钢铁企业烧结余热利用与发电技术

钢铁企业余热资源的回收与利用摘要：本文首先分析了钢铁企业余热回收的现状，接着分析了钢铁企业余热资源的回收与利用的措施，希望能够为相关人员提供有益的参考和借鉴。

关键词：钢铁企业；余热资源；回收；利用；措施引言：当烟气从出口排出时的余热温度在100℃以下，那么将会产生大量的潜热，将这些潜热转换为热量在钢铁行业可以得到有效的应用。

类似的余热利用数不胜数，每年通过余热的利用，钢铁行业可以节约大量的蒸汽等物质，由此可见，余热回收能够有效的节约能源成本，促进钢铁行业的发展，同时也能为我国的节能减排工作做出突出贡献。

1钢铁企业余热回收的现状当前，我国的钢铁企业在进行作业的过程中主要有几种产生余热的形式，分别是高温烟气、冷却介质、炉渣、高温凝结水等。

目前，我国很多钢铁企业在进行钢铁生产的过程中都会通过对于余热的利用来进行低压蒸汽的生产，这种余热回收手段也是最基础、最广泛的余热回收利用手段。

但是，仅仅只有这一种余热利用回收手段仍然显得我国钢铁企业在进行余热回收利用的过程中没有体现其应有的技术水平，余热回收率过低，仅仅有30%左右。

这其中又以高温余热的回收利用率最高，可以达到40%以上，而低温余热的回收利用率却很少，只有1%左右。

但是如果针对世界上其他先进国家进行观察，我们能够发现先进国家的钢铁企业在进行运转的过程中，对于余热的回收利用率往往非常高，普遍在85%以上甚至90%以上。

由此可见，当前我国在钢铁企业余热回收方面仍然处于初级阶段。

2钢铁企业余热资源的回收与利用的措施2.1烧结环冷系统余热回收利用在钢铁生产的烧结工序中，烧结矿在经过环冷机冷却时，会产生大量温度较高的热烟气，如果这部分烟气直接排入大气，不仅会造成较大的能源损失，还会对大气造成严重污染。

烧结工序的能耗仅次于炼钢工序，约占总能耗的9%-15%，所以对烧结环冷机中的余热进行回收利用具有很大的节能空间，并且可产生较大的经济效益。

在烧结机生产线中都会配备相应的环冷机，对于烧结矿经过环冷机时产生的高温烟气可以采用两种余热回收利用措施。

河北省武安市裕华钢铁有限公司余热余压利用及高炉煤气发电项目河北省财政厅一、项目概要1.项目简介无论是谁，看到那样巨大的一炉滚滚钢水出炉，而仅需两个工人过去操作，都会对现代化的钢铁企业叹为观止。

裕华钢铁有限公司是河北省重点“百强企业”以及“中国500强”，其树立的“打造精品基地，建设绿色钢企”的发展理念，令其发展长时间处于同行业上游。

裕华公司率先将钢铁制造流程由“资源—产品—废物”的单向直线型，转变为“资源—产品—再生资源”的圆周循环型，使钢铁企业既是钢铁产品的制造者，又是清洁能源的转换者和社会废弃物的耗用者。

因为其先进的发展理念以及高效的生产模式，在其发展的关键时刻，清洁基金给予了有力支持。

武安市裕华钢铁有限公司余热余压利用及高炉煤气发电项目，地点位于裕华公司现有厂区内。

主要建设2×20t/h烧结余热锅炉+1×10MW补气式汽轮发电机组；2×75t/h中温中压纯燃煤气锅炉+2×15MW凝气式汽轮发电机组；1×4.5MW高炉煤气余压能量回收发电装置（TRT）及其配套设施。

项目总投资19,493万元，在2011年该公司获得了6,000万元的清洁发展委托贷款。

2011年8月初，2座15MW高炉煤气发电项目、4.5MW高炉余压TRT发电机组相继完工，并且顺利发电，2012年6月，10MW高炉煤气余热发电项目投产。

根据已投产项目发电情况看，2013年度至2015年度项目合计发电112,140万kWh，实际减排108.30万吨二氧化碳当量、减排煤气65.55亿立方米、二氧化硫32,808吨、氮氧化物15,954吨；该项目合计实现总产值7.35亿元，实现利税1.70亿元，经济效益、社会效益、环境效益十分明显。

15MW 高炉煤气发电主厂房 4.5MW TRT 发电机组10MW 余热发电主厂房 10MW 余热发电机组2. 业主简介武安市裕华钢铁有限公司是一家大型民营钢铁企业，位于河北省武安市上团城乡崇义四街村北，是河北省重点钢铁企业，中国钢铁协会会员单位，河北省冶金行业协会常务理事单位，2013年经过工信部评审，被《工信部（2014）1号公告》认定为“国家钢铁规范管理企业”。

一、钢铁工艺流程废热的定义与分类钢铁工业是重点的耗能大户，其总能耗约占总能耗的15%左右，钢铁生产工艺流程长、工序多，且主要以高温冶炼、加工为主，生产过程中产生大量余热能源，详见下表所示。

各种余热资源约占全部生产能耗的68%，这说明在目前钢铁生产过程中，2/3以上的能量是以废气、废渣和产品余热形式被消耗。

钢铁流程中的余热按照余热资源的品种分类，如下表：钢铁各流程中均有不同品质的废热产生，各废热来源如下：二、钢铁工艺流程废热利用技术现状（一）常规废热利用方式钢铁流程的废热利用中，废热回收发电是经济性比较高的一种废热回收方式，因此钢铁行业的废热回收主要以废热回收发电方式为主，在余热发电技术的研发应用方面，与发达国家钢铁工业相比，我们钢铁行业的余热发电技术起步较晚。

目前，钢铁工业余热发电主要有以下几种方式，一是利用焦化、烧结工序烟气余热换热产生过热蒸汽发电；二是利用炼钢、轧钢工序烟气余热换热产生饱和蒸汽发电；第三种是煤气-蒸汽联合循环发电。

另外目前有人提出利用高炉的冲渣热水余热进行ORC发电，此技术目前尚在论证中，市场未有应用案例。

1、过热蒸汽发电（1）干熄焦余热发电炼焦生产中，高温红焦冷却有两种熄焦工艺：一种是传统的采用水熄灭炽热红焦的工艺，简称湿熄焦，另一种是采用循环惰性气体与红焦进行热交换冷却焦炭，简称干熄焦。

干熄焦余热发电技术是指利用与红焦热交换产生的高温烟气驱动汽轮发电机组进行发电，其主要工艺流程为：焦炉生产出来的约1000℃赤热焦炭运送入干熄炉，在冷却室内与循环风机鼓入的冷惰性气体进行热交换。

惰性气体吸收红焦的显热，温度上升至800℃左右，经余热锅炉生产中高压过热蒸汽，驱动汽轮发电机组发电，同时汽轮机还可产生低压蒸汽用于供热。

随着干熄焦技术所产生的社会和节能环保效益得到普遍认可，干熄焦余热发电技术也得到了国内钢铁企业越来越广泛的应用。

该项发电技术已十分成熟，目前的发展趋势集中在进一步提高余热的回收利用效率上，正逐步由传统的小型中压参数系统向系列化、大型化、高参数发展。

第11卷第5期中国水运V ol.11N o.52011年5月Chi na W at er Trans port M ay 2011收稿日期：33作者简介：朱飞（）男，武汉都市环保工程技术股份有限公司工程师。

钢铁厂烧结冷却机低温余热发电技术开发及应用朱飞（武汉都市环保工程技术股份有限公司，湖北武汉430071）摘要：烧结冷却机低温余热发电技术是利用烧结冷却机中低温的废气通过余热锅炉产生低品位蒸汽，来推动汽轮机组做功发电。

文中对烧结冷却机纯低温余热发电热力工艺系统、热力参数、锅炉与烧结冷却机间烟气系统、烧结冷却机烟气罩的漏风改进等特点及发电能力进行了探讨、分析、比较，通过工程实例，为合理选择余热发电技术及提高发电能力提供参考。

关键词：烧结冷却机；低温余热发电；双压系统；烟气再循环；烟气罩中图分类号：TP273文献标识码：A 文章编号：1006-7973（2011）05-0076-03一、前言在钢铁生产过程中，烧结工序的能耗约占总能耗的10％，仅次于炼铁工序，位居第二。

在烧结工序总能耗中，有近50％的热能以烧结机烟气和冷却机废气的显热形式排入大气。

由于烧结冷却机废气的温度不高，以往人们对这部分热能的回收利用重视不够，但实际上烧结冷却机废气数量大，可供回收的热量也大。

烧结冷却机低温余热发电技术是利用烧结冷却机中低温的废气通过余热锅炉产生低品位蒸汽，来推动汽轮机组做功发电。

其与火电发电相比，不需要消耗一次能源，不产生额外的废气、废渣、粉尘和其它有害气体。

它是当前工业企业节能和环保要求下的必然趋势和产物，具有充分利用低温废气以达到变废为宝，净化环境的目的，是一项一举两得的资源综合利用工程项目。

近年来，随着国家树立科学发展观、大力发展循环经济，国内钢铁、水泥生产线等纯低温余热发电技术得到蓬勃发展，多家科研院所积极进行余热发电技术研究、建设纯余热电站工程，使得余热发电技术日臻完善。

不同工程的不同热力系统，为用户提供了多种选择。

烧结厂余热利用技术简介1. 引言烧结是一种将粉煤灰、石灰石或其它成分相似的原料通过加热使之部分熔化，然后回结固化成块状的冶金过程。

这个过程产生的高温烟气和废热在烧结厂通常都被排放到大气中。

然而，随着对能源资源的需求和环境保护意识的增强，如何有效利用烧结厂的余热已成为研究和开发的重点。

本文将简要介绍几种常见的烧结厂余热利用技术，并分析其优点和局限性。

2. 烧结厂余热利用技术2.1 热交换器技术热交换器技术是一种常见的烧结厂余热利用技术。

热交换器可以将高温烟气中的热能传递给废水、蒸汽或其他介质，以实现能量的回收和利用。

热交换器通常包括换热管道和换热器设备。

热交换器技术的优点在于可以提供连续的热能供应，并减少对外部能源的需求。

然而，此技术的局限性在于热交换器设备的成本较高，维护困难，并且对脏污、腐蚀性介质敏感。

2.2 ORC技术ORC技术（有机朗肯循环）是一种将烧结厂余热转化为电力的技术。

ORC系统通过将高温烟气中的热能转移到有机工质中，然后通过有机工质的蒸汽驱动涡轮发电机产生电力。

与传统蒸汽发电系统相比，ORC技术可以在较低的温度下工作，提高了热能转化的效率。

此外，ORC技术还可以通过调整有机工质的选用来适应不同温度下的余热利用。

然而，该技术需要较高的初投资成本，并且对有机工质的选择和运行维护要求较高。

2.3 废热蒸汽利用技术废热蒸汽利用技术是一种将烧结厂余热转化为蒸汽以供其他生产过程使用的技术。

在烧结厂中，产生的高温烟气可以通过余热锅炉将废热转化为蒸汽，然后再将蒸汽输送到其他工序中进行能量回收。

废热蒸汽利用技术可以减少对外部能源的需求，并提高能源利用效率。

然而，该技术的缺点在于需要较大的设备投资，且对蒸汽管道的要求较高。

3. 总结烧结厂余热利用技术是一种重要的能源回收利用手段，可以减少环境污染，降低能源消耗，提高能源利用效率。

本文介绍了几种常见的烧结厂余热利用技术，并分析了它们的优点和局限性。

无论是热交换器技术、ORC技术还是废热蒸汽利用技术，都需要根据具体的烧结厂情况和需求来选择和应用。

热力学循环在工业生产过程优化与节能减排中的应用案例分析引言：在当代工业生产中，能源的高效利用和减少碳排放已成为全球关注的焦点。

热力学循环作为一种优化工业生产过程、实现节能减排的重要工具，正得到越来越广泛的应用。

本文将通过分析几个实际案例，探讨热力学循环在工业生产中的应用及其效果。

案例一：化工厂废热回收利用某化工厂生产过程中产生大量的废热，原本这些废热直接排放到大气中，造成了能源的浪费和环境的污染。

为了充分利用这些废热资源，该厂引入了热力学循环技术，将废热回收利用。

具体实施方案是将废热通过换热器进行回收，然后用于加热水或其他生产过程。

经过改造后，该厂每年节约能源达到了数百吨标准煤，并且减少了大量的二氧化碳排放。

案例二：发电厂余热发电在传统的火力发电厂中，大量的热能通过冷却系统散失，造成了能源的大量浪费。

为了提高能源利用效率，某发电厂引入了热力学循环技术，利用余热进行发电。

通过在烟气冷凝器中设置热交换器，将高温烟气中的热能传递给工质，再通过蒸汽轮机发电。

这种方式不仅提高了发电效率，还减少了大量的二氧化碳排放，为环境保护作出了贡献。

案例三：钢铁行业烧结废气利用钢铁行业是能源消耗较大、碳排放较高的行业之一。

某钢铁企业在生产过程中产生了大量的烧结废气，原本这些废气直接排放到大气中，不仅造成了能源的浪费，还对环境造成了严重的污染。

为了解决这一问题，该企业引入了热力学循环技术，将烧结废气中的热能回收利用。

通过热交换器将废气中的热能传递给工质，再用于加热水或其他生产过程。

这种方式不仅提高了能源利用效率，还减少了大量的碳排放，达到了节能减排的目的。

结论：热力学循环在工业生产过程中的应用案例分析表明，通过合理利用废热、余热等能源资源，可以实现能源的高效利用和减少碳排放的目标。

在工业生产中，通过引入热力学循环技术，可以将废热、余热等能源资源回收利用，提高能源利用效率，减少碳排放，实现节能减排。

这不仅对企业的经济效益有着积极的影响，还有助于保护环境、推动可持续发展。

科技成果——烧结过程余热资源高效回收与利用技术所属行业钢铁技术开发单位东北大学、鞍山钢铁集团公司适用范围钢铁企业成果简介高效回收与利用烧结过程余热资源是降低烧结工序能耗的主要措施之一。

通过调节冷却机的冷却风量和料层厚度、降低烧结和冷却系统漏风率等措施实现烧结矿产品显热和烧结烟气显热的高效回收，然后将回收得到的余热梯级利用于：将温度较高的余热用于动力回收，即将温度较高的冷却废气（与热烧结矿进行热量交换后的冷却空气）和烧结烟气通入余热锅炉，再将余热锅炉产生的蒸汽通入汽机发电机组发电；将温度居中或较低的余热直接热回收，即将温度居中或较低的冷却废气和烧结烟气用于点火助燃、热风烧结和烧结混合料干燥等直接热回收。

关键技术（1）烧结矿“取热”技术；（2）烧结烟气显热利用技术；（3）烧结系统漏风控制技术；（4）冷却系统漏风控制技术；（5）余热锅炉国产化装备。

主要技术指标1、冷却废气60-70万m3/h；340℃-400℃60-70万m3/h；250℃-340℃2、烧结烟气用于热回收部分20万m3/h；260℃；SO2400mg/m3以下；O216%以上3、吨矿发电量15-20kWh技术水平1、该技术被列入“十一五”国家高技术研究发展计划（863计划），并获得目标导向类项目资助（承担单位：东北大学和鞍山钢铁集团公司）；2、该技术被列入2008年国家发改委科技重大专项（承担单位：鞍山钢铁集团公司和东北大学）；3、获得国家发明专利1项（2010年11月接到授权通知），申报国家发明专利1项；4、该技术被列入国家重点节能技术推广目录（第一批）。

典型案例该技术在国家863计划和国家发改委科技重大专项资助下，目前得以在鞍钢某360m2大型烧结机上逐步实施。

以该技术为核心的工程项目投资约为13000-15000万元（包括动力回收与直接热回收，不包括烧结-环冷系统本身）。

项目计划明年中期完成。

项目实施后，其技术指标处于国内领先水平，预计：吨矿发电量15-20kWh，年发电0.4-0.7亿kWh；降低烧结工序能耗3-5kgce，年节约1.2-1.9万tce；减排颗粒物20%，降低脱硫负荷30%-40%。

科技成果——烧结余热能量回收驱动技术（SHRT技术）适用范围钢铁行业冶金行业余压余热能量回收行业现状冶金流程的烧结工序能耗约占吨钢能耗的10%以上，冷却机排出的废气带走的热量，其热能大约为烧结矿烧成系统热耗量的35%，烧结工序能耗约占冶金总能耗的12%，是仅次于炼铁的第二大耗能工序。

在钢铁企业烧结流程中，烧结主抽风机容量占到总装机容量的30%-50%。

由于烧结生产中部分附属设备运转率低，且选择的电机容量偏大，主抽风机耗电量占到50%-70%。

同时，我国烧结工序余热利用率还不足30%，与发达国家相比差距非常大，每吨烧结矿的平均能耗要高20kgce。

目前该技术可实现节能量6万tce/a，减排约16万tCO2/a。

成果简介1、技术原理将烧结余热能量回收发电技术与电动机拖动的烧结主抽风机驱动系统集成配置，使得烧结余热汽轮机、烧结主抽风机以及同步电动机同轴串联布置，形成烧结余热与烧结主抽风机能量回收三机组（SHRT）。

2、关键技术（1）烧结余热产生的废热通过余热锅炉产生蒸汽，再通过汽轮机转换为机械能，直接作用在轴系上，与电动机同轴驱动烧结主抽风机，提高能源利用效率；（2）机组采用大型变速离合器，能够使烧结汽轮机与机组实现在线啮合、在线脱开。

主要关键技术包括三机联合机组软件设计及组态、轴系稳定性计算等。

3、工艺流程一般烧结厂烧结烟气平均温度≤150℃，机尾温度达300-400℃。

烧结机尾风箱及冷却机密闭段的烟气除尘后，加热余热锅炉以回收低品位余热，产生过热蒸汽推动汽轮机做功，汽轮机通过变速离合器与双出轴驱动的烧结主抽风机连接，烧结主抽风机的另一侧与同步电动机连接。

机组中余热汽轮机及同步电动同轴驱动烧结主抽风机做功，降低电机电流从而达到节能的目的。

主要技术指标烧结环冷系统：220m2；配套余热回收汽轮机：5000kW；烧结主抽风机：SJ22000；电机：8000kW，余能利用效率提高5%。

技术水平该技术已获得2项目实用新型专利。

烧结机余热发电技术一.概述余热发电是利用强制循环余热锅炉回收废气余热，生产中压饱和蒸汽，配套饱和蒸汽汽轮机组，发电机组抽汽供热，实现供热、电联产，最大限度提高余热蒸汽利用效率。

而对于烧结机余热发电来说是通过钢厂烧结机所产生的冶炼烟气余热强制循环余热锅炉回收利用，生产中压饱和蒸汽，配套饱和蒸汽轮机组，抽取供热发电。

通过对烧结机烟气的回收利用，一方面减少了对大气环境的污染（主要是二氧化碳，一氧化碳），另一方面，从某种程度上也节约了生产成本。

其所产生的蒸汽可进行对外供热，电联产，节省了企业的生产成本，也迎合当今社会节能减排的主题。

二.工艺原理1.烟气循环：烧结机所产生的烟气分为高低烟温段，共同进入余热锅炉烟道口，并且通过高功率循环风机强制其烟气循环，加热其中低压汽包，产生蒸汽。

当高低段烟道阀门打开时，烟气就进入锅炉烟道口，同时1#，2#烟囱也随之关闭，旁路烟关闭，补冷风口根据烟气温度自行调节其开度。

1#和2#环冷机的出口电动阀打开，循环风机的风流将进入环冷机内，代替环冷风机的风流，使得烧结工序能正常运行。

在此工序中循环风机是主体，因此循环风机的效率直接影响到烧结和锅炉蒸汽产生的效率，进一步影响发电效率。

2.中压水循环：中压锅筒给水是来自汽机房凝结水经过低压除氧器处理后，由中压给水泵打入中压锅筒。

中压给水调节中最为重要的是给水三冲量调节，其调节方式是通过汽包水位，给水流量，主蒸汽流量。

给水三冲量调节中，给水流量的准确度直接影响到调节的准确和稳定度。

因此要进行三冲量的调节，给水流量和蒸汽流量以及水位的校验非常重要。

当主蒸汽温度达到一定值（主要由进入汽机的蒸汽温度决定）时，需要打开减温水调节阀来冷却中压减温汽，降低蒸汽温度，符合进入汽机蒸汽温度的要求。

“十二五”期间，钢铁工业之路如何走？在总结了一些相关领域专家及领导人关于今后钢铁工业等高耗能工业的节能减排之路的观点后，黄导为我国钢铁工业在“十二五”这五年期间余热发电之路提出了一些意见和建议。

根据钢铁工业“十二五”发展战略建议，黄导强调，要充分发挥调动各科研院所的力量，共同讨论研究重点问题；开展钢铁产业结构调整、节能减排调研工作，并通过书面函调和研究单位实地了解相结合，对节能和环保分别形成了一些调研报告成果。

此外，他也分析了钢铁企业余热资源高效合理利用提高能效的技术措施，钢铁工业余热能源利用相对成熟技术和难点技术。

烧结余热发电存在的问题在对重点钢铁工业烧结余热发电进行调研后，黄导总结出了烧结余热发电技术应用中存在的主要问题：1.汽机运行不稳定，额定发电量不达产实际运行中多数烧结余热发电机组中蒸汽参数较低，不能满足汽轮机要求，同时实施过程中部分钢铁企业应用“多炉单机”的模式更加加重此种现象的发生。

上述原因使得实际运行的发电量与设计的发电量数值差距在20%~30%以上。

2.废气温度波动大烧结生产中,随着烧结矿在烧结机上的烧成情况不同,其冷却过程中产生的废气温度也不同。

实际运行中余热回收段废气温度最高能达到500 ℃,最低时只有300 ℃左右。

大范围的温度波动给利用烧结余热发电带来了很大的困难。

3.烧结余热的热源连续性难以保证蒸汽发电是要求工质达到设计的温度、压力、流量并且要求运行稳定，波动范围要小，才能保证发电生产的正常安全。

在烧结生产中由于设备运行的不稳定性,短时间的停机很难避免,烧结矿物流的中断是经常出现的情况,所以烧结余热热源的连续性难以保证。

4.投资回收期较长烧结余热发电靠蒸汽推动汽轮机带动发电机发电，而余热锅炉产生蒸汽需要回收大量的烟气余热，为了维持发电系统烟气的流速和流量，多数发电系统都采用引风或回风的设计思路，系统自身的耗电量也比较大，有的系统自耗电达到设计发电量的30%以上，影响烧结余热发电的经济效益，并延长了投资回报的时限。