钢铁工业余热能量及回收

转炉煤气干法净化系统与湿法煤气净化系统的效益比较
120t转炉干法除尘 序号 项目 吨钢耗量 1 备件(折旧费4%计） 2 水耗(m ) 3 电耗(kWh) 4 回收煤气（m )8360 kJ/m3 5 环保效益 效益合计 1440.504 380.16 1060.34
International Energy Efficiency EM&V Seminar
钢铁工业余热余能量及回收 技术
钢铁研究总院 北京， 2010
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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
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1、钢铁生产流程余热余能发生源及其产生量
焦化
烧结
4.89 ~0.35 -
高炉
转炉炼 钢 轧钢
0.41 ~0.10 -
分析表明：
—— 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 最大，约占50%以上。 —— 各工序二次能源的理论产生量约为408.73 kgce/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，副产煤气占比例最大，约74.6%，其中 COG 22.29%，BFG 43.66%，LDG 9.02%。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。
5.74 17.78 8.22
1.53 11.32 --
1.73 2.01 9.46
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0.78
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日本钢铁企业的节能技术如CDQ、TRT、烧结 余热回收等技术的普及率都非常高
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2.1 干熄焦技术现状 上个世纪我国没有自已的干熄焦技术，不能制造干熄 焦设备，只能花费大量资金从国外引进，。 世纪之交，我国开始了干熄焦技术与设备的国产化研 发创新工作。 2004年采用我国干熄焦技术与设备的马钢和通钢干 熄焦示范装置顺利投产，标志着我国实现了干熄焦技术 与设备的国产化，以后又实现了大型化和系列化。现在 我国可以设计建设50t/h～200t/h各种规模的干熄焦装置 。最近几年，大中型钢铁企业从节能、环保、改善焦炭 质量和多用弱粘结性煤的角度出发，纷纷兴建干熄焦装 置。一些大型独立焦化厂从节能环保、减排二氧化碳的 角度出发，也在认可和采用干熄焦技术。
B
35.83 105.52 31.05 77.23 104.49 2.54
干熄焦蒸汽回收 kg/t 572.53 ， kg/t 烧结蒸汽回收， kgce/t 转炉蒸汽回收， kgce/t 转炉煤气回收， % 高炉煤气放散率， 20.73 3.9 27.05 0.74
0.228GJ 225.86
6.03 11.59 12.90
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2.4 高炉炉顶煤气余压发电（Top Pressure Recovery Turbine，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。
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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%，最高可回收电力约54 kWh/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。
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——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 TRT回收，kWh/t 国际先进水平
A
34.77 675
B
18.94 66.06 9.73 20.12 5.67
C
4.72 0
D
0
E
F
0.67 20.89 -
G
31 0 0 40 90 3.5
H
A
22.10 227.65 19.31 — 91.83
2、钢铁工业余热余能回收技术及其节能 效果
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。
转炉钢产量占中国粗钢产量的85%以上。
1.1 二次能源产生环节与品质
LDG
合成
CDQ回收红焦 显热 干式TRT 板坯热送热装
烧结矿显热回收 废烟气余热回收
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
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二次能源的种类与品质
工序 二次能源的种类 焦炉煤气 焦化工序 焦炭显热 废烟气显热 烧结矿显热 烧结工序 烧结烟气显热 球团矿显热 竖炉烟气 高炉煤气 高炉工序 高炉炉渣显热 高炉炉顶余压 热风炉烟气显热 转炉工序 轧钢工序 转炉煤气 炉渣显热 加热炉烟气显热 品质 高热值、显热较高 高温余热 低温余热 高温余热 中低温余热 高温余热 低温余热 热值高、显热较低 高温余热 高品质 中低温余热 高热值、显热较高 高温余热 高温余热 国内钢铁工业利用现状 仅回收潜热 多数钢厂已回收，CDQ技术 未回收 一些钢厂回收，余热蒸汽或发电 一些钢厂有回收，热风烧结 未回收 未回收 仅回收潜热 冲渣水采暖 全部1000m3以上高炉及部分小高炉 煤气、空气双预热 回收潜热、显热 未回收 回收显热
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球团工序
1. 2 二次能源产生量与回收水平
工序 种类 焦炭显热 COG潜热 COG显热 废烟气显热 小计 烧结矿显热 废气显热 小计 BFG潜热 BFG显热 炉顶余压 炉渣显热 热风炉烟气显热 小计 LDG潜热 LDG显热 炉渣显热 小计 加热炉废气显热 总计 产生量/GJ 吨产品 折吨钢 1.78 0.59 7.66 2.55 0.50 0.17 0.57 0.19 10.51 3.50 0.62 0.94 0.45 0.69 1.07 1.62 5.29 5.02 0.81 0.77 0.47 0.45 0.62 0.59 0.38 0.36 7.58 7.20 0.90 0.90 0.21 0.21 0.15 0.15 1.26 1.26 0.72 0.70 14.28 回收量/GJ 吨产品 折吨钢 1.42 0.59 7.59 2.52 0.11 0.04 9.45 0.22 0.22 5.16 0.47 0.21 5.83 0.77 0.18 0.95 0.41 3.14 0.33 0.33 4.90 0.45 0.19 5.54 0.77 0.18 0.95 0.40 10.37 回收比例 /% 80.0 99.0 21.1 89.90 35.6 0.0 20.59 97.5 100.0 53.8 77.02 85.0 86.9 75.32 57.1 72.6 国内回收 水平/GJ ~1.47 ~7.50 0.11 ~0.15 所占比例/% 工序 吨钢 16.91 4.14 72.89 17.84 4.77 1.17 5.43 1.33 100 24.48 2.657 6.57 42.22 4.80 100 11.37 69.80 35.18 10.73 5.41 6.25 3.15 8.19 4.14 5.03 2.52 100 50.40 71.58 6.33 16.66 1.47 11.76 1.04 100 8.85 100 4.91 100 6
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截至2008年5月底，我国投产运行的干熄焦装置共57套 ，有4880万吨年焦炭生产能力配置了干熄焦装置，占我 国机焦产能3.6亿吨的13.5％，占我国2007年钢铁工业耗 焦总量28822万吨的16.9％。 我国在建和已投产的干熄焦装置共119套，已经和正在 为11448万吨年焦炭生产能力配置干熄焦装置，占我国机 焦产能的31.8％，相当于我国2007年钢铁工业耗焦总量 的39.7％。按干熄焦能力计，位居世界第一位。 当前世界各国已投产、正在施工和设计的干熄焦装置约 300套。
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2.3 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20 kgce。因此，我国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。
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烧结矿余热回收（Sinter Plant Heat Recovery）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： 利用余热锅炉产生蒸汽或提供热水，直接利用； 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； 将余热锅炉产生的蒸汽，通过透平及其它装置转换成 电力； 将排气直接用于预热烧结机的混合料。