唐鋼煉鐵系統余熱余能回收利用

龔瑞娟　呂佳麗

摘 要：唐鋼煉鐵系統一直重視余熱余能回收利用工作，近幾年在余熱余能回收方面也取得了重要的進步。文章介紹了唐鋼煉鐵系統余熱余能資源及利用現狀，分析了唐鋼煉鐵余熱余能回收下一步的工作方向和余熱利用前景。

關鍵詞：煉鐵系統；余熱余能；回收；利用

前言

唐鋼煉鐵南區擁有一座3200m3高爐，配套一臺360m2燒結機，該高爐主要采用軟水密閉循環冷卻、銅冷卻壁、并罐式無料鐘爐頂、炭磚一陶瓷杯復合爐缸、“卡魯金”頂燃式熱風爐、“明特法”爐渣粒化系統、矩形出鐵場、全干法除塵系統等新技術、新設備。為充分利用余熱余能，降低工序能耗，同步建設了TRT余壓發電機組、2臺130t燃氣鍋爐等余熱余能利用裝置，實現高爐煤氣高效回收利用、干式TRT發電和熱風爐煙氣回收利用。唐鋼3200m3高爐煉鐵工序能耗最好水平達到360.12kgce/t，余熱余能回收173.61kgce/t，余熱余能回收占工序能耗48.2%（表1），回收利用好這部分能源對降低煉鐵系統的能源消耗意義重大。

1 余熱余能資源及回收利用現狀

鋼鐵企業余熱余能的利用通常有三種方式： 第一，對高溫介質的顯熱或介質的化學能，通常是進行蒸汽轉換發電；第二，對中低溫介質顯熱，通常進行換熱后用于生產過程，比如預熱空氣或煤氣，制備熱水；第三，對于壓力類的余能，通常是利用壓差進行膨脹做功[1]。

唐鋼煉鐵系統的余熱余能資源主要有：高爐煤氣（BFG）顯熱、爐頂余壓、熱風爐煙氣顯熱和爐渣顯熱等。煉鐵南區3200m3高爐遵循節能減排、發展循環經濟的理念設計建設而成，在綜合利用余熱余能方面采用了先進的工藝和設備，實現了余熱余能資料的高效回收利用。

1.1 高爐煤氣余壓發電

高爐爐頂煤氣余壓回收發電裝置（TRT）是利用高爐爐頂排出的高爐煤氣中的壓力能及熱能轉化為機械能并驅動發電機發電[2]。唐鋼3200m3高爐采用高爐煤氣全干式布袋除塵技術，配置了干式TRT發電裝置，采用靜葉調節控制爐頂壓力，可最大限度地回收能量和保持爐頂壓力穩定。頂壓控制在230kPa以上，基本無壓損。在高爐爐頂煤氣參數條件相同的情況下，唐鋼3200m3高爐2.5萬千瓦干式TRT機組噸鐵發電量平均42度/tFe以上，比濕法發電量多6～10度/tFe，運行中不產生環境污染，發電成本低，回收能源及環保效果顯著。（如圖1所示）

1.2 熱風爐余熱回收利用

高爐熱風爐余熱回收裝置主要是利用熱風爐廢氣余熱預熱助燃空氣和煤氣，達到提高高爐風溫、降低能耗的目的。廢氣溫度一般在400℃以下，雖然廢氣溫度不高，但是由于廢氣量很大，帶走的顯熱非常多，如果不能有效的利用，將浪費大量的能量。目前國內外已在高爐熱風爐上應用的煙氣余熱回收的換熱器主要有管熱式、熱媒式和金屬板式等幾種形式。唐鋼南區3200m3高爐熱風爐余熱回收裝置采用的是分離熱管式換熱器（示意圖如圖2所示），自高爐投產以來，余熱回收裝置對高風溫冶煉、降低能耗有著顯著的效果。

采用熱風爐余熱回收技術，大大提高了熱風爐的熱效率，改善熱風爐燃燒工況，降低熱風燃耗。同時實現單燒高爐煤氣條件下，熱風溫度達到1220℃以上，煤氣消耗降到580m3/t Fe，達到了提高風溫降低煤氣消耗的目的。

熱風爐廢氣除用于預熱空氣外，還用于預熱干燥高爐噴吹煤粉。充分利用熱風爐廢氣余熱既環保節能，降低了制粉系統煤氣消耗，又使煤粉的初始溫度大幅度提高，減少噴煤時高爐風口前燃燒溫度的下降，提高了煤粉的燃燒率。

1.3 高爐煤氣的綜合利用

唐鋼3200m3高爐采用全干法除塵技術，凈煤氣出口含塵量保持在2.2～2.8mg/m3，滿足并超過了8mg/m3的工藝要求，保證了各煤氣用戶的使用安全。唐鋼3200m3高爐小時煤氣回收量在55～60萬立方米，煉鐵系統熱風爐、燒結、制粉合計用量25萬立方米，大約30～35萬立方米/時高爐煤氣可外供用于發電。為充分利用高爐煤氣不對大氣造成污染，唐鋼煉鐵南區新建了兩臺130t/h鍋爐及兩臺2.5萬千瓦時汽輪發電機組，燃燒高爐煤氣，日發電量110萬度以上，同時配備10萬立方米煤氣柜和自動控制的放散塔穩定煤氣壓力，使煤氣放散率降到0.5%以下。

2 余熱余能潛力分析

唐鋼3200m3高爐利用先進的余熱余熱回收裝置，回收利用了較為可觀的能量，各項消耗及能源成本大幅降低。但是，其回收的僅是余熱余能資源中的一部分，仍然有大量的熱能被排放，大量的熱載體被冷卻，在浪費能源的同時增加了大氣環境的負擔，造成企業能源成本總體偏高。

高爐系統未利用的余熱資源主要有高爐冷卻水余熱，高爐沖渣水余熱利用等低溫余熱資源，這部分資源熱量大，但溫度相對較低，利用起來比較困難。高爐冷卻水余熱利用還無成功經驗可循，而沖渣水余熱技術在很多大型鋼鐵聯合企業已被廣泛利用，并取得顯著成效。

高爐沖渣水作為一種低溫廢熱源，具有余熱量大、溫度穩定的特點，目前國內對沖渣水余熱的回收方式主要有兩種[3]：一是利用沖渣水采暖或洗浴用水，其基本工藝流程為：高爐沖渣水通過沖渣水泵輸送至換熱站，然后經過沖渣水過濾器將沖渣水中的固體顆粒和懸浮物過濾，再通過換熱器與采暖水換熱回到沖渣池中，采暖水通過采暖水循環泵經過換熱器和用戶。二是沖渣水余熱發電。沖渣水余熱發電技術目前在國內還沒有很成熟，還處于研究實驗階段。

唐鋼3200m3高爐采用“明特法”爐渣粒化系統，日產生鐵8000t，按噸鐵渣量350kg計算，每天產渣量在2800t。大量高溫爐渣通過沖渣水進行冷卻，在這個過程中能夠產生大量溫度在70～85℃的熱水。高爐沖渣水量約為2800m3/h，余熱一直未被利用，主要隨自由揮發的蒸汽及冷卻塔放散掉，浪費了資源，對廠區的整體環境造成影響。如考慮采用沖渣水余熱回收裝置供熱系統，通過增加換熱設備將高爐沖渣水熱能置換出來，用于采暖，即環保、節能又可全面提高能源利用效率。

3 結束語

（1）唐鋼煉鐵系統采用先進余熱余能回收技術，充分回收利用各種余熱余能資源，從源頭上實現節能，不僅提高了企業能源利用效率，還在保護環境上起到了積極的作用。（2）通過對唐鋼煉鐵系統余熱余能回收利用的調查和分析，可以看出余熱余能資源占煉鐵工序能耗的48%以上，提高余熱余能回收利用率是降低煉鐵工序能耗的有效途徑。（3）高爐沖渣水回收利用在唐鋼煉鐵系統還是空白，高爐沖渣水低溫余熱具有熱源溫度較低、流量大的特點，將其回收利用既能節約能源，又能保護環境。

參考文獻

[1]吳春華.鋼鐵企業余熱余能資源利用現狀分析[J].冶金能源，2014（2）：54-57.

[2]張琦，蔡九菊，吳復忠，等.提高余熱余能回收利用降低煉鐵系統能耗[A].全國能源與熱工2006學術年會[C]：387-390.

[3]王曉東，胡蘭輝，劉顏軍，等.淺析高爐沖渣水余熱利用[J].節能與環保，2014（8）：66-67.

作者簡介：龔瑞娟（1979，8-），女，漢族，河北省石家莊市，現工作單位河北鋼鐵集團唐山分公司，工程師，碩士研究生，從事能源管理相關工作。