中国钢铁行业余热余压回收利用途径分析1

中国钢铁行业余热余压回收利用途径分析
北极星节能环保网2014/5/30 11:51:22 我要投稿
关键词：余热回收设备烟气余热余热余压
北极星节能环保网讯：现阶段，钢铁工业各生产工序已回收余热余压资源情况及利用途
径分析如下：
焦化工序。

焦化工序现阶段已回收利用的余热余压资源包括焦炭显热、焦炉煤气潜热、
烟道气显热和初冷水显热。

焦炭显热主要是采用干熄焦技术回收利用产生蒸汽用于发电，目前干熄焦发电技术在国内钢铁联合企业的应用普及率已很高。

焦炉煤气热值高，是一种优质燃料,目前已得到充分利用，放散率很低,主要利用途径是供各生产用户使用，富余资源用于驱动锅炉发电。

同时,由于焦炉煤气富含氢气和甲烷，提升利用
品位，将其作为化工原料生产甲醇、合成氨等化工产品和天然气资源的利用方式近年来得到了更多的关注。

烟道气显热的温度一般是250 C ~300 C，目前主要采用余热回收设备回收蒸汽供生
产、生活用户或作为煤调湿热源。

焦化初冷水显热温度一般是60 C ~70 C，主要采用换热器回收热量用于北方地区冬季采暖。

烧结工序。

烧结工序现阶段已回收利用的余热余压资源包括烧结矿显热和烧结烟气显
热。

烧结矿显热的回收主要在环冷机部分，按烟气温度分高、中、低三部分，目前高温段烟气余热回收利用较为充分，主要采用余热锅炉产生蒸汽用于发电或者供生产用户；中、低温烟气余热一般采用直接利用方式，用于预热混料或热风烧结等。

对于烧结烟气显热的回收利用近几年开始起步，在部分企业已有应用，主要集中在烧结
大烟道高温区（300 C ~400 C ）的回收,采用余热锅炉或热管换热器回收产生蒸汽。

球团工序。

球团工序现阶段已回收利用的余热余压资源包括球团矿显热、烟气显热和冷却水显热。

球团矿显热主要通过获取热风回用于生产，作为烘干、预热等热源。

烟气显热温度较低（约120 C ）,少数企业采用热管换热器回收热量用于职工洗浴等生活
用户。

竖炉大水梁冷却水显热通常采用汽化冷却方式替代水冷方式，避免循环冷却水消耗，并回收产生蒸汽。

炼铁工序。

炼铁工序是主要耗能大户，同时也是余热余压资源较为丰富的工序，现阶段已回收利用的余热余压资源包括高炉煤气潜热和余压、热风炉烟气显热和高炉渣显热。

高炉煤气热值虽然不高，但产生量大，目前已得到较为充分的利用，放散率较低，主要供应各生产用户使用，富余资源用于驱动锅炉发电。

随着高炉冶炼技术的发展，目前炼铁高炉基本为高压操作，高炉炉顶余压的利用方式主
要是通过TRT（高炉煤气余压透平发电）发电装置回收发电，或采用BPRT（煤气透平与电机同轴驱动的高炉鼓风能量回收成套机组）方式回收能量减少高炉鼓风电耗。

热风炉烟气显热主要利用换热器从烟气中回收热能，预热助燃空气和煤气，从而提高风温，降低焦比，实现节能降耗。

对于高炉渣自身显热的回收尚处于研究阶段，目前的回收利用主要是针对80 C ~90 C
高炉冲渣水，采用换热器换热后用于采暖或煤气、空气预热等。

炼钢工序。

炼钢工序现阶段已回收利用的余热余压资源包括连铸坯显热、转炉烟气显热、转炉煤气潜热。

连铸坯显热通过热装热送技术回收利用，目前该技术在钢铁企业的普及率较高，但各企业热装热送率和热装温度的差别较大。

转炉烟气显热温度约1400 C，主要采用汽化冷却装置将高温烟气降温以满足后续除尘要求,并进行蒸汽回收。

转炉煤气热值介于高炉煤气和焦炉煤气之间，已得到较为充分的回收利用，目前行业重点统计企业转炉煤气平均回收量约90立方米/吨钢，回收的转炉煤气主要供各生产用户使
用，富余资源用于驱动锅炉发电。

轧钢工序。

轧钢工序现阶段已回收利用的余热资源包括加热炉烟气显热和加热炉冷却水显热。

加热炉烟气显热主要通过蓄热式燃烧装置和换热器回收利用，实现最大限度回收高温烟气的显热，降低加热炉燃料消耗。

加热炉冷却水用于冷却工业炉金属构件，目前主要采用汽化冷却替代水冷却方式，避免冷却水消耗，并回收产生蒸汽。

动力系统。

动力系统是企业重要的能源加工转换环节，负责各类能源介质的供配，同时其在能源加工转换过程中也产生大量余热余压资源。

这部分余热余压资源的回收利用往往被钢
铁企业所忽视。

现阶段，除锅炉排烟余热回收利用普及率较高外，其他余热余压资源，如动力锅炉排烟余热、空压机余热、循环冷却水余热和余压等，仍未得到广泛的回收利用，具有很大的发展潜力和空间。

除此之外，现阶段国内钢铁工业仍存在大量尚未利用的余热余压资源，须进一步深入开展研究。

例如，炉渣显热温度高，排出温度约1400 C ~1600 C，余热资源丰富，但由于其为间歇式排出，回收利用困难，目前尚处在实验研究阶段；焦炉荒煤气显热温度高达650 C ~700 C，所带出的热量约占向焦炉输入热量的30%~35%，尽管很多企业都进行过
回收利用方面的尝试，但仍存在诸多须要完善的地方；钢铁生产过程消耗的大量循环冷却水
，
水温为40 C ~60 C ,目前除一部分改用汽化冷却技术外，大部分尚未得到利用。

综上所述,按余热余压资源回收利用的应用普及程度和成熟性，钢铁企业余热余压资源可分为3类。

一是品质较高且稳定、回收利用可行性高的余热余压资源，如各类煤气、高温烟气余热等,目前已得到较为充分的回收利用。

如何进一步提高能效是其未来发展的主要方向。

二是品质略低但技术成熟、具有回收利用可行性的余热余压资源，如焦化烟道余热、烧结大烟道余热、高炉冲渣水余热、空压机余热、循环冷却水余压等，目前应用普及率仍较低。

因此，进一步推广普及，同时不断提高能源利用效率是其未来发展的主要方向。

三是现阶段仍处于研究阶段、回收利用尚有一定障碍的余热余压资源。

进一步加强研发力量，实现回收利用的经济性和可行性是其未来发展的主要方向。

原标题：中国钢铁行业余热余压回收利用途径分析
锻造加热炉烟气余热利用节能改造方案探讨
北极星节能环保网2014/4/8 11:12:32 我要投稿
关键词:余热利用烟气余热节能改造
北极星节能环保网讯：台车式锻造加热窑炉是锻压工序的重点耗能设备，使用的主要燃料为焦炉煤气，其耗量占公司煤气消耗总量的70%。

为降低加热炉的能耗，近两年来，进
行了多次节能改造：首先，结合炉窑的大修，进行全纤维内衬及蓄热式改造；其次，采用计算机控制技术，提高控制精度；再次，针对高温烟气余热的回收利用，探索适用于高温烟气的空气预热器。

经以上几个方面的改造，取得了显著的节能效果。

因全纤维内衬或蓄热式改
造所需费用较高，且对炉型的改造量大，只能结合大中修进行；对于一些不到大修期的炉窑，
对其进行空气预热器的节能改造，经济效益十分显著。

1、存在的问题
锻造加热炉炉温高达1300 C,排烟温度在900 C以上，过去使用的空气预热器材质
为不锈钢。

不锈钢材质在高温环境中，长期处于氧化气氛会氧化，在烟气的冲刷下剥落，使
得金属管变薄，出现烧毁、弯曲变形的情况，使用寿命短。

所以在实际使用时不得不在换热
器前增加冷风装置，将高温烟气降温后再经过空气预热器，造成了高温烟气热量的大量损失，
空气只能预热到300 C以下，不能充分回收利用锻造加热炉余热，造成锻造加热炉热效率
偏低。

2、改造方案分析
2.1余热回收方式对比
烟气余热回收通常采用三种方法：一是预热工件；二是预热助燃空气；三是预热煤气。

烟气预热工件需占用较大空间进行热交换，往往受到作业场地的限制(间歇生产的台车式炉窑
还无法采用此种方法)。

而预热煤气不需要使用如此高温的烟气，且出于安全性考虑，暂不
实施。

预热助燃空气是一种较好的方法，加热炉上一般都有安装，可提高燃料的理论燃烧温
度、改善燃烧条件及提高燃烧气体的速度，从而达到节能的目的。

22空气预热器选择
在空气预热器的选择方面，经大量的市场调研，与多家预热器制造厂家进行技术交流，
最终选择了碳化硅质陶瓷换热器。

与金属换热器相比，碳化硅质陶瓷换热器具有耐腐蚀、耐高温等特点，在金属换热器使用受限的情况下得到了很好的发展，成为回收高温余热的新型
换热器。

改造两年多来，碳化硅质陶瓷换热器使用效果良好，主要优点是：导热性、抗氧化性、抗热震性能好，高温状态下强度高，寿命长，维修量小，性能稳定，操作简便等。

尤其解决了各种高温工业窑炉排烟温度过高、余热无法有效利用的难题。

碳化硅质陶瓷换热器与
金属换热器性能对比：
(1)耐高温。

碳化硅质陶瓷换热器使用温度为1350 C〜1450 C ;金属换热器使用温度
为700 C。

(2)使用环境。

碳化硅质陶瓷换热器在1350 C条件下可长期使用，不需要高温保护
；
在烟气温度高于700 C时，金属换热器就必须掺入或鼓入冷风进行高温保护。

(3)使用寿命。

由于碳化硅质陶瓷换热器具备耐高温、耐腐蚀、抗氧化性能等特点，在同等使用条件下，其使用寿命是金属换热器的数倍。

(4)缺点。

抗震性差，因碳化硅材质脆性大，故预热器不能经受较大的震动；可维护性也较差，如有损坏需整体更换，无法进行局部修补。

2.3改造方案
(1)为最大限度地提高热回收效率，将碳化硅质陶瓷换热器放置在锻造炉烟道出口附近、
温度较高的地方，同时将原双行程改为四行程，增大换热面积。

当窑炉温度为1250〜1450 C时，烟道入口的烟气温度为1000 〜1300 C,空气预热温度可达到450〜750 C,把热空气作为助燃风送入窑炉与燃气进行混合燃烧，大大减少了助燃空气所吸收
的热量。

考虑到管道及阀门的安全使用，以及供风系统与原烧嘴的设计能力，在仅更换空气
预热器而不对锻造加热炉进行大面积改造的情况下，将空气预热温度控制在500 C以下。

(2)对原烟道进行局部修整，使碳化硅质陶瓷换热器与烟道内壁紧密贴合，有效防止了漏风现象，提高了热回收率。

(3)由于换热面积的增加，碳化硅质陶瓷换热器长度比原不锈钢换热器长度加长
700mm ，并对换热器的空气管道进出口进行相应改造。

(4)考虑到换热器长度增加后，烟道排烟阻力将会有所增加，造成炉膛压力升高，因而
在改造后的烟道基础侧增加了一个宽250mm 的备用辅助烟道，用于调节炉膛压力；另外在
空气预热器损坏时，可作为备用烟道，而不影响加热炉的正常生产。

3、节能效果
3.1计算数据
根据工业炉设计手册中空气预热温度与燃料节约量的关系图可查得，空气预热温度由
300 C 提高到500 C 后，节约燃料率可由16%提高至25%，节约率增加56.25% 。

3.2实测数据
经过半年的使用，预热空气温度在
460〜490 C 之间，改造前后的煤气消耗对比数据
如下： (1) 800 C 保温段，煤气耗量平均下降约 60m3/h ，下降15.7%;
(2) 1230 C 升温段(以4h 升至需要温度为例)，煤气耗量平均下降约 75m3/h ，下降
9.16%;
(2) 碳化硅质陶瓷换热器具有耐高温、耐腐蚀、长寿命等优点，但也有抗震性差、不易 维修等缺点，不适合用于震动大的场合。

(3) 碳化硅质陶瓷换热器因其材质的特殊性，需要现场施工，设备停修时间长。

燃气锅炉：烟气余热利用新技术研发成功
北极星节能环保网 2014/5/27 10:39:08 我要投稿
(3)1230 C 保温段，煤气耗量平均下降约 3.3效益分析
通过对改造后的使用统计，一台加热炉共生产 万m3，按正常生产量推算，全年可节约煤气费用 投
资在15万元左右，半年可收回投资。

4、结论
(1) 采用碳化硅质陶瓷换热器进行高温烟气的
行大改造时的投资小、见效快的节能改造好方法。

130m3/h ，下降 35.12% 。

57炉次，比改造前共计节约煤气 42.87
76.48万元，一台空气预热器的改造的 余热利用节能改造，是一种在设备不必进
关键词：烟气余热十二五”规划氮氧化物
北极星节能环保网讯：由郑州劳士特科技公司研发的燃气锅炉烟气余热利用与空气源热
泵联合供热节能技术，在北京丰台区阳光花园小区试运行两月，经北京市节能环保中心、北
京朝阳区环保监测站检测，具有良好的节能、减排、节水效果，并通过了北京机械工程学会
组织的鉴定。

该系统将天然气锅炉烟气的余热全部回收利用，大连锅炉烟气的排放温度降为
常温，大幅度的降低了生活热水和供热的成本，可以节约10%以上的天燃气消耗，并有节
水和减排氮氧化物。

近年来，为改善北京的大气环境，减少燃煤大连锅炉烟气对城市大气的污染，四环路以内的燃煤锅炉都已改为以天然气为清洁燃料的生物质锅炉，每年冬季采暖锅炉要消耗50多
亿立方米天然气。

由于技术上的要求，燃气大连锅炉的排烟温度在120 C以上，大量的热
能随烟气排入空中而浪费，天然气的热利用效率一般在80%〜90%。

空气源热泵热水器是当前节能、环保、能效比高的热水器，技术上已较为成熟，在国外
已经有一定的普及率。

近年来在我国的长江以南发展迅速，取得了非常好的节能效果。

但是
在北方由于冬季低温，空气源热水器的蒸发器结霜和热水器的能效比降低的问题制约了该项技术的普及和发展。

燃气锅炉烟气余热（低品位）利用与空气源热泵联合供热节能技术，其重要特征就是将燃
气锅炉的低温烟气排热和空气源热泵热水器的需热结合起来，是多项节能技术的综合运用，是烟气回用的换热技术和空气源热泵技术的有机组合，各环节的技术特性在功能上彼此支持，组合后性能更加优越，产生了增效的技术效果。

由于回收利用了烟气余热的低品位热部分热量，配合低谷电价，较大的降低了生活热水
的加热成本。

据了解，当生活热水的温升至40 C时，燃气锅炉加热1立方米水的成本在20
元以上，有的高达40多元，使得有24小时生活热水供应的小区物业管理单位不堪重负，甚
至擅自停止了热水供应与业主发生纠纷并引发了群体事件。

采用该项技术加热1立方米热水
的成本仅为3元，比锅炉加热成本降低了80%以上。

从根本上解决了居民小区生活热水加热成本高的问题，使生活热水的供应成为物业公司的盈利方式而不是包袱。

对于宾馆、学校、医院、泳池等有热水需求的单位，可以大幅度降低热水的加热成本，具有显著的经济效益。

本项技术具有节能、降耗、节水、减排的综合效益，符合国家节能、环保、减排政策,
特别是在不投入环保资金的情况下，一方面它能够过冷凝水的吸收降低氮氧化物的排放，另一方面直接减少了天然气的消耗，收到减排氮氧化物的效果，为北京市实现十二五”规划中减排氮氧化物的指标具有积极贡献。