【钢厂生产和余热利用】

钢厂生产流程： 二次能源产生环节与品质 二次能源的种类与品质 工序 二次能源的种类 品质 钢铁工业利用 焦化工序 焦炉煤气 高热值、显热较高 仅回收潜热 焦炭显热 高温余热 多数钢厂已回收，CDQ技术 废烟气显热 低温余热 未回收 球团工序 球团矿显热 高温余热 未回收 竖炉烟气 低温余热 未回收 烧结工序 烧结矿显热 高温余热 余热蒸汽发电 烧结烟气显热 中低温余热 一些钢厂有回收，热风烧结 高炉工序 高炉煤气 热值高、显热较低 仅回收潜热，作汽拖，带动鼓风机 高炉炉顶余压 高品质 TRT透平机组发电 热风炉烟气显热 中低温余热 煤气、空气双预热 高炉炉渣显热 高温余热 冲渣水采暖 转炉工序 转炉煤气 高热值、显热较高 回收潜热、显热，产生蒸汽发电 炉渣显热 高温余热 未回收 轧钢工序 加热炉烟气显热 高温余热 回收显热，产生蒸汽发电         物体在加热或冷却过程中，温度升高或降低而不改变其原有相态所需吸收或放出的热量，称为“显热”。它能使人们有明显的冷热变化感觉，通常可用温度计测量出来。（如将水从20℃的升高到80℃所吸收到的热量，就叫显热。） 在物体吸收或放出热量过程中，其相态发生了变化（如气体变成液体……），但温度不发生变化，这种吸收或放出的热量叫“潜热”。“潜热”为不能用温度计测量出来，人体也无法感觉到，但可通过实验计算出来。 饱和空气在吸收一定冷量（即放出热量）后，一部分水蒸气会相变成液态水，而此时饱和空气温度并不下降，这部分放出的热量就是“潜热”。 如1mol水（100℃）蒸发成1mol水蒸汽（100℃）需要吸收40.62kj的热量，这部分热量就是潜热；而1mol60℃水升温至100℃（无水蒸汽生成）需要吸收的热量（约3.014kj）就是显热。 —— 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。 炼焦： 炼焦生产流程：炼焦作业是将焦煤经混合，破碎后加入炼焦炉内经干馏后产生热焦碳及粗焦炉气之制程 烧结余热回收技术 烧结生产流程：烧结作业系将粉铁矿，各类助熔剂及细焦炭经由混拌、造粒后，经由布料系统加入烧结机，由点火炉点燃细焦炭，经由抽气风车抽风完成烧结反应，高热之烧结矿经破碎冷却、筛选后，送往高炉作为冶炼铁水之主要原料。 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，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。 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。 如何有效回收利用烧结矿余热，降低烧结工艺能耗，是国内钢铁行业中普遍存在并关注的一个课题。目前，国内钢铁企业中不少企业采用烧结矿余热回收蒸汽，如武钢、鞍钢等，但是对于蒸汽的利用不充分，造成能源浪费。先进企业生产每吨烧结矿可回收余热蒸汽80～100 kg/t。 另外近两年，济钢和马钢分别采用国产和日本技术把烧结矿余热回收的蒸汽用于发电，取得了良好的利用效果。 高炉炉顶煤气余压发电（Top Pressure Recovery Turbine，简称TRT) 高炉生产流程：高炉作业是将铁矿石、焦炭及助熔剂由高炉顶部加入炉内，再由炉下部鼓风嘴鼓入高温热风，产生还原气体，还原铁矿石，产生熔融铁水与熔渣之炼铁制程。 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。 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。 高炉煤气锅炉 全烧高炉煤气锅炉技术采用高炉煤气为原料，设计高温高压发电用锅炉，可兼做冬季抽气供暖使用。其蒸发量为220t/h，出口蒸汽参数为540℃，9.8MPa。可与500MW汽轮发电机组配套。设计消耗高炉煤气19～23万Nm3/h，燃用高炉煤气的热值在2800～3500KJ/Nm3，也可掺烧转炉煤气。其工作范围在40～100%都能可靠稳定工作，由于高炉煤气与燃煤相比含尘量少、含硫量低，所以它不但节能还有环保作用。该项目在设计上采用高炉煤气加热燃烧，热源来自自身所排烟气，所以效率高，在88%以上。 全烧高炉煤气锅炉运行不受季节限制，可以全天候回收高炉煤气，每年减少高炉煤气放散约16.26亿m3，全年可增加供蒸汽量57.6万吨，增加发电量4320万kWh，增加供电量3181.86万kWh，节约标准煤17.6万吨，综合经济效益达4000万元/年以上。 转炉： 转炉生产流程：炼钢厂先将熔铣送前处理站作脱硫脱磷处理，经转炉吹炼后，再依订单钢种特性及品质需求，送二次精炼处理站(RH 真空脱气处理站、Ladle Injection 盛桶吹射处理站、VOD 真空 吹氧脱碳处理站、STN 搅拌站等)进行各种处理，调整钢液成份，最后送大钢胚及扁钢胚连续铸造机，浇铸成红热钢胚半成品，经检验、研磨或烧除表面缺陷，或直接送下游轧制成条钢、线材、钢 板、钢卷及钢片等成品。 精炼： 连铸生产流程：连续铸造作业乃是将钢液转变成钢胚之过程。上游处理完成之钢液，以盛钢桶运送到转台，经由钢液分配器分成数股，分别注入特定形状之铸模内，开始冷却凝固成形，生成外为凝固壳、内为钢液之铸胚，接着铸胚被引拔到弧状铸道中，经二次冷却继续凝固到完全凝固。经矫直后再依订单长度切割成块，方块形即为大钢胚，板状形即为扁钢胚。此半成品视需要经钢胚表面处理后，再送轧钢厂轧延。