冶金余热高效综合利用技术研究

645 编辑：中冶有色技术网来源：郑光军

2024-03-12 13:47:07

[摘要]目前,我国大力倡导节能减排,但在冶金工业中却有大量的余热资源被浪费掉。这是由冶金工业的产业性质决定的。冶金产业属于资源密集型产业,在生产过程中,许多工艺流程都会产生大量的热废气。据统计,在冶金的能耗构成比例中,仅有30%的热量为有效热,有9%的热量会随着炉墙等散失掉,另外61%的热量属于冶炼过程中的余热。若能高效利用这些冶金余热,不仅能有效减少污染物的排放量,改善环境状况,而且还能实现节能降耗,达到环境效益与经济效益的双重效果。本文阐述了冶金余热高效综合利用技术中的几种技术方法,并对冶金余热高效利用技术提出了展望。

[关键词]冶金余热高效综合利用回收问题

[中图分类号] TF1 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2014）-4-59-1

0前言

在冶金工业中,很多工艺流程的中间产品,例如球团竖炉、烧结机、一部分焙烧窑等设备的中间产物都是以高温热的状态产生的。这些高温热的温度大多在700℃以上。为了能进行下一道工序,一般需要将其冷却,在此过程中则会产生大量的热废气,即余热。这些余热资源十分丰富,若对其加以利用,则有利于实现冶金生产的节能降耗。

1冶金余热高效综合利用技术

目前,冶金企业纷纷响应国家节能降耗的号召,大力发展冶金余热高效综合利用技术,包括高炉炉顶煤气余压发电技术,烧结余热高效利用技术、干熄焦余热高效利用技术、饱和蒸汽发电技术、汽动鼓风技术等。这些节能减排技术对提高余热的利用效率十分有益。

1.1高炉炉顶煤气余压发电技术

高炉炉顶煤气余压发电技术（TRT）多应用于钢铁冶炼工业。此项技术的原理是将高炉炉顶煤气的余压转化成热能,从而实现发电的技术方法。TRT的发电系统又可分为湿式除尘与干式除尘两种方式。一般干式除尘方式利用煤气显热的效果更佳。

1.2烧结余热高效利用技术

在整个冶金生产过程中,烧结这一工序的能耗占总能耗的10%～15%[1]。以钢铁冶金为例,烧结工序能耗占整个钢能耗的10%左右。而烧结机烟气以及冷却机废气的显热却占烧结工序全部热量支出的一半以上,因此,烧结工序的余热资源利用潜力非常大。根据相关的检测结果显示,这些废气的温度大多处于150℃以内,但高温部分的温度可达300℃以上（仅占废气量的35%左右）,因此,烧结余热属于中低品质的热源[2]。根据用户的不同需求又可将烧结余热分为动力利用和热利用两种方式。其中,OIByDArcxJMLlJZCG5zE3qw90/r4v3K3s/5y9UNq4ZM=动力利用方式占主导地位。因为动力利用方式更能有效利用余热,使热效率达到最大化。例如,某冶金企业利用余热锅炉加热烧结冷却机中产生的大量烟气,从而产生大量的蒸汽,在蒸汽作用下推动了汽轮机的运行而实现了发电。

1.3干熄焦余热高效利用技术

干熄焦余热高效利用技术主要是利用循环氮气而使红焦熄灭的一项技术。具体来说,就是通过某些装置使循环氮气能够替换红焦和水进行换热,当焦炭熄灭时,能够回收红焦余热,然后将其转化成电能的过程。此项技术方法能有效消除湿法熄焦对环境产生的污染现象。例如,某一焦化厂的规模为100万t/a,采用干熄焦余热高效利用技术每年至少可减少10万t动力燃煤烧产生的大气污染物,这相当于减排1500t/a左右的SO2、160t/a的烟尘以及15万t/a的CO2。这对企业实现经济效益、社会效益以及环境效益都是十分有益的。

1.4饱和蒸汽发电技术

我国的中小型冶金企业中,加热炉以及烟道汽化水冷装置中产生的部分蒸汽一般只在冬季用于采暖,在其他季节一般采取对空排放的方式而白白浪费掉。而加热炉一般产汽比较稳定,转炉蒸汽则会受吹氧时间和冶炼周期的影响,因此,产生的蒸汽波动较为剧烈且不连续。饱和蒸汽发电技术的出现则能很好地解决这一难题,它能保证蒸汽在任何时段都能连续生成且平稳输出。该项技术的原理则是通过调整若干台转炉的吹氧时间,以实现蒸汽的连续生成,同时,在蒸汽口放置湿式变压蓄热器,以保证蒸汽能够稳定、连续、均匀地输出,然后经过汽水分离作用而推动汽轮机运行进行发电[3]。

1.5汽动鼓风技术

在冶金过程中,很多中小型的冶金企业除了在热风炉、冶炼等工序中利用少量高炉煤气之外,绝大部分的高炉煤气会被放散浪费掉,对环境也造成一定污染。汽动鼓风技术的出现为提高高炉煤气的利用效率带来了希望。该项技术是一种短流程利用技术,通过锅炉对富裕的高炉煤气进行燃烧,并不断加热给水以产生蒸汽,在蒸汽作用下推动汽轮机,继而带动鼓风机的转动,从而为热风炉提供氧气。因为鼓风机由汽轮机直接驱动,有效防止了输变电线路的损耗,从而有效提高了热能的利用率。不过电厂汽轮机及鼓风汽轮机的内效率对整个系统的热能利用率起决定作用。

2冶金余热高效利用技术展望

目前,冶金工业受到原材料价格上涨、环境制约等因素的影响,利润空间也不断缩小。而冶金工业的余热资源十分丰富,包括数量上和种类上都非常可观。因此,充分利用这些余热资源,实现节能减排和增加利润空间是冶金企业未来发展的有效出路。而要真正实现余热资源的高效利用,还必须不断深入挖掘余热资源的使用潜力。但从目前的情况看,高温余热利用技术较中低温余热利用技术成熟,中低温余热高效利用技术还有待进一步研究和发展。除此之外,冶金企业在未来的发展中还应注重以下方面的发展：（1）注重发展余热回收集成系统：在现有余热高效综合利用技术水平的基础上,重点发展烟气余热综合利用、转炉烟气干法除尘、高炉煤气等节能技术,努力实现循环经济运转模式,以获得经济和环境的双重收益。（2）扩大余热资源的利用价值：企业应不断开拓余热资源的利用价值,如可与政府合作,将富裕的余热资源收集起来,对城市的周边地区进行供热,实现余热资源的社会效益等。（3）大力发展冶金渣有压热闷技术：开展此项技术不仅可以提高闷渣的工作效率,而且能有效提高蒸汽的质量,从而提高余热的利用价值。

3结语

综上所述,我国的冶金工业中存在着大量的余热资源,利用潜力巨大。对这些余热资源进行合理利用,有利于冶金企业实现节能减排的目标。另外,对企业的持续发展具有积极作用。鉴于我国冶金工业中的余热高效综合利用技术的应用水平还相对较低,因此,需要不断进行技术设备的创新,并善于借鉴国外先进技术,努力提升余热资源的高效综合利用技术水平,真正走上可持续发展之路。

参考文献

[1]王利军,丁兆顺,彭新亮,姚良山.冶金余热高效综合利用技术[J].山东冶金,2012,34（01）：46-48.

[2]邓蕊.冶金工业烟气余热回收利用技术[J].科技创业家,2011（05）：244+246.

[3]徐钢,许诚,杨勇平,黄圣伟,张锴.电站锅炉余热深度利用及尾部受热面综合优化术[J].中国电机工程学报,2013,33（14）：1-8.

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