烧结机余热回收技术

2
“减量化”是节能减排的切入点，节能与减排，节能优先， 节能需要理论和技术的双重支撑，既要节约用能，更要科学 用能。
1.2 钢铁企业的能耗水平及其影响因素分析
吨钢能耗= 吨钢能耗 e -p 式： ∑(第 i工序实物产量) ×(第 i工序能耗） 企业的合格钢产量
3
E pi ei pi e e
14 单位：GJ / t
合 资源量 0.94 0.59 1.22 0.60 3.35 0.59 0.15 0.74 0.19 0.17 0.69 0.77 0.36 0.21 0.72 3.11 0.95 0.29 1.24 0.02 0.02 0.11 0.08 0.25 0.46 0.02 0.01 计 回收量 0.28 0.06 1.10 0.24 1.68 0.01
0.59 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 0
钢渣显热
11
0.15
0.01
高炉渣显热
转炉钢渣显热没回收 高炉水冲渣余热水用于冬季取暖
（3）废气显热及其回收利用情况 废气显热共3.11GJ/t钢，回收利用率15％
0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0
① 降低主生产流程各工序的燃料、电力、氧气、蒸汽、 压缩空气和工业水等能源、动力的消耗量； ② 减少焦炉、高炉、转炉煤气，氧气，蒸汽和高炉鼓风 等能源、动力介质的放散量； ③ 提高能源加工、改质等环节的转换效率，即降低生 产1t焦炭、1kWh电、1m3氧气等所消耗的能源量（减小 能源介质的折标煤系数）； ④ 回收利用生产过程中散失的各种余热余能 余热：产品显热、渣显热、烟气显热、冷却水显热 余能：转炉煤气、高炉炉顶余压、冷却水余压
（2）余热资源及回收利用情况统计表
余 热 资 源
烧 结 矿/球 团 矿 显 热 产 品 显 热 焦炭显热 铁水显热 钢坯显热 小计 渣 显 热 高炉渣显热 钢渣显热 小计 焦炉烟气显热 焦炉煤气显热 废 气 显 热 烧结烟气显热 高炉煤气显热 热风炉烟气显热 转炉煤气显热 加热炉烟气显热 小计 高炉冷却水余热 冷却水 显热 加热炉冷却水余热 小计 0.21 0.08 0.21 0.08 0.72 1.25 0.25 0.38 1.65 0.95 0.29 1.24 0.02 0.02 0.36 0.11 0.17 0.02 0.69 0.77 0.59 1.22 0.60 2.41 0.59 0.15 0.74 0.06 1.10 0.24 1.40 0.01 0.0 0.01 0.19 0.94 0.28 高 温 资源量 回收量 中 温 资源量 0.94 回收量 0.28 低 温 资源量 回收量
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二 我国钢铁厂余热余能资源的现状
（单位：GJ）
9
余热按品种分类
冷却水显热, 1.24, 15%
余热按品质分类
3.5
产品显热, 3.35, 39%
3.36 2.89
3 2.5 2 1.5 1
2.19
废（烟）气显 热, 3.1, 37%
0.5
渣显热, 0.74, 9%
0
高 温
中 温
低 温
产品显热 3.35GJ 废气显热 3.10GJ 冷却水显热 1.24GJ 熔渣显热 0.74GJ
x i i i
第i工序的工序能耗，kgce/t

h i

第i工序的钢比系数，实物产量与钢产量之比，t/t
工序能耗 =
∑（能源 j 实物耗量）×（能源 j 折标系数）－（能源回收利用量）
ei 的分解： ei eix eih
第i工序能耗中能源的直 接消耗量，kgce/t产品

统计期内工序的实物产量
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 80-85 86-90 间接节能 91-95 年份 95-00 直接节能 00-05
间接（直接）节能比例
64.7
60.8
54.6
48.8
51.9
35.3
39.2
45.4
51.2
48.1
图1 我国钢铁工业1980-2005直接与间接节能效果分析图
16
④ 部分企业规模小、产能低、装备落后，余热回收技术和设备投资大， 不经济，回收的热量少，得不偿失，影响了部分企业回收余热的积极性。
三 烧结过程节能及余热回收利用技术
我国烧结工序能耗约占企业总能耗15％，仅次于炼铁工序，比国外 先进指标高出20％以上。主要原因之一是余热资源回收与利用水平低。 烧结余热回收做得好的国家是日本，住友和歌山钢厂的4号烧结机生 产每吨烧结矿可回收蒸汽量110～120 kg，其中低压蒸气为175℃（0.78 MPa），中压蒸汽375℃（2.55MPa），吨矿回收电力20kWh，工序能 耗40kgce/t。 我国马钢引进日本川崎余热发电技术，2台328m2 烧结机余热发电， 2005年9月投产， 装机容量17.5MW，吨矿发电10kWh，年发电0.7亿 kWh，经济效益4000万元以上，年节约3万tce； 济钢1 台320m2烧结机国产化余热发电系统， 2007年1月投产，装机容量 10MW ，吨矿发电17kWh，年发电0.7亿kWh。
6
2005年我国大中型钢铁企业吨钢可比能耗与先进产钢国对照表
工序能耗ej（kgce/t产品） 工序名称 发达国家 ① 57.0 464.0 17.9 198.6 152.2 49.6 中国 ② 65.0 457.0 36.0 201.0 89.0 90.0 差距 ②-① ＋8.0 －7.0 ＋18.1 ＋2.4 －63.2 ＋40.4 钢比系数pj（t/t） 发达国家 ③ 1.040 0.731 0.700 0.300 0.853 中国 ④ 1.334 0.861 0.842 0.158 0.920 差距 ④-③ ＋0.294 ＋0.130 ＋0.142 －0.142 ＋0.067
合 计
3.36
1.49
2.19
0.66
2.89
0.02
8.44
2.17
2.3 钢铁厂的余压资源及转炉煤气回收
余能资源及回收利用情况统计表
余能资源 高炉炉顶余压 转炉煤气 余热资源 合计 技术参数 0.15~0.25 MPa 8360 kJ/m3 高、中、低 温 余能资源量 GJ/t产品 0.30 0.84 8.44 9.58
1
钢铁厂节能减排及余热回收利用 若干关键技术研究与发展
中国金属学会 能源与热工学会 蔡 九 菊 二〇〇八年十一月 于贵阳市
一 前言
1.1 节能减排的重要性
钢铁工业是典型的流程工业，上靠天然资源（矿产、能 源、水）下系周边环境（固、液、气体废弃物），对资源、 能源、环境的影响举足轻重；
资源紧缺与环境脆弱，成为钢铁工业高速发展的瓶颈约 束。“节能减排”是缓解资源和环境问题的重要举措，是企 业生产与经营方式的根本转变，是管理者及科技工作者履行 社会、经经、环境责任的庄严承诺。
i i
直接影响因素
间接影响因素
工艺流程 生产及产品结构 废弃物的回收利用
能源介质的实物消耗量 gj 余热余能的回收利用量 bi 能源转换过程所消耗的能量 cj （能源介质的能值或折算系数）
（再使用、再资源化）
5
1980~1995年主要依靠降低各工序能耗，直接节能占 62.5％，间接节能占37.5%；1996~2005年主要依靠钢 铁工业的结构调整和流程优化，间接节能上升到51.9％， 直接节能下降为48.1％。
2.2 钢铁厂余热资源的品质
（1）余热资源总量：3.36+2.19+2.89 = 8.44 GJ/t钢
3.5 3 2.5 2 1.5 1 0.5 0 高 温 中 温 低 温 2.19 3.36 2.89
13
44％
1.49
30％
0.66 0.02
我国余热回收率平均约30%，国内先进40%，国外先进50% 采取目前先进回收技术理论上可回收68%。 我国与国际先进水平还有很大差距，余热回收潜力很大
g j 的分解：g j g g g
g j h j

f j

能源介质的回收量
能源介质的放散量 能源介质的消耗量
固定用户消耗第 缓冲用户消耗 生产每吨钢第j j种能源的数量， 第j种能源的数 种能源的放散 单位/t钢 量，单位/t钢 量，单位/t钢 以一吨钢为计算基准
1.3 节能方向与途径
2.4 影响余热余能资源回收利用的主要因素
① 各生产工序不能及时地足量地回收本工序所产生的各种余热和余能， 余热回收率低，且数量不足； ② 对业已回收的各种热量得不到最有效地利用，受热源温度低、供应量 不稳定或季节变化等因素影响，造成回收后的热风、蒸汽、热水等能量 的部分放散，能量利用率低； ③ 余热回收利用的理论研究滞后，关键技术和设备依赖进口，缺乏集成 创新和引进消化吸收后的再创新。回收的热能要么贬值严重，要么不稳 定，难于满足用户需求，造成大量的低温余热派不上用场；

第i工序能耗中余热 余能的回收利用量 kgce/t产品
（1）降低吨钢能耗 e – p 分析法
在研究钢铁企业能源消耗时，同时分析钢比系数和工序能耗这两类因 素的方法，称作e-p分析法。 主张能源按工序进行横向管理，注重每道工序的能源消耗与回收，强 化余热余能的回收利用，以及各工序之间的热衔接
4
E ei pi pi piei ei
能源的种类与品质
7
E c j g j c j g g g
g j h j j j

f j

生产每吨钢消耗j种能源介质的数量，单位/t钢 第j种能源介质的折算标准煤系数，kgce/单位
cj gj
动力介质的生产及能量消耗 能源转换设备及效率 能源管网设施与能量输送 能源的分配、缓冲及使用
39% 37% 15% 9%
高温余热( >900℃) 40% 中温余热 (400℃～900℃) 26% 低温余热( <400℃) 34%
2.1 钢铁厂余热资源的种类
（1）产品显热及其回收利用情况 产品显热共计3.35GJ/t钢，回收率50％
1.4 1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 0.59 0.6 1.22
（2）降低吨钢能耗 c – g 分析法
在研究钢铁企业能耗时，同时分析能源介质的转换效率及其吨钢消耗量 这两类因素的方法，称作 c - g 分析法。 提倡能源按介质进行纵向管理，注重提高能源介质的转换效率，合理分 配、缓冲和使用，节约能源，避免放散，发挥能源中心的离线优化和在 线调控作用。 吨钢能耗 c –g式： 影响因素:
0.21 0.17 0.36 0.72
12
35％
0.25
Fra Baidu bibliotek
40％
0.08
30％ 10％
0.02 0.11
LDG显热
COG显热
热风炉烟气
加热炉烟气
高温余热有LDG显热，回收率可达40％ 中温余热有COG显热、热风炉烟气、加热炉烟气显热，回收率30％ 低温余热有烧结废烟气显热、焦炉烟气显热、BFG显热，基本无回收
单位：GJ
15
平均回收量 GJ/t铁 0.25 0.58 2.17 3.00
回收率 % 83.3 69.0 25.7 31.3
2005年我国共有高炉约1232座，其中1000m3 以上高炉108座， TRT普及率100% ，干法除尘比例达30%； 1000m3 以下20多座高 炉配备TRT，全部为干法除尘。 在正常生产条件下，吨铁回收电力20~40kWh，可满足高炉鼓风用 电的30%。TRT配有干法除尘装置，则吨铁回收电力比湿法多 30~40%，最高可回收电力约54kWh。 统计表明，高炉顶压上升1kPa，吨铁发电量可提高0.135kWh。高 炉炉顶压力在0.12MPa以上时，采用TRT技术经济上是合理的。
10
（单位：GJ）
90%
1.1 0.79
20% 40% 10%
0.06
红焦显热 钢坯显热 铁水显热 烧结矿显热
0.24
0.28
红焦、钢坯、铁水显热为高温余热 回收率58％
烧结矿显热为中温余热 回收率20％
（2）熔渣显热及其回收利用情况 转炉钢渣、高炉渣1500～1600℃，0.74GJ/t钢。
吨钢能耗差距 （kgce/t钢） ②×④-①×③
烧结/球团 高炉炼铁 转炉炼钢 电炉炼钢 轧钢 * “其它”
＋27.4 ＋54.3 ＋17.8 －27.9 －48.0 ＋40.4 ＋64.0 ＋112.0
﹡吨钢能耗差距：不考虑国内外轧钢工序的差别，714-650=64 ﹡吨钢能耗差距：考虑国内外的差异取国内轧钢工序与国外相同，714-650+48=112