鋼鐵廠蒸汽利用現狀及發展方向

中冶京誠工程技術有限公司

2019年9月8日

楊明華提綱一、鋼鐵企業蒸汽來源二、鋼鐵企業余熱蒸汽的特點三、鋼鐵企業余熱蒸汽利用的現狀四、鋼鐵企業余熱回收利用的潛力五、鋼鐵企業余熱蒸汽回收利用的發展方向一、鋼鐵企業蒸汽來源——干熄焦余熱鍋爐——燒結余熱鍋爐——轉爐汽化冷卻——電爐余熱鍋爐——加熱爐汽化冷卻——環形爐余熱鍋爐…………1、各工序余熱鍋爐鋼鐵企業蒸汽來源3、電廠2、蒸汽鍋爐房——快速鍋爐房——高爐汽動鼓風機站——燃氣鍋爐房——燃煤電站——燃氣電站——余熱蒸汽電站蒸汽是鋼鐵企業生產和生活所必需的能源。蒸汽能耗占鋼鐵企業總能耗的10%；可回收利用的余熱蒸汽量占企業能耗的7%二、鋼鐵企業余熱蒸汽的特點余熱蒸汽的品位較低余熱蒸汽的回收具有一定的間歇性、波動性、周期性煙氣的流量和溫度在冶煉周期內的變化曲線余熱蒸汽種類溫度/℃壓力/Mpa備注干熄焦4503.8過熱燒結3702過熱轉爐煙氣195~2251.27~2.45飽和電爐煙氣195~2251.27~2.45飽和加熱爐煙氣1951.27飽和三、鋼鐵企業余熱蒸汽利用的現狀1、蒸汽利用效率不高

熱能（量）利用效率不高：

通常鋼鐵企業通過全廠蒸汽管網將產汽源和各個用戶連接起來。蒸汽在輸送的過程中，管網損失約占18％，蒸汽利用率為82％。鋼鐵企業余熱蒸汽利用的現狀

能級及能級匹配性差，普遍存在高質低用、低質無用的現象

從蒸汽利用環節來看，以低于0.6MPa的低壓蒸汽用戶為主，主要用于生產、生活、采暖等，而中壓蒸汽主要消耗在高爐鼓風機、轉爐的真空處理及冷軋等工藝中。《0.3MPa0.8-1.35MPa0.4-0.6MPa0.3-0.4MPa按用戶蒸汽壓力需求（按用汽量）

由于蒸汽系統的管網損失和未能按質用能造成的損失，使得鋼鐵企業整個蒸汽管網的

效率為70％以下，蒸汽優化利用大有潛力可挖。鋼鐵企業余熱蒸汽利用的現狀

鋼鐵企業的蒸汽產量因受用戶的制約而呈季節性變化，尤其北方更為明顯。在冬季采暖期，對蒸汽的需求明顯高于非采曖期，造成夏季大量蒸汽被放散掉的現象。鋼鐵企業余熱蒸汽利用的現狀2、季節性供需不平衡3、供汽方式不合理和計量儀表不完善生產用汽與采暖、生活用汽聯用同路蒸汽的現象,嚴重影響了生產的組織與調整,浪費了能源計量儀表的不完善也不利于蒸汽系統的準確評價

按照計量法的規定,蒸汽的生產單位和每個用戶都應配置計量儀表，然而現場很多地方沒有配置計量儀表,有的地方雖有配置,但因缺乏管理,致使蒸汽產、耗過程不明確。鋼鐵企業余熱蒸汽利用的現狀鋼鐵企業余熱回收利用的潛力

如何在滿足合理的技術經濟條件下，選擇適宜的用能系統和設備，使回收的余熱蒸汽發揮最大的經濟效益和環境效益？

熱力學第一定律——能量平衡高質低用、低質無用的現象能質、能級匹配差距大傳統的平衡方法無法發現進一步的節能潛力鋼鐵企業余熱回收利用的潛力

熱力學第二定律——能質效率根據余熱與余能資源的“數量”和“質量”用戶對能量品質的需求在供需之間盡量做到能級匹配、溫度對口、梯級利用。鋼鐵企業余熱回收利用的潛力工序種類產品資源量企業蒸汽平均回收量Qh（GJ/t）工序余熱潛力Qq（%）熱量Qc（GJ/t）火用

量Ec（GJ/t）能級焦化焦炭顯熱1.41.20.850.833燒結燒結礦顯熱0.620.320.520.1553轉爐LDG顯熱0.80.60.750.434軋鋼加熱爐煙氣顯熱0.320.180.560.1230鋼鐵企業的余熱資源量非常大，而每個工序回收的余熱蒸汽量占可用能的比例并不大。余熱蒸汽的回收利用潛力在30%以上。

如何提高鋼鐵企業余熱資源的利用率，挖掘余熱回收潛力？鋼鐵廠余熱回收利用的潛力

提高鋼鐵企業的余熱資源利用率，要切實加強余熱蒸汽回收，提高余熱回收

效率，優化管網建設，更新落后的設備，推廣先進成熟技術。

干法熄焦技術是回收紅焦顯熱和改善操作環境的一項先進的節能工藝技術。其優勢在于：改善焦炭質量，減少環境污染。提高余熱資源的利用率—干熄焦(CDQ)技術

干熄焦工藝中的惰性氣體進行冷卻所產生的蒸汽在蒸汽鍋爐中進行發電時，蒸汽壓力和溫度的高低對干熄焦工藝的節能效率具有顯著的影響。高的蒸汽壓力和溫度可以使發電量增加10%左右。

在燒結工序總能耗中，有近50％的熱能以燒結機煙氣和冷卻機廢氣的顯熱形式排入大氣。

提高余熱資源的利用率—燒結低溫余熱發電技術提高余熱資源的利用率—燒結低溫余熱發電技術余熱發電能夠有效提高燒結工序的能源利用效率，平均每噸燒結礦產生的煙氣余熱回收可發電20~30kWh，推廣應用此技術將燒結礦余熱充分利用，則鋼鐵行業年可節約能源約900萬噸標準煤。能級匹配，提高效率例如：

轉爐蒸汽向真空精煉供汽技術

利用低品質轉爐蒸汽，就地取材，實現能源的梯級利用。該技術的運用節約精煉鋼工序能耗2.4kg標煤/t鋼以往主要有兩種方式：建設專供鍋爐房供應電站抽汽獲得中溫中壓蒸汽

提高余熱資源的利用率

—推廣轉爐蒸汽向真空精煉供汽技術

某鋼廠建設有6座180t煉鋼轉爐和1座180t脫磷轉爐，轉爐產汽取代了電廠抽汽，1.6MPa的飽和蒸汽經過熱處理供應5套RH真空精煉生產用汽，為企業每年節約3000萬的運行費用。

提高余熱資源的利用率

—推廣轉爐蒸汽向真空精煉供汽技術

當然，新技術的變革和應用幾乎都伴隨著現有落后設備的改造以及新開發產品的應用。提高余熱資源的利用率—發展蓄熱技術

為了充分利用冶煉爐間斷式余熱回收產生的蒸汽，相應配套建設蓄熱系統和調節系統。

某鋼廠建設有6座180t煉鋼轉爐和1座180t脫磷轉爐，先后配6臺94m3和6臺150m3臥式圓筒蒸汽蓄熱器，總占地約2000m2

受場地限制，這12臺蓄熱器分兩層布置在車間內鋼結構平臺上，系統十分繁雜、投資巨大。

大量采用臥式圓筒蓄熱器帶來的占地面積大的弱點越來越突出，逐漸成為影響余熱回收利用的瓶頸。

提高余熱資源的利用率—發展蓄熱技術

如何在有限的占地面積里設置足夠大的蓄熱器，使工藝余熱產生的蒸汽能夠以足夠高的壓力和溫度被蓄積起來，以適應和滿足不同用戶對蒸汽的需要呢？

如果采用2臺1000m3容積的變壓式蒸汽

球形蓄熱器的占地約為450m2（1臺占地15×15=225m2），就解決了上述鋼鐵

廠2000m2的占地問題。

提高余熱資源的利用率—發展蓄熱技術

隨著汽輪機動力設備的開發應用，飽和蒸汽發電

逐漸成為成熟可靠的技術。

提高余熱資源的利用率—推廣飽和蒸汽發電技術

轉爐汽化冷卻蒸汽和其他余熱利用裝置生產的飽和蒸汽發電，是解決剩余蒸汽放散，減少能源浪費的重要途徑。

在保證鋼鐵生產過程煤氣消耗的基礎上，剩余煤氣利用與余熱余能回收集成到發電上來，實現鋼廠副產煤氣的動態平衡，對于鋼廠進一步降低能耗是至關重要的。提高余熱資源的利用率—推廣副產煤氣發電技術 CCPP技術特點為具有較高吸熱溫度的燃氣輪機循環與具有較低平均放熱溫度的蒸汽輪機循環結合起來，熱效率高，發電效率高。在不外供熱時高達40%－45%，而常規的鍋爐蒸汽發電僅為35%左右，實現了鋼鐵廠副產煤氣高效發電。提高余熱資源的利用率—燃氣蒸汽聯合循環發電技術

要特別重視各種能源介質利用的優化集成：

對各工序各自的能量排放(二次能源)和一次能源按序組織、充分利用，提高余熱資源的利用率

——優化能源網絡，建設能源管理中心建立不同作業條件下的經濟運行模式和能源產耗模型，利用現代能源中心，實時調整，在線調度，就可最大程度實現合理用能和保持均衡的用能狀態。轉爐煙氣干法布袋除塵與全余熱回收技術

該技術從根本上改變現有轉爐煤氣OG法和LT法除塵工藝（引進），是真正意義上的干法除塵。轉爐煤氣回收利用采用全干法除塵技術后，煙氣溫度由余熱鍋爐換熱降至200℃以下，經布袋除塵器可直接將粉塵濃度降至10mg/Nm3以下。

采用該技術每噸鋼較傳統濕法（OG法）可多回收10Nm3煤氣、35kg蒸汽、節約用電3.8kWh/t計。比傳統工藝（OG法）全年節約280多萬噸標煤，因此，該技術回收利用的前景很好，且設備均國產化，降低投資，在未來的5~10年間可望推廣。提高余熱資源的利用率——開發新技術

高爐熔渣余熱利用技術

爐渣熱能回收率不足10%，已應用部分主要用于冬季取暖，90%以上的熱能白白浪費。按全國年產鐵5億多噸，渣鐵比300kg/t鐵計算，全國一年產出的高爐渣達1.5億噸，按每噸爐渣的熱晗1800MJ/t，折合標煤60kg/t計算，全年爐渣帶走的熱量等價于標準煤900多萬噸。因此，開展爐渣顯熱回收與推廣應用技術對鋼鐵企業的節能減排，對我國可持續發展有著重要的意義。提高余熱資源的利用率——開發新技術

鋼鐵企業以蒸汽為載體的能源輸送方式，存在著不穩定、衰變快、能效低、用能不匹配等固有特點。本著高質高用、等效替代、耦合集成、系統能效的能源優化原則，轉變視角，更新觀念，創新用能新模式，開發用能新技術，構造用能新機制。五、余熱蒸汽回收利用的發展方向

（1）若有合適的熱用戶，直接利用余熱則最為經濟

如產品顯熱不經轉換直接供給下一道工序，用余熱預熱空氣和煤氣、預熱或干燥物料、生產蒸汽和熱水