【技术】钢铁工业冷床余热利用潜力分析-北极星节能网

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1 引言

能源是支撑人类文明进步的物质基础，是现代社会发展不可或缺的基本条件，但同时也是长远制约经济发展的重要因素之一。随着低碳经济的到来，提高能源利用效率已形成全球共识。

据《中国的能源政策(2012)》指出，钢铁、有色、化工、建材四大高耗能行业用能占到全社会用能的40%左右[1]，且能源效率相对较低，单位增加值能耗较高。其中，钢铁产业的能耗约占全国总能耗的16.1%，钢铁工业排放的CO2占我国CO2排放总量的12%，因此推行钢铁工业节能减排是我国未来能源发展的重点。

在钢铁工业生产过程中，消耗能源推动物料转变的同时会产生大量的余能，如何有效回收利用这些余能已成为钢铁业实现节能减排的重要途径之一。近年来，国内外学者已对钢铁工业余热余能回收利用的重要性及可行的技术理论问题展开了大量的研究[2～4]，对我国钢铁工业节能减排战略的实施发挥了重要作用。

2 中国钢铁业余能回收利用技术现状

钢铁生产消耗的一次能源中约40%以某种形式的热能释放，生产过程中产生的余能资源通常包括余热、余压以及副产品能源。当前，对于我国钢铁业余能回收利用的技术情况如下。

2.1 高炉炉顶煤气余压透平发电技术

高炉炉顶煤气余压回收发电(Top Gas Pressure Recovery Turbine，TRT)是利用高炉炉顶排出的高炉煤气中的压力能与热能转化为机械能并驱动发电机发电[5]。现代高炉大都采用高压炉顶，从炉顶排出的高炉煤气除具有化学能外，还具有一定的物理能，为促进这些可燃废气的综合利用，通常采用高炉煤气余压透平发电技术(TRT)，将煤气的压力能转化为机械能并驱动发电机发电。炉顶煤气压力大于120kPa的高炉均应有TRT装置，目前我国TRT普及率已达90%以上。

2.2 干熄焦技术

干法熄焦是目前国外较广泛应用的一项节能技术，其英文名称为Coke Dry Quenching，简称CDQ。干熄焦是利用惰性气体，在干熄炉中与红焦换热从而冷却红焦。吸收了红焦热量的惰性气体将热量传给干熄焦锅炉产生蒸汽，被冷却的惰性气体再由循环风机重新鼓入干熄炉冷却红焦，而锅炉产生的蒸汽或并入厂内蒸汽管网或用于发电。在干熄焦过程中，80%的红焦显热被回收，干熄每吨焦炭可产生0.42～0.45t中压蒸汽(450℃，4.6MPa)，比传统湿熄焦工艺节水0.5t，同时可避免湿熄焦过程中产生的含有大量酚，氰化物和硫化物蒸汽排入大气中，从而有效改善生态环境。

2.3 自产煤气回收利用

钢铁生产过程中，主要副产3种煤气，分别是高炉煤气、焦炉煤气及转炉煤气，它们的热值见表1[6]。

据统计，自产煤气占钢铁生产总能耗的17%左右，除少量煤气泄漏损失外，其余均可利用。自产煤气主要用于加热炉加热，各种铁包、钢包烘烤，焦炉煤气还可用于连铸切割，制氢等。

焦化的化产工序要回收粗焦炉煤气中的化工产品，所采用的工艺工种多样。然而，当前炼铁高炉煤气、炼钢转炉煤气均有干法回收技术替代早先的湿法回收技术。与传统的湿法相比，高炉煤气采用干法除尘技术，可以提高高炉煤气的温度，减少煤气中的水含量，节约水资源;转炉煤气干法除尘技术，取消了规模庞大的浊环水处理系统以及笨重的机械设施，操作灵活，略可提高转炉煤气的回收量。

2.4 低温烟气回收技术

目前，我国钢铁业高温烟气余热的回收利用较普及，而中低温烟气余热的回收利用率较低。企业通常用高温烟气预热助燃空气，而通过空气预热器后约400～500℃的中温烟气则没有被大部分企业加以利用，至于大量400℃以下的低温烟气余热由于其投资回报差利用更少。为将低温余热转化为各种环境都可利用的能源，利用低温余热发电成为低温余热利用技术研究的主要方向。其中，有机工质郎肯循环发电的研究和应用[7]最为广泛，该技术可通过采用不同低沸点的有机物作为工质，可回收55℃以上的低温热源。

2.5 蓄热式高温空气燃烧技术

蓄热式高温空气燃烧技术的全名称为高温低氧空气燃烧技术(High Temperature and Low Oxygen Air Combustion-HTLOAC)，也称作HTAC (High Temperature Air Combustion)技术[8]。其特征是极大限度地回收燃烧产物中的显热，实现超高温(助燃空气可预热至800～1000℃，甚至更高)、超贫氧(氧气提及浓度3%～15%)燃烧。该技术可实现燃料化学能的高效利用和低NOX排放，从根本上提高了加热炉的能源利用率(热回收效率80%以上)，特别是在钢铁业对低热值高炉煤气的合理利用，既减少了污染物高炉煤气的排放，又节约了能源，是满足当前资源和环境要求的先进技术。

原标题：钢铁工业冷床余热利用潜力分析

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