分由焦炭、水、电、蒸汽、氧气、氮气、氩气、焦炉煤气等能源介质构成。由于生产工艺、生产品种和转炉大小等技术条件的差别，转炉工序能耗一般波动在25～37kgce/t。转炉工序回收的能量主要有煤气和蒸汽两部分构成。转炉出口烟气的总热量约为38.3kgce/t，其中81.8%为潜热，18.2%为显热。采用回收技术通常可回收能量30～36kgce/t，其中70%为转炉煤气，30%为蒸汽，即可实现负能炼钢[10]。

3 冷床余热回收利用潜力分析

从20世纪70年代末，发达国家已经意识到提高钢铁企业生产效率以及进一步降低能耗的重要性，经过几十年的不断地改进和探索，这些技术现在已经相对成熟，开始大范围推广。然而至今，作为钢铁业非常重要的一道工序冷床，其余热非常高，但对其余热的回收技术研究几乎空白。本文以国内某钢厂无缝钢管轧制冷却工序为例，统计分析了可利用的余热潜力，希望以此为钢铁业节能减排新技术的发展拓宽思路。

3.1 车间主要生产概况

该车间主要加工外径220mm、280mm和330mm的低碳钢管坯，其主要加工工序有管坯加热、旋转穿孔、多辊连轧、再加热、定径精轧以及冷床自然空冷等。3种不同外径的管坯经定径精轧后，进入冷床前后温度参数见表2。

3.2 冷床余热分析

根据比热容原理，冷床上放散的热量的计算公式如下：

Q放热=mC×(t进-t出)。

式中Q放热为冷床上自然放散的热量，J;m为冷床处理的钢管量，t;C为低碳钢的比热容，取465J/kg˙℃;t进为钢管进入冷床的温度，℃;t出为钢管退出冷床的温度，℃。

基于以上，该无缝钢管车间近3年的年均排放热量结果为：外径220mm管坯加工放散热量为6.47×1013J/年，外径280mm管坯加工放散热量为9.62×1013J/年，外径330mm管坯加工放散热量为9.22×1013J/年，全车间共计2.531×1014J/年的热量放散，不仅给环境带来热污染，同时也造成二次能源浪费。

由于热量是能源利用的最一般形态，故国际上习惯采用热量为能源的共同换算单位，我国主要采用标准煤来折算能耗。我国的GB2589-2008《综合能耗计算通则》规定，将低位发热量等于29.3MJ(7000kcal)的燃料，称为1kg标准煤(1kgce)。通过综合换算，该无缝钢管车间近3年年均放散热量相当于8638tce，吨钢冷床放散热量为12kgce，约占《工业节能“十二五”规划》[11]要求钢铁业吨钢综合能耗目标(580kgce)的2%，因此冷床可利用余热潜力巨大。

3.3 冷床余热回收方案

为了能充分回收这部分放散的热量，本文提出了一个半封闭式的预想换热方案，如图1所示。冷空气从冷床出口处下方循环鼓入换热装置，随着与轧制的高温钢管逐步换热，空气受热温度提升，当空气换热至冷床入口处时，温度可达800℃以上，之后高温热空气随着循环系统送入余热锅炉，产生的蒸汽既可以用于发电又可以直接并入厂区蒸汽管网，而经余热锅炉换热后的冷空气经除尘后再次鼓入冷床换热系统，从而实现节能减排。

4 结语

对于当前快速发展的钢铁工业而言，能源生产面临难以满足能源需求，钢铁工业耗能占全国总能耗比重历年来稳中有升，能源对钢铁工业发展的约束日益显着。虽然我国节能减排取得了巨大的进步，但CO2排放仍高于发达国家，在低碳经济时代，我们有必要加快推广TRT，CDQ及CCPP等节能技术的应用。

原标题：钢铁工业冷床余热利用潜力分析

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