钢厂废热回收利用潜力的研究与分析Word文档下载推荐.docx
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Abstract:
Ironandsteelproductionprocessofalargenumberofwasteheat,isanimportantsecondaryenergy.Butmostwerewastedintheformofheat.Withtheapplicationofwasteheatrecoverytechnologyinironandsteelindustry,theseweregraduallyrecyclingwasteheatresources,hasobviousenergysavingandeconomicbenefits.Thisarticlethroughtothedomesticironandsteelenterprisesoftheinvestigationofthestatusquoofthewasteheatrecoverytechnologyanddatastatisticsandcomparedwiththedevelopedcountries。
DonedetailedresearchonsinteringwasteheatrecoverytechnologywithbaojisteelsinteringwasteheattechnologyinChinacomparedwithforeigntechnology.Finallycometotheconclusionthatindividual'
sironandsteelenterprisesinthewasteheatrecoverytechnologyinChinahasevensurpassedtheinternationaladvancedlevel。
ButtherearegapsinbetweenironandsteelenterprisesinChina,leadtowasteheatrecoveryandaverageironandsteelenterprisesinChinabuttherearestillacertaingapcomparedwithinternationaladvancedlevel,theutilizationofwasteheatrecoveryofthesteelindustryisstilllowinourcountry,stillhaslargeenergysavingpotential。
KayWords:
Wasteheatrecoverytechnology;
Resourceutilization;
Energyconsumption;
Sinteringtechnology;
Wasteheatrecoveryscheme.
1废热能量特征分析
钢铁联合企业生产过程中损失的能量一般约占总输入能量的一大半。
设法回收损失的能量加以利用,是节能潜力很大的一个方面。
例如:
①板坯冷却锅炉。
板坯离开板坯轧机时具有0.16×
10千卡/吨的显热。
安装板坯冷却锅炉设备,节约的能量约为板坯生产过程消耗总能量的25%。
②干法熄焦。
每干熄1吨焦约可回收0.36×
10千卡热量,还能提高焦炭质量,减少环境污染。
③回收热风炉废气的显热。
利用热风炉废气显热,预热燃烧用的空气,可节约大量热能。
④直接利用高温炉排气的显热。
⑤汽化冷却。
汽化冷却法已在高炉、转炉、加热炉等方面得到广泛应用。
冷却用水量只需水冷时的1~2%。
⑥采用废热锅炉回收冶金炉废气显热。
⑦降低副产煤气的放散率。
高炉煤气、焦炉煤气、转炉煤气等,有时放散烧去。
主要产钢国家的高炉和焦炉煤气的放散率都控制在3%以下。
此外,高压高炉煤气膨胀涡轮机发电也有发展。
为了合理使用和节约能源,现代化的钢铁厂设有一个能源中心,对全厂能源进行集中管理。
1.1我国钢铁厂余热余能资源的现状
钢铁工业是国民经济重要基础原材料的工业,也是高耗能、高污染的工业。
钢铁工业的节约潜力是巨大的,因此国外大型钢铁企业纷纷采用先进技术来节能,降低能耗,提高经济效益,提高工业的能耗指标和环保指标来实现能耗最少最优。
与国外发达水平相比我国钢铁工业差距还是很明显的。
通过调查,中国的主要钢铁企业的平均增长率为7.4%,占3/2的可回收量的锅炉热损失。
而在荷兰、意大利等发达国家,钢铁厂副产煤气基本上全部回收再利用,没有余能被放散。
据统计,我国大中型企业吨钢产生的余热总量为8.44GJ,约占吨钢能耗的37%,最终产品或中间产品所携带的热约占余热总量的39%,各种熔渣的热约占9%,各种废烟气的热占37%,冷却水携带的热约占15%,由此可见余热资源非常丰富。
据调查,我国钢铁企业余热资源的平均回收率只有25.8%。
其中,回收高温余热居多,回收率为44.4%;
然后是中温余热,回收率为30.2%;
低温余热的回收率还不足1%。
其次是烟气热,回收率为14.92%;
冷却水的热回收率只有1.90%;
各种渣热的回收率更少,约为1.59%。
(1)红焦、钢坯、铁水显热情况各有不同,红焦显热为0.59,钢坯显热为0.6,铁水显热为1.22,其中红焦和钢坯显热都比烧结余热低,但铁水显热要比烧结矿热多。
具
体情况如图1.1所示
图1.1红焦、钢坯、铁水显热对比示意图
(2)由于熔渣余热是高温余热,回收技术要求不高所以被回收的比较多,其中主要有钢渣显热和高炉渣显热,转炉钢渣,高炉渣1500-1600℃,0.74gj/t钢。
具体对比情况如图1.2。
图1.2钢渣显热与高炉渣显热对比
1.2钢铁厂余热资源的种类
钢厂余热来源有很多,由于生产方法、工艺、生产设备和原料、燃料等条件的不同,使得工业余热的形式也非常复杂。
根据钢的热与热的形态,热可分为三类,可燃的余热,热压力余热热。
可燃性余热是指从工艺流程排放出来的可燃性废气、废液、废料等,例如,被放散的高炉气、焦炉气、炉渣、木屑、可燃垃圾等。
炼钢厂的余热就属于载热性余热。
其中包括冷却介质排出的废气、制冷液和成品、物料、废渣等所携带的高温热和化学反应热废气和内燃机的动力机械排放出的废气。
常用的载热性余热主要有废气余热、制冷液余热、和废渣余热等。
(1)按照品种分类
钢厂废热的分类方式有很多种,我们按照品种分类可分为冷却水显热,产品显热,废烟气显热和渣显热,其中它们占总废热的比重各有轻重,它们的具体分配对比如图1.3
图1.3冷却水,产品,烟气和渣显热对比图
产品显热3.35GJ39%
废气显热3.10GJ37%
冷却水显热1.24GJ15%
熔渣显热0.74GJ9%
(2)按照品质分类
钢厂废热的分类还可以按照品质分类,其中可分为高温余热,中温余热和低温余热,它们在总体余热中所占比重各不相同,具体情况如图1.4所示
图1.4
(3)按照温度分类
前面我们分别把余热按品种和温度的不同分了类,具体情况如表1.1所示表1.1各行业余热资源情况表
行业
余热资源
余热用途
余热可回收率
钢铁冶金行业
烟气、高炉废气、
循环冷却水、冲渣水
发电、工艺生产用热、生活用热(供暖、卫生热水)
30%以上
煤矿行业
巷道排水、矿井排风、瓦斯发电机循环冷却水
井筒防冻、生活热水、建筑供暖、制冷
30%-40%
以上
印染行业
印染废水
热,生活热水,建筑采暖,制冷
40%以上
有色金属行业
循环冷却水、生产污水
生产工艺用热、生活热水、建筑供暖、制冷
化工行业
工艺循环冷却水、工业废水、工业废气、烟气、乏汽
石油行业
采油污水
30%-40%以上
火力发电行业
烟气,乏汽冷凝余热
城市供热
50%以上
1.3钢厂废热主要来源
(1)烧结线余热
烧结生产线2是热空气冷却机产生的余热的一部分,烧结机的高温烟气。
据经验数据,每10m2的烧结面积可产生1.5t/h的蒸汽,可发电300kW,折合标煤120kg/h[5]。
(2)转炉余热
转炉汽化冷却烟道间歇产生的蒸汽,通过蓄能器变为连续的饱和蒸汽,采用我机内除湿再热的多级冲动式汽轮机发电。
每炼1t钢,可产生80kg饱和蒸汽,每吨饱和蒸汽大约可发电150kWh,折合标煤60kg[6]
。
(3)电炉余热
电炉冶炼过程中产生200~1000℃的高温含尘废气,采用余热锅炉将其回收,电炉烟气属于周期波动热源,因此余热锅炉产生的蒸汽需要经过蓄能器调节后方可进入汽轮机发电[7]。
(4)加热炉余热
加热炉有两处余热可以利用:
一处是炉内支撑梁的汽化冷却系统,另一处是烟道高温烟气。
根据炉型不同,加热炉的烟气量在7000~300000Nm3/h,若用来发电,以烟气量10万Nm3,烟气温度400℃计算,发电量约2000kWh,折合标煤0.8t[8]。
(5)干法熄焦
用不活跃的气体来冷却红焦,加热后的介质使锅炉中的水产生的蒸汽用来发电或并入蒸汽管网重复利用。
吨焦可生产3.9Mpa、300℃的蒸汽0.45t~0.6t,可发电85~115kWh,折合标煤35~46kg[10]。
目前我国钢铁行业废热回收再利用的潜力和空间还很多,还有必要继续改进。
在已回收的废热能源中高温废热被回收的最多,第二则是中温废热,所以在以后钢铁行业废热回收的过程中要加大对低温余热的回收。
如果按照携带废热的物质形态来统计,回收最多的是产品余热,第二是烟气余热,冷却水的显热回收率也很少,炉渣显热的回收率最少,总的来说只要回收难度大,回收技术要求高的废热的回收率相对较低,我国钢铁行业废热回总体情况依然不容乐观。
具体各个废热的特点和比例见下表
表1.2各个废热的比例和特点
工序
种类
产生量/GJ
回收量/GJ
回收比例/%
所占比例
吨产品
折吨钢
吨钢
焦化
焦炭显热
1.78
0.59
1.42
80
16.91
4.14
废烟气显热
0.57
0.19
5.43
1.33
小计
10.51
3.5
9.45
3.14
89.9
100
24.48
烧结
烧结矿显热
0.62
0.94
0.22
0.33
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