冶金行业废气余热利用的现状

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冶金行业废气余热利用的现状

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4　我国几个大型冶金企业废气余热利用的情况

　　(1)宝山钢铁公司
　　宝钢的能源消耗在全国重点钢铁企业中是最低的，目前余能余热回收率约在45%左右，已跨入世界能耗的一流水平行列。烧结工艺中，一期工程一号烧结机采用环冷机热风预热煤气装置，将环冷机产生的部分废气用作点火炉和保温炉的助燃风，以降低焦炉煤气的消耗量。二号烧结机投产后，自行开发了主排风烟气废热和环冷机烧结矿显热回收装置，与余热锅炉连接产生蒸汽，参与全厂蒸汽平衡。该装置每小时能生产过热蒸汽56.6～80.2t，即每吨烧结矿能产汽90.5～128.3kg。高炉工艺中，三座高炉全部采用炉顶余压回收发电装置，产生电力并入全厂供配电网络。热风炉烟气废热的回收利用主要是预热热风炉燃烧需用的煤气或空气，1号高炉热风炉采用了水媒式余热回收装置；2号和3号高炉采用了热管式余热回收装置。转炉工艺中，三座大型300t转炉配置了煤气回收装置，回收率为每吨钢95～100m3，达到世界先进水平，并实现了转炉工序负能炼钢。轧钢系统的各种加热炉都带有预热空气装置，钢管环形加热炉还设有烟气余热锅炉，产生的蒸汽并入内部管网。1985年宝钢一期工程投产以来，已先后有3座300t转炉采用OG法对转炉煤气进行净化回收。1994年，宝钢又引进奥钢联“LT法”用于两座250t转炉。1997年转炉煤气的回收率已超过103.7m3/t钢，达到世界先进水平。
　　(2)武汉钢铁公司
　　经过多年的努力，目前烟气余热的回收利用率约为25%。已利用的基本集中在600℃以上的高温烟气(已回收利用了42%)，中低温烟气的余热仅回收利用了不到3%。其中高温余热中又以转炉烟气为主，占已回收利用的高温余热总量的62%〔11〕。武钢采用了烧结冷却机排烟余热回收技术及炉顶煤气余压发电技术。1995年，武钢5号高炉发电量达31.8kWh/t铁，比宝钢低4.68kWh/t铁，而目前先进水平已达40kWh/t铁。1992年，武钢新建的5号高炉采用了分离式热管换热器技术对热风炉燃烧用高炉煤气和助燃空气进行双预热，在只烧低发热值的高炉煤气的情况下仍取得了高风温操作的业绩：1997年1～6月平均风温达1150℃，高炉可降低焦比8kg/t〔12〕。武钢第二炼钢厂从1985年开始回收转炉煤气，吨钢回收量由初期的12m3增加到1994年的70m3。目前，转炉煤气的回收率达到86%。武钢第三炼钢厂转炉煤气回收系统于1997年投入运行，几个月后即创下武钢转炉煤气回收的最高纪录，吨钢回收量达到96.87m3/t〔13〕。该系统采用新型的全汽化冷却结构，系统操作与转炉吹炼过程实现全自动控制和安全联锁，具有90年代世界先进水平。武钢现有轧钢用高温加热炉10座，只有4座采用了汽化冷却技术，纯利用烟气余热的余热锅炉基本上没有。
　　(3)鞍山钢铁公司
　　鞍钢作为大型钢铁联合企业，1988年余热资源回收率达30.94%。据1989年统计，鞍钢共有余热回收装置：余热锅炉21台，额定蒸汽量400t/h；空气换热器67台，预热风温100～400℃；煤气换热器5台，预热温度200℃左右；若干个自身预热烧嘴、汽化冷却及冷却水余热利用装置等。截止到1992年，鞍钢新烧结分厂的全部冷却废气的余热都得到回收利用，其技术达到世界先进水平：环冷机一段(中温)废气用于余热锅炉生产蒸汽，每小时产汽7～10t；环冷机二段(低温)废气分别用于循环烧结和代替天然气解冻原料，前者可降低固体燃料消耗10%～15%，后者每年节省600万m3天然气。1997年，鞍山热能院在鞍钢烧结厂三烧车间改造工程中为1号和4号烧结带冷机设计并安装了翅片管式余热锅炉，获得的过热蒸汽温度为160～250℃，过热蒸汽压力为0.3～0.7MPa，产汽量达到2.8～5.5t/h。1995年，鞍钢10号高炉进行了用纯高炉煤气通过自身预热工艺获得1200℃高风温的工业试验，证实：利用低热值高炉煤气，在助燃空气预热到600℃、煤气预热到150℃的情况下可获得1200℃的高风温〔14〕。
　　(4)马鞍山钢铁公司
　　目前，马钢余热的回收利用率达到61.6%，共有余热回收装置53台(套)，其中空气、煤气预热器23台、余热锅炉11台、煤气柜3座、余能发电机组5套、汽化冷却器3台。马钢焦化厂建成两台1500kW蒸汽背压发电机组，年发电1000万kWh；炼铁厂普遍采用热管换热器回收高炉热风炉烟气来预热空气和煤气，助燃空气预热到190℃，煤气预热到147℃，使热风炉效率达到82%，高炉的综合焦比下降12kg/t铁，高炉的利用系数提高到2.36t/(m3.d)。第三炼钢厂近期将对转炉煤气净化回收系统进行改造，主要内容包括：改进活动烟罩及其控制装置；增设CO、O2在线连续检测设施；改三通水封阀为钟罩式水封阀；采用威金斯型干式柜代替现有的湿式柜，柜后设电除尘；转炉煤气在3号加压站机前混合并网等。第二轧钢厂于1989年对加热炉烟气余热回收系统进行了改造，用密封性好的新型调节烟阀代替烟道闸板；采用四行程逆流式带插件的高效管式换热器；热风管道内绝热，并用JQR全热风烧嘴代替原有的烧嘴。第三轧钢厂为解决使用换热器给烟气排放带来的困难，在余热锅炉后加设引风机，增加排烟抽力。

5　存在的主要问题

　　(1)高温废气余热的利用情况较好，而中低温废气余热的回收利用率较低。各企业一般只回收利用了烟气温度较高的部分，如用它来预热助燃空气，而通过空气预热器后约400～500℃的中温烟气则大部分企业没有加以利用，至于温度更低的如300℃以下的低温烟气更谈不上充分利用。而国外对于200℃以下的低温烟气余热，已有研究利用其集中供暖及制冷。
　　(2)各企业废气余热回收利用水平参差不齐，相差悬殊。以高炉煤气的放散率为例，1995年国内18个重点冶金企业高炉煤气平均放散率在11.99%左右，其中放散率6%以下的企业只有鞍钢、重钢、湘钢三个企业；包钢、武钢等12家企业的放散率为6.36%～20.44%；宣钢、上钢一厂、唐钢三家企业的放散率高达22.35%～25.78%。38家地方骨干冶金企业中，仅有略阳钢铁厂、张店钢铁厂等5家企业的高炉煤气放散率在7%以下；20家冶金企业放散率在7.01%～20.58%；13家冶金企业放散率在21%以上，其中成都钢铁厂、通化钢铁公司放散率高达45%左右，新疆钢铁公司放散率竟高达60%左右〔15〕。
　　(3)废气余热回收利用设备陈旧。根据80年代末对冶金部所属117家冶金企业余热资源情况的调查结果，我国钢铁工业余热回收利用的大方向是正确的(回收后用于生产的占70%，用于生活的占30%)，但热回收率低，回收设备比较落后，109家企业使用的余热回收利用设备有几十种，其中使用较多的有：管式换热器142台、余热锅炉102台、片状管换热器74台、辐射式换热器62台、余热锅炉-换热器联合装置52台、热管换热器21台、喷流式换热器16台，汽化冷却装置133套〔16〕。
　　(4)废气余热回收利用的领域比较窄，回收的热量都是用来制热(产生热风、热煤气、蒸汽或热水等)，很少涉及制冷。特别是夏季剩余蒸汽多，用于制冷能节约更多的能量，其意义十分重大。由于溴化锂制冷机只需要0.6MPa以下的低压蒸汽或热水，因而热源广泛，尤其适合冶金企业采用〔17〕。石家庄钢铁厂等企业已开始着手利用余热进行溴化锂制冷的工作，它将给冶金企业的节能工作带来新的生机。此外，许多冶金企业还有一种高品位的热能资源没有得到重视，那就是自备锅炉(包括余热锅炉)所产生的压力不低于1.28MPa的过热或饱和蒸汽。由于热用户所要求的蒸汽大多是0.2～0.3MPa的饱和蒸汽，如果直接把高品位的蒸汽供给热用户，就浪费了本来可以用于发电的热能。利用供热蒸汽余压发电实行热电联产是钢铁厂的一种新的节能方法〔18〕。

6　结束语

　　我国钢铁工业余热资源丰富，回收利用的潜力很大，但“七五”后期以来乃至整个“八五”期间，节能工作进展缓慢。“八五”以来，能源涨价幅度加大，能源费用在产品成本中的比重不断增加，长期卖方市场的格局被打破，市场竞争的形势要求企业寻求降低生产成本的措施，节能这一重要观念在经过一段低谷中的徘徊之后已重新被提到议事日程上来。节能降耗已成为冶金企业实现两个根本转变、提高竞争力的重要途径。相信未来的21世纪，我国钢铁工业的废气余热利用会有较大的进展。