冶金工业余热余压的综合利用

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我国冶金工业最近发展很快，钢产量约占世界钢产量的1/8，居世界第一位。通过新技术、新工艺的应用以及生产结构调整，在节能降耗方面也取得显著成绩。前几年我国钢产量增加1倍以上，但总能耗只增加了38%，吨钢能耗下降37%。这也和企业提高二次能源回收利用技术装备水平，普及和推广综合利用新技术分不开，其中余热、余压的回收和利用也占重要一部分。
    余热利用方面
    我国冶金工业的余热资源回收量有1140万吨标准煤，但当年余热资源回收量为200万吨标准煤，余热资源回收率为17%，而实际余热利用量仅占钢铁工业消耗能源量的2.0%左右。在焦炉干熄焦、烧结余热回收、高炉热风炉余热回收、加热炉余热回收等方面才刚刚起步，余热回收利用技术有较大市场。
    干熄焦技术
    所谓干熄焦技术就是将从炼焦炉推出的约1000℃的赤热焦炭在熄焦室中被与其逆流的冷惰性气体（主要成分为氮气，温度170~190℃）熄灭，被加热到700~800℃的惰性气体经除尘后进入余热锅炉，产生的余热蒸汽送汽轮发电机发电。每干熄1t焦炭可产生500kg过热蒸汽，折合省能源46kg左右标准煤。
    据统计，我国机械化焦炉有1195座，生产能力10576万吨，在建焦炉64座，产焦能力1439万吨。
    我国重点钢铁企业年消耗焦炭100万吨以上的企业有21个。自宝钢一期工程从国外引进干熄焦技术之后，一些企业也与国外合作并结合自身条件开发使用了干熄焦技术。目前，国内共建成19条干熄焦生产线，其中，济钢干熄焦工程是国家经贸委批准立项的节能环保示范工程。该工程引进国外先进生产技术和关键设备，其余设备全部国产化，是我国第一套国产化干熄焦装置，总投资2.3亿元人*民*币，自1999年3月投产以来，年创效益5540.4万元，取得显著的经济、社会效益，为推广干熄焦技术国产化起到示范作用。“十五”期间钢铁企业还将有武钢、马钢、鞍钢等16家企业新上干熄焦项目。“十五”目标是：年产钢100万吨以上的钢铁厂干熄焦普及率争取60%以上。
    预计2005年，全国干熄焦焦炭产量将达到焦炭总产量的30%，即约3605万吨。可以回收余热蒸汽1800万吨左右，折合省能源80多万吨标准煤，同时可以减少由于燃煤而产生的粉尘、SO2、CO、氮氧化物等对环境的污染，而且焦炭的质量也有所提高，因此，干熄焦技术是值得推广的节能环保技术。
    蓄热式加热炉技术
    蓄热式加热炉技术是一种燃烧系统自身回收余热的燃烧技术。它是通过两个蓄热烧嘴交替工作于进气和排气系统，将炉子烟气中的余热交换给炉气体，可将煤气、空气预热至700～1100℃，排烟温度降至150℃以下，使加热余热回收率达到90%以上，能耗降低30%左右，大大提高了能源利用率。现已有30多家钢铁企业应用了此技术，使过去多为与转炉或焦炉煤气混用的加热炉，采用单一低热值高炉煤气燃料同样可行。
    例如，济钢研制开发的中轧蓄热式加热炉，使低热值的高炉煤气利用率达到了特等炉的热耗水平，热效率由原来的35%左右提高到59.3%，年节省重油1万吨，避免高炉煤气放散1.27亿m3，年可创效益1500多万元，为开发利用低热值煤气开辟了新途径。
    热管式余热回收技术
    热管作为一种高效的传热元件，近年来已在电力、冶金、化工等众多领域的余热利用方面获得成功。热管换热器与传统的换热器相比，有传热效率高、阻力损失小、结构简单、工作可独立等优点。
    在冶金行业中，如何回收中、低温烟气余热一直是一个难题。热管式余热回收装置是目前中温（300℃左右）气—气热交换最理想的换热装置。例如，宝钢二号高炉热风炉、攀钢四号高炉热风炉的烟气余热回收均采用热管换热设备。
    烧结生产的能耗一般占钢能耗的10%～20%，热烧结矿冷却废气显热和烧结烟气显热占烧结过程热耗的50%以上，合理地回收利用这些热能很有意义，但这些余热资源属中、低品位余热，热管技术为经济有效地回收这部分余热开拓一条新路。例如，在环冷烧结机上热管换热器多用于回收300℃左右的中温余热；在机冷烧结机上因烟气流量较大，温度低，含尘高，使余热回收利用困难。首钢采用气-汽热管换热器回收机冷烧结机上烟气余热用以产生蒸汽，供给二次混料机预热烧结混合料，（要求过热蒸汽温度达到180℃左右）实现了烧结系统生产用汽自给有余。
    余压利用方面
    高炉煤气炉顶余压发电技术（TRT）
    高炉煤气炉顶余压发电技术（简称TRT）是利用炉顶煤气压力回收炼铁生产过程中的二次能源，是不消耗燃料，无污染的最经济的发电设备。所回收的电能接近高炉鼓风机功率消耗的30%。
    高炉在冶炼过程中产生的高压煤气，通过减压阀组的强制节流和形成噪声变成低压煤气，然后送往低压管网送给用户使用。高炉煤气炉顶余压发电装置就是将原来损失在减压阀机组的压力能，通过透平机膨胀做功，带动发电机工作变为电能的设备。此装置运转时，不需要燃料，不改变高炉煤气的化学性质，也不影响原有煤气用户的正常使用，但回收了原减压阀组白白损失的压力能和热能，发出可观的电能，又降低了噪声污染，可谓是环保节能双见效的一种措施。
    世界上先进国家的大型高炉基本上都应用了TRT技术。日本的钢铁企业早在1996年就全部采用了TRT装置，并且利用副产煤气自发电或建立共同火力发电，基本上可以满足企业的用电需求。节约了资源，保护了环境，降低了成本。
    我国现有1000m3以上的高炉47座，有22座已经采用或正在建设TRT机组，约占这类高炉总数的46.8%。500～1000m3高炉23座，只有2座采用了TRT机组。根据“十五”规划目标，到2005年，1000m3以上的高炉全部普及TRT装置。届时，我国冶金工业的节能、降耗指标将上一个新台阶。