蒸汽利用现状及发展方向
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
蒸汽利用现状及发展方向.pptx
一、钢铁企业蒸汽来源
二、钢铁企业余热蒸汽的特点 三、钢铁企业余热蒸汽利用的现状 四、钢铁企业余热回收利用的潜力 五、钢铁企业余热蒸汽回收利用的发展方向
1、各工序余热锅炉
——干熄焦余热锅炉 ——烧结余热锅炉 ——转炉汽化冷却 ——电炉余热锅炉 ——加热炉汽化冷却 ——环形炉余热锅炉 …………
和煤气、预热或干燥物料、生产蒸汽和热水
（2）对于高温余热应采用蒸汽动力回收 如发电或热电联产
（3）对于低温余热，寻求新的能量载体，如以低沸点工质来代 替蒸汽传热介质
（4）以等效替换提高过程能效，将蒸汽的使用降低到最低甚至 不用。如：以机械真空泵代替蒸汽喷射真空、以工艺过程热水 替代蒸汽采暖。
提高余热资源的利用率—干熄焦(CDQ)技术
干法熄焦技术是回收红焦显热和改善操作环境的一项 先进的节能工艺技术。其优势在于：改善焦炭质量， 减少环境污染。
干熄焦工艺中的惰性气体进行冷却 所产生的蒸汽在蒸汽锅炉中进行发 电时，蒸汽压力和温度的高低对干 熄焦工艺的节能效率具有显著的影 响。高的蒸汽压力和温度可以使发 电量增加10%左右。
轧钢
0.32
0.18 0.56
0.12
30
显热
钢铁企业的余热资源量非常大，而每个工序回收的余热蒸汽 量占可用能的比例并不大。
余热蒸汽的回收利用潜力在30%以上。
如何提高钢铁企业余热资源的利用率， 挖掘余热回收潜力？
提高钢铁企业的余热资源利用率，要切实加强余热蒸 汽回收，提高余热回收 效率，优化管网建设，更新落后 的设备，推广先进成熟技术。
பைடு நூலகம்
如何在有限的占地面积里设置足够大的蓄热器，使工艺余 热产生的蒸汽能够以足够高的压力和温度被蓄积起来，以 适应和满足不同用户对蒸汽的需要呢？
如果采用2台1000 m3容积的变压式蒸汽 球形蓄热器的占地约为450 m2（1台占地 15×15=225m2），就解决了上述钢铁 厂2000m2的占地问题。
随着汽轮机动力设备的开发应用，饱和蒸汽发电 逐渐成为成熟可靠的技术。
能级及能级匹配性差，普遍存在 高质低用、低质无用的现象
从蒸汽利用环节来看，以低于0.6 MPa的低压蒸汽用户为主，主要用 于生产、生活、采暖等，而中压蒸 汽主要消耗在高炉鼓风机、转炉的 真空处理及冷轧等工艺中。
按用户蒸汽压力需求（按用汽量）
《0.3MPa 13%
0.3-0.4MPa 28%
22% 0.8-1.35MPa
转炉汽化冷却蒸汽和其他余热利 用装置生产的饱和蒸汽发电，是 解决剩余蒸汽放散，减少能源浪 费的重要途径。
提高余热资源的利用率—推广副产煤气发电技术
在保证钢铁生产过程煤气消耗的基础上，剩余煤气利用 与余热余能回收集成到发电上来，实现钢厂副产煤气的 动态平衡，对于钢厂进一步降低能耗是至关重要的。
提高余热资源的利用率—燃气蒸汽联合循环发电技术
2、蒸汽锅炉房 3、电厂
——快速锅炉房 ——高炉汽动鼓风机站 ——燃气锅炉房
——燃煤电站 ——燃气电站 ——余热蒸汽电站
蒸汽是钢铁企业生产和生活所必需的能源。
蒸汽能耗占钢铁企业总能耗的10%； 可回收利用的余热蒸汽量占企业能耗的7%
余热蒸汽的品位较低
余热蒸汽种 类
干熄焦
余热蒸汽的回收具有一定 烧结
37% 0.4-0.6MPa
由于蒸汽系统的管网损失和未能按质用能造成的损 失，使得钢铁企业整个蒸汽管网的 效率为70％以下， 蒸汽优化利用大有潜力可挖。
2、 季节性供需不平衡
钢铁企业的蒸汽产量因受用户的制约而呈季节性 变化，尤其北方更为明显。在冬季采暖期，对蒸汽的 需求明显高于非采暧期，造成夏季大量蒸汽被放散掉 的现象。
提高余热资源的利用率—烧结低温余热发电技术
在烧结工序总能耗中，有近50％的热能以烧结 机烟气和冷却机废气的显热形式排入大气。
提高余热资源的利用率—烧结低温余热发电技术
余热发电能够有效提高烧结工序的能源利用效率，平 均每吨烧结矿产生的烟气余热回收可发电20~30kWh， 推广应用此技术将烧结矿余热充分利用，则钢铁行业 年可节约能源约900万吨标准煤。
钢铁企业以蒸汽为载体的能源输送方式，存在着不稳 定、衰变快、能效低、用能不匹配等固有特点。本着高 质高用、等效替代、耦合集成、系统能效的能源优化原 则，转变视角，更新观念，创新用能新模式，开发用能 新技术，构造用能新机制。
（1）若有合适的热用户，直接利用余热则最为经济 如产品显热不经转换直接供给下一道工序，用余热预热空气
CCPP技术特点为具有较高吸热温度的燃气轮机 循环与具有较低平均放热温度的蒸汽轮机循环结 合起来，热效率高，发电效率高。在不外供热时 高达40%－45%，而常规的锅炉蒸汽发电仅为 35%左右，实现了钢铁厂副产煤气高效发电。
提高余热资源的利用率 ——优化能源网络，建设能源管理中心
要特别重视各种能源介质利用的优化集成： 对各工序各自的能量排放(二次能源)和一次能源按序组 织、充分利用，
如何在满足合理的技术经济条件下，选择适宜的 用能系统和设备，使回收的余热蒸汽发挥最大的 经济效益和环境效益？
热力学第一定律——能量平衡
高质低用、低质无用的现象 能质、能级匹配差距大 传统的平衡方法无法发现进一步的节能潜力
热力学第二定律——能质效率
根据余热与余能资源的“数量”和“质量” 用户对能量品质的需求 在供需之间尽量做到能级匹配、温度对口、梯级利用。
某钢厂建设有6座180t炼钢转炉和1座180t脱磷转 炉，转炉产汽取代了电厂抽汽，1.6MPa的饱和蒸汽 经过热处理供应5套RH真空精炼生产用汽，为企业 每年节约3000万的运行费用。
当然，新技术的变革和应用几乎 都伴随着现有落后设备的改造以 及新开发产品的应用。
为了充分利用冶炼炉间断式余 热回收产生的蒸汽，相应配套 建设蓄热系统和调节系统。
建立不同作业条件下的 经济运行模式和能源产 耗模型，利用现代能源 中心，实时调整，在线 调度，就可最大程度实 现合理用能和保持均衡 的用能状态。
转炉烟气干法布袋除尘与全余热回收技术
该技术从根本上改变现有转炉煤气OG法和LT法除尘工艺（引 进），是真正意义上的干法除尘。转炉煤气回收利用采用全干法 除尘技术后，烟气温度由余热锅炉换热降至200℃以下，经布袋除 尘器可直接将粉尘浓度降至10mg/Nm3以下。
的间歇性、波动性、周期 转炉烟气
性
电炉烟气
加热炉烟气
温度/℃ 450 370
195~225 195~225
195
压力/Mpa 3.8 2
1.27~2.45 1.27~2.45
1.27
备注 过热 过热 饱和 饱和 饱和
烟气的流量和温度在冶炼周期内的变化曲线
1、蒸汽利用效率不高
热能（量）利用效率不高： 通常钢铁企业通过全厂蒸汽管网将产汽源和各个用 户连接起来。蒸汽在输送的过程中，管网损失约占 18％，蒸汽利用率为82％。
采用该技术每吨钢较传统湿法（OG法）可多回收10Nm3煤气 、35kg蒸汽、节约用电3.8kWh/t计。比传统工艺（OG法）全年 节约280多万吨标煤，因此，该技术回收利用的前景很好，且设备 均国产化，降低投资，在未来的5~10年间可望推广。
高炉熔渣余热利用技术
炉渣热能回收率不足10%，已应用部分主要用于冬季取暖， 90%以上的热能白白浪费。按全国年产铁5亿多吨，渣铁比 300kg/t铁计算，全国一年产出的高炉渣达1.5亿吨，按每吨炉渣 的热晗1800MJ/t，折合标煤60kg/t计算，全年炉渣带走的热量等 价于标准煤900多万吨。因此，开展炉渣显热回收与推广应用技术 对钢铁企业的节能减排，对我国可持续发展有着重要的意义。
提高余热资源的利用率 —推广转炉蒸汽向真空精炼供汽技术
能级匹配，提高 效率
例如： 转炉蒸汽向真空精炼供汽技术 利用低品质转炉蒸汽，就地取材，实现能 源的梯级利用。该技术的运用节约精炼钢 工序能耗2.4kg标煤/t钢
以往主要有两种方式： 建设专供锅炉房供应 电站抽汽获得中温中压蒸汽
提高余热资源的利用率 —推广转炉蒸汽向真空精炼供汽技术
3、供汽方式不合理和计量仪表不完善
生产用汽与采暖、生活用汽联用同路蒸汽的现象, 严 重影响了生产的组织与调整, 浪费了能源
计量仪表的不完善也不利于蒸汽系统的准确评价 按照计量法的规定, 蒸汽的生产单位和每个用户都应 配置计量仪表，然而现场很多地方没有配置计量仪表, 有的地方虽有配置, 但因缺乏管理, 致使蒸汽产、耗过 程不明确。
提高余热资源的利用率—发展蓄热技术
某钢厂建设有6座180t炼钢转炉和1座180t脱磷转炉，先 后配6台94m3和6台150m3卧式圆筒蒸汽蓄热器，总占 地约2000m2 受场地限制，这12台蓄热器分两层布置在车间内钢结构 平台上，系统十分繁杂、投资巨大。
大量采用卧式圆筒蓄热器带来的占地面积大的弱点越来越 突出，逐渐成为影响余热回收利用的瓶颈。
工序 焦化
种类 焦炭显热
产品资源量
热量 Qc 火用 量 能级
（GJ/t） Ec（GJ/t）
1.4
1.2 0.85
企业蒸汽平 工序余
均回收量 Qh 热潜力
（GJ/t） Qq（%）
0.8
33
烧结 烧结矿显热 0.62
0.32 0.52
0.15
53
转炉 LDG显热
0.8
0.6 0.75
0.4
34
加热炉烟气
一、钢铁企业蒸汽来源
二、钢铁企业余热蒸汽的特点 三、钢铁企业余热蒸汽利用的现状 四、钢铁企业余热回收利用的潜力 五、钢铁企业余热蒸汽回收利用的发展方向
1、各工序余热锅炉
——干熄焦余热锅炉 ——烧结余热锅炉 ——转炉汽化冷却 ——电炉余热锅炉 ——加热炉汽化冷却 ——环形炉余热锅炉 …………
和煤气、预热或干燥物料、生产蒸汽和热水
（2）对于高温余热应采用蒸汽动力回收 如发电或热电联产
（3）对于低温余热，寻求新的能量载体，如以低沸点工质来代 替蒸汽传热介质
（4）以等效替换提高过程能效，将蒸汽的使用降低到最低甚至 不用。如：以机械真空泵代替蒸汽喷射真空、以工艺过程热水 替代蒸汽采暖。
提高余热资源的利用率—干熄焦(CDQ)技术
干法熄焦技术是回收红焦显热和改善操作环境的一项 先进的节能工艺技术。其优势在于：改善焦炭质量， 减少环境污染。
干熄焦工艺中的惰性气体进行冷却 所产生的蒸汽在蒸汽锅炉中进行发 电时，蒸汽压力和温度的高低对干 熄焦工艺的节能效率具有显著的影 响。高的蒸汽压力和温度可以使发 电量增加10%左右。
轧钢
0.32
0.18 0.56
0.12
30
显热
钢铁企业的余热资源量非常大，而每个工序回收的余热蒸汽 量占可用能的比例并不大。
余热蒸汽的回收利用潜力在30%以上。
如何提高钢铁企业余热资源的利用率， 挖掘余热回收潜力？
提高钢铁企业的余热资源利用率，要切实加强余热蒸 汽回收，提高余热回收 效率，优化管网建设，更新落后 的设备，推广先进成熟技术。
பைடு நூலகம்
如何在有限的占地面积里设置足够大的蓄热器，使工艺余 热产生的蒸汽能够以足够高的压力和温度被蓄积起来，以 适应和满足不同用户对蒸汽的需要呢？
如果采用2台1000 m3容积的变压式蒸汽 球形蓄热器的占地约为450 m2（1台占地 15×15=225m2），就解决了上述钢铁 厂2000m2的占地问题。
随着汽轮机动力设备的开发应用，饱和蒸汽发电 逐渐成为成熟可靠的技术。
能级及能级匹配性差，普遍存在 高质低用、低质无用的现象
从蒸汽利用环节来看，以低于0.6 MPa的低压蒸汽用户为主，主要用 于生产、生活、采暖等，而中压蒸 汽主要消耗在高炉鼓风机、转炉的 真空处理及冷轧等工艺中。
按用户蒸汽压力需求（按用汽量）
《0.3MPa 13%
0.3-0.4MPa 28%
22% 0.8-1.35MPa
转炉汽化冷却蒸汽和其他余热利 用装置生产的饱和蒸汽发电，是 解决剩余蒸汽放散，减少能源浪 费的重要途径。
提高余热资源的利用率—推广副产煤气发电技术
在保证钢铁生产过程煤气消耗的基础上，剩余煤气利用 与余热余能回收集成到发电上来，实现钢厂副产煤气的 动态平衡，对于钢厂进一步降低能耗是至关重要的。
提高余热资源的利用率—燃气蒸汽联合循环发电技术
2、蒸汽锅炉房 3、电厂
——快速锅炉房 ——高炉汽动鼓风机站 ——燃气锅炉房
——燃煤电站 ——燃气电站 ——余热蒸汽电站
蒸汽是钢铁企业生产和生活所必需的能源。
蒸汽能耗占钢铁企业总能耗的10%； 可回收利用的余热蒸汽量占企业能耗的7%
余热蒸汽的品位较低
余热蒸汽种 类
干熄焦
余热蒸汽的回收具有一定 烧结
37% 0.4-0.6MPa
由于蒸汽系统的管网损失和未能按质用能造成的损 失，使得钢铁企业整个蒸汽管网的 效率为70％以下， 蒸汽优化利用大有潜力可挖。
2、 季节性供需不平衡
钢铁企业的蒸汽产量因受用户的制约而呈季节性 变化，尤其北方更为明显。在冬季采暖期，对蒸汽的 需求明显高于非采暧期，造成夏季大量蒸汽被放散掉 的现象。
提高余热资源的利用率—烧结低温余热发电技术
在烧结工序总能耗中，有近50％的热能以烧结 机烟气和冷却机废气的显热形式排入大气。
提高余热资源的利用率—烧结低温余热发电技术
余热发电能够有效提高烧结工序的能源利用效率，平 均每吨烧结矿产生的烟气余热回收可发电20~30kWh， 推广应用此技术将烧结矿余热充分利用，则钢铁行业 年可节约能源约900万吨标准煤。
钢铁企业以蒸汽为载体的能源输送方式，存在着不稳 定、衰变快、能效低、用能不匹配等固有特点。本着高 质高用、等效替代、耦合集成、系统能效的能源优化原 则，转变视角，更新观念，创新用能新模式，开发用能 新技术，构造用能新机制。
（1）若有合适的热用户，直接利用余热则最为经济 如产品显热不经转换直接供给下一道工序，用余热预热空气
CCPP技术特点为具有较高吸热温度的燃气轮机 循环与具有较低平均放热温度的蒸汽轮机循环结 合起来，热效率高，发电效率高。在不外供热时 高达40%－45%，而常规的锅炉蒸汽发电仅为 35%左右，实现了钢铁厂副产煤气高效发电。
提高余热资源的利用率 ——优化能源网络，建设能源管理中心
要特别重视各种能源介质利用的优化集成： 对各工序各自的能量排放(二次能源)和一次能源按序组 织、充分利用，
如何在满足合理的技术经济条件下，选择适宜的 用能系统和设备，使回收的余热蒸汽发挥最大的 经济效益和环境效益？
热力学第一定律——能量平衡
高质低用、低质无用的现象 能质、能级匹配差距大 传统的平衡方法无法发现进一步的节能潜力
热力学第二定律——能质效率
根据余热与余能资源的“数量”和“质量” 用户对能量品质的需求 在供需之间尽量做到能级匹配、温度对口、梯级利用。
某钢厂建设有6座180t炼钢转炉和1座180t脱磷转 炉，转炉产汽取代了电厂抽汽，1.6MPa的饱和蒸汽 经过热处理供应5套RH真空精炼生产用汽，为企业 每年节约3000万的运行费用。
当然，新技术的变革和应用几乎 都伴随着现有落后设备的改造以 及新开发产品的应用。
为了充分利用冶炼炉间断式余 热回收产生的蒸汽，相应配套 建设蓄热系统和调节系统。
建立不同作业条件下的 经济运行模式和能源产 耗模型，利用现代能源 中心，实时调整，在线 调度，就可最大程度实 现合理用能和保持均衡 的用能状态。
转炉烟气干法布袋除尘与全余热回收技术
该技术从根本上改变现有转炉煤气OG法和LT法除尘工艺（引 进），是真正意义上的干法除尘。转炉煤气回收利用采用全干法 除尘技术后，烟气温度由余热锅炉换热降至200℃以下，经布袋除 尘器可直接将粉尘浓度降至10mg/Nm3以下。
的间歇性、波动性、周期 转炉烟气
性
电炉烟气
加热炉烟气
温度/℃ 450 370
195~225 195~225
195
压力/Mpa 3.8 2
1.27~2.45 1.27~2.45
1.27
备注 过热 过热 饱和 饱和 饱和
烟气的流量和温度在冶炼周期内的变化曲线
1、蒸汽利用效率不高
热能（量）利用效率不高： 通常钢铁企业通过全厂蒸汽管网将产汽源和各个用 户连接起来。蒸汽在输送的过程中，管网损失约占 18％，蒸汽利用率为82％。
采用该技术每吨钢较传统湿法（OG法）可多回收10Nm3煤气 、35kg蒸汽、节约用电3.8kWh/t计。比传统工艺（OG法）全年 节约280多万吨标煤，因此，该技术回收利用的前景很好，且设备 均国产化，降低投资，在未来的5~10年间可望推广。
高炉熔渣余热利用技术
炉渣热能回收率不足10%，已应用部分主要用于冬季取暖， 90%以上的热能白白浪费。按全国年产铁5亿多吨，渣铁比 300kg/t铁计算，全国一年产出的高炉渣达1.5亿吨，按每吨炉渣 的热晗1800MJ/t，折合标煤60kg/t计算，全年炉渣带走的热量等 价于标准煤900多万吨。因此，开展炉渣显热回收与推广应用技术 对钢铁企业的节能减排，对我国可持续发展有着重要的意义。
提高余热资源的利用率 —推广转炉蒸汽向真空精炼供汽技术
能级匹配，提高 效率
例如： 转炉蒸汽向真空精炼供汽技术 利用低品质转炉蒸汽，就地取材，实现能 源的梯级利用。该技术的运用节约精炼钢 工序能耗2.4kg标煤/t钢
以往主要有两种方式： 建设专供锅炉房供应 电站抽汽获得中温中压蒸汽
提高余热资源的利用率 —推广转炉蒸汽向真空精炼供汽技术
3、供汽方式不合理和计量仪表不完善
生产用汽与采暖、生活用汽联用同路蒸汽的现象, 严 重影响了生产的组织与调整, 浪费了能源
计量仪表的不完善也不利于蒸汽系统的准确评价 按照计量法的规定, 蒸汽的生产单位和每个用户都应 配置计量仪表，然而现场很多地方没有配置计量仪表, 有的地方虽有配置, 但因缺乏管理, 致使蒸汽产、耗过 程不明确。
提高余热资源的利用率—发展蓄热技术
某钢厂建设有6座180t炼钢转炉和1座180t脱磷转炉，先 后配6台94m3和6台150m3卧式圆筒蒸汽蓄热器，总占 地约2000m2 受场地限制，这12台蓄热器分两层布置在车间内钢结构 平台上，系统十分繁杂、投资巨大。
大量采用卧式圆筒蓄热器带来的占地面积大的弱点越来越 突出，逐渐成为影响余热回收利用的瓶颈。
工序 焦化
种类 焦炭显热
产品资源量
热量 Qc 火用 量 能级
（GJ/t） Ec（GJ/t）
1.4
1.2 0.85
企业蒸汽平 工序余
均回收量 Qh 热潜力
（GJ/t） Qq（%）
0.8
33
烧结 烧结矿显热 0.62
0.32 0.52
0.15
53
转炉 LDG显热
0.8
0.6 0.75
0.4
34
加热炉烟气