日本钢铁厂炼焦工序的余热回收技术

近年日本炼铁工序的节能环保技术简介日本在钢铁发展达到顶峰的上世纪70年代，曾拥有高炉~70座，年炼铁能力~1.1亿t。

石油危机以后从节能的角度出发，对小型落后的高炉采取了大幅度关停的措施，到1995年仅保留高炉31台。

最为突出的是新日铁釜山厂，由钢铁联合企业变为只剩1个线材工厂并依靠外部供坯生产的钢铁厂；广烟厂和堺厂由于高炉关停后只有靠转炉吹氧喷煤熔化废钢铁炼钢。

对保留生产的高炉也全面实施了节能环保技术，如高炉顶压发电、热风炉利用余热提高风温、烧结机利用余热发电以及用喷煤粉全部代替了喷油，并达到了100kg/t以上的水平，这些措施均对能耗达到国际先进水平作出了很大的贡献。

同时在含铁粉尘用于烧结机配料和高炉渣用于水泥等方面也进步很快，1995年的利用率已达到96%左右。

1995年以后为了贯彻“世界21世纪议程”中提出的可持续发展方针以及以减排CO2为中心的节能环保企业2010年志愿计划，除了开展高炉喷吹废塑料代煤和开发直接还原铁技术以合理利用资源和能源外，还利用90年代后期钢铁需求疲软导致高炉低利用系数生产的有利时机，大力开发扩大喷吹煤粉以代焦炭而降低成本的技术，部分高炉月度喷煤比高达254~266kg/t铁，具体情况如表1所示。

表1 日本喷煤比较高的高炉各项指标由此，在1998年和1999年，日本全国喷煤比也创造了129.5kg/t和132.9kg/t的历史新纪录。

2000年以后随着钢产量和生铁产量的上升而高炉又减少了3座（中山制钢关停2×850m3高炉和JFE钢铁千叶分厂关停2000m3高炉），由于利用系数的提高，喷煤比开始略有下降，具体见表2。

表2 近年日本高炉产量和燃比指标的变化由于高炉开工座数由2001年之前的31座和平均炉容3800m3，减少为2005年的28座，加上不少高炉大修扩容，2005年平均单炉容积为4004m3，最大炉容为5775m3。

2005年全国的平均利用系数为2.03。

日本低成本和环境友好型炼焦新技术的进展（上）近年来，钢铁企业为降低生产成本，以及应对环保要求日益严格的形势，纷纷把研发的重点集中在原燃料新技术的开发方面。

焦炭质量好坏对高炉炼铁生产起着至关重要的作用，同时炼焦工序是钢铁企业控制污染物排放的关键环节之一。

因此，低成本和环境友好型炼焦新技术的开发成为人们关注的重点。

本文对日本新近研发的新一代SCOPE 21炼焦技术，全部使用弱、非黏结煤生产焦炭技术，以及高反应性焦炭生产技术进行了阐述，重点介绍了这3种技术的研发背景、特点和目前的研究状况以及工业化应用情况。

这3种技术的开发对于提高弱、非黏结煤的用量，降低生产成本都具有十分重大的意义。

日本在开发低成本和环境友好型炼焦新技术方面一直走在世界前列，其炼焦新技术的研发主要集中在两个方面：一是在保证焦炭质情况下，加大廉价煤的使用量，主要是扩大非黏结煤或者弱黏结煤的用量；二是减少污染物排放。

1 日本典型的低成本和环境友好型炼焦新技术日本近年来一直致力于进行大量使用弱黏结煤技术的开发。

弱黏结煤有以下特征：由于煤在软化温度区域的熔融性指数比黏结煤低，如果单独使用，煤颗粒间的黏着会不充分；大量使用弱黏结煤时，焦炭强度会下降，无法获得优质焦炭。

因此，为了能够大量使用弱黏结煤，必须对煤进行一些预处理。

为此，日本开发了煤的新型预处理技术，其中包括煤预热技术。

一般认为焦炭是一种多孔质材料，其强度主要受以下因素的支配：基质强度、气孔率、焦炭内的龟裂和缺陷。

因此，在配加弱黏结煤的情况下，只有改善这些影响因素，才能大量配加。

煤预热炼焦技术是利用热的惰性气体将配合煤快速加热到150℃-250℃后热煤装炉的一种炼焦技术。

煤料装入炭化室后，其堆密度比湿煤高10%-15%，由于装炉煤的升温速度加快，塑性温度间隔增宽，改善了煤料的塑性，同时装炉煤的膨胀压力也增大。

该项技术适用于膨胀压力较小的高挥发分弱黏结煤。

与常规的湿煤炼焦相比，结焦时间缩短了20%-30%，散密度增大了10%-15%，焦炉生产能力提高了30%-50%。

焦炉余热回收系统及实用性分析摘要：根据我国提倡的节能减排政策，从焦炉生产的整体工艺上进行思考，结合国内外焦化企业的总体设计，论述焦炉的余热回收系统的优缺点和应用的必要性。

关键词：焦炉余热回收优缺点焦化企业在生产过程中，焦炉本体、烟气管道、成熟焦炭等产生大量可回收的热能，在国家提倡节能减排政策的大背景下，如果能高效回收利用这些能源，既能满足企业的生产和生活需要，又能够减少企业排放。

是一项利国、利企、利民的工程。

1 焦炉的余热资源焦炉的余热资源大约70%来自成熟焦炭和高温干馏产生的荒煤气，15%来自炙热的炉体，15%来自烟道废气。

由于焦炉炉体受到周围化产工艺及炼焦工艺设备的影响，因此这部分的余热资源还无法进行回收利用。

其他三部分均可进行回收利用。

2 余热资源的回收和利用2.1 荒煤气余热回收技术从焦炉炭化室经上升管逸出的650～750 ℃荒煤气带出的热量占炼焦耗热总量的32%左右。

2.1.1 上升管汽化冷却技术上升管汽化冷却技术(简称JSQ),为中国首创技术,于20世纪70年代初首先在首钢、太钢等企业的单集气管焦炉上使用。

但是有些企业不知道什么原因就放弃了这项技术，不再使用。

技术优点:投资少,使用过程中所消耗的费用低。

技术缺点:(1)回收的热量仅为荒煤气部分余热,且在上升管根部由于煤气聚冷易造成焦油析出,最终引起结石墨严重。

(2)虽然他的技术不断完善,但是其本身的管理风险还是很大的，易发生如上升管夹套内压过大或漏水等突发情况,均会对焦炉造成很大的危害。

(3)若不采用新的工艺技术匹配,回收热量产生的低压饱和蒸汽利用途径受到极大限制。

2.1.2 导热油夹套技术日本新日铁公司于1982年开发了利用导热油回收焦炉荒煤气余热的技术,并将回收的热量用于炼焦煤的干燥,形成了第一代炼焦煤调湿技术。

技术优点:安全性高,回收热量可在一定范围内精确调整,上升管结石墨现象比汽化冷却方式少。

技术缺点:(1)导热油在使用过程中难免会发生热变质现象,这样工作就无法正常运行。

焦炉输出热量的充分利用
高效回收利用在炼焦过程中产生的余热资源是资 高效回收利用在炼焦过程中产生的余热资源是资 源节约、环境友好的绿色焦化厂节能的主要方向和潜 源节约、环境友好的绿色焦化厂节能的主要方向和潜 力所在， 效率的主要途径之一。 力所在，也是提高 效率的主要途径之一。通过对炼 焦过程输入端和输出端能量流分析得出： 焦过程输入端和输出端能量流分析得出： □出炉红焦显热约占焦炉输出热的37％——CDQ 出炉红焦显热约占焦炉输出热的37％ 焦炉输出热 CDQ
日本煤炭能源中心（简称JCOAL） 日本煤炭能源中心（简称JCOAL）在焦炉旁安装 JCOAL 一个COG重整装置， 1200～1250℃高温下对COG进 一个COG重整装置，在1200～1250℃高温下对COG进 COG重整装置 高温下 行重整，生成合成气。目前已在日本三井矿山焦化 行重整，生成合成气。 厂的焦炉间台进行了一孔炭化室无催化转化技术实 厂的焦炉间台进行了一孔炭化室无催化转化技术实 验，正在建设三孔炭化室试验装置。 正在建设三孔炭化室试验装置。
上 升 管
热管换热器
750℃ 锅炉给水
用锅炉回收荒煤气热量
750℃荒煤气 750℃荒煤气
xMPa
锅
300～ 300～500℃ 荒煤气去净化车间
上 升 管
锅炉给水
用半导体温差发电回收荒煤气热量
荒煤气去净化车间 温 差 发 电 机 发 电 模 块 热 发电
焦 炉
过去用水套管回收荒煤气热量
上升管 荒煤气去净化车间 冷水 水夹 套式 上升管
1.1 回收焦炉荒煤气带出热 出热占焦炉总热量36％ 出热占焦炉总热量36％。 36 为了冷却高温的荒煤气必须喷洒大量70℃～ 为了冷却高温的荒煤气必须喷洒大量70℃～75℃ 70℃ 循环氨水， 循环氨水，高温荒煤气因循环氨水的大量蒸发而被冷 却至82℃～85℃，再经初冷器冷却至22℃～35℃， 却至82℃～85℃，再经初冷器冷却至22℃～35℃，荒 82℃ 22℃ 煤气带出热量被白白浪费。 煤气带出热量被白白浪费。 煤气在集气管冷却时所放出的热量中约有75～ 煤气在集气管冷却时所放出的热量中约有75～80 75 用于蒸发氨水、10～15％使氨水升温， ％用于蒸发氨水、10～15％使氨水升温，而集气管的 散热损失约占10％ 散热损失约占10％。 10

钢铁工业余热余能资源利用途径及回收潜力探索1、前言钢铁工业余热余能资源是指钢铁生产过程中某一工艺系统未被利用的能量，包括余热和余压。

其中余热指工艺过程中未被利用而排放到周围环境中的热能，按载热体形态的不同分为固态载体余热（如焦炭、炉渣、烧结矿、球团矿、连铸坯等）、液态载体余热（如冷却水、冷凝水等）以及气态载体余热（如高、焦、转炉煤气、废烟气、蒸汽等）三种；余压指由工艺设备排出的有一定压力的流体，按载体形态的不同分为气态余压（如高炉炉顶余压）和液态余压（如循环冷却水余压等）。

由于钢铁工业在消耗能源推动物料转变的同时会产生大量的余热余能，因此各类余热余能的有效回收利用，是钢铁工业节能降耗的重要途径。

国内钢铁工业相关研究早在20世纪80年代就已开始，最初技术人员计算了1986年我国钢铁工业的余热资源量及回收利用率，提出了余热回收利用的潜力。

随后，宝钢、本钢等钢铁企业也对余热余能回收利用进行了调查分析。

近年来，钢铁工业余热余能资源回收利用水平快速提高，为中国钢铁工业节能降耗做出巨大贡献。

2、余热余能资源及利用途径2.1 焦化工序焦化工序现阶段已回收利用的余热余能资源包括焦炭显热、焦炉煤气潜热、烟道气显热和初冷水显热。

焦炭显热主要是采用干熄焦技术回收利用产生蒸汽用于发电，目前干熄焦发电技术在国内钢铁联合企业的应用普及率已很高。

焦炉煤气热值高，是一种优质燃料，目前已得到充分利用，放散率很低，主要利用途径是供各生产用户使用，富余资源用于驱动锅炉发电。

同时，由于焦炉煤气富含氢气和甲烷，提升利用品位，将其作为化工原料生产甲醇、合成氨等化工产品及天然气资源的利用方式近年来得到了更多的关注。

烟道气显热的温度一般在250～300℃，目前主要采用余热回收设备回收蒸汽供生产、生活用户或作为煤调湿热源。

焦化初冷水显热温度一般在60～70℃，主要采用换热器回收热量用于北方地区冬季采暖。

2.2 烧结工序烧结工序现阶段已回收利用的余热余能资源包括烧结矿显热及烧结烟气显热。

钢铁工业余热回收的主要环节介绍1、铁前---烧结生产线：在烧结生产过程中，烧制好的成品，温度在500∽800℃，为了便于运输，需将其冷却至常温。

烧制好的成品的显热，在冷却的过程中，热量随热空气（300∽350℃）排放到空气中，由于此热空气的量很大，及具回收价值。

目前钢厂对烧结的余热回收已有普遍的认同，约有50%的生产线得到了应用，新建的生产线基本上都有考虑。

常规的回收是通过热管式换热器，产生0.8MPa过热蒸汽用于本生产线物料加温，多余部分并入厂内管网供其它生产使用。

此项目中，如果蒸汽用不完，可考虑建余热电站。

2、炼铁：在炼铁工艺中需要一股850∽1300℃的热风，其由独立的热风炉提供，而且热风温度越高，炼铁的成本越低（可降低焦比，提高喷煤比）。

利用热风炉自身排放的300∽400℃烟气，可提高热风的温度50∽100℃，及具经济价值。

实现的方法是：利用烟气余热将热风炉燃烧用的空气和煤气在安全范围内尽可能地加温，以提高空气和煤气的物理热，提高其燃烧温度，最后实现提高热风炉风温的目的。

目前钢厂对烧结的余热回收已有普遍的认同，约有50%的生产线得到了应用，新建的生产线基本上都有考虑。

3、焦化工序焦化工艺中得到普遍认可的技术是干熄焦技术，将焦炉的上升管（650℃）的降温获得热能。

4、转炉（炼钢）转炉生产工艺中，用于保护烟道的汽化冷却设备将产生大量的饱和蒸汽，此股蒸汽的特点是：不连续，量比较大。

5、轧钢工序在轧钢工艺中蓄热燃烧技术是一个发展趋势，我们不介入领域。

对于未实现蓄热式燃烧的轧钢炉，对其烟气可以进行余热回收，回收方式和利用热能的方式与炼钢的热风炉一样（进行双预热），只不过效益体现在节约煤气上。

目前这方面的应用也比较普及。

一般此类项目的回收期在9－12个月。

1、铁前---烧结生产线：在烧结生产过程中，烧制好的成品，温度在500∽800℃，为了便于运输，需将其冷却至常温。

烧制好的成品的显热，在冷却的过程中，热量随热空气（300∽350℃）排放到空气中，由于此热空气的量很大，及具回收价值。

钢铁厂炼焦炉上升管余热回收技术发展及应用摘要传统荒煤气冷却工艺造成大量显热流失浪费，同时消耗淡水资源带来环境压力。

在技术人员的多年努力下，上升管余热回收技术及装置已日臻成熟并得到了推广应用，创造了良好的经济和环保效益。

一、钢铁联合企业炼焦工序余热资源长流程钢铁生产工艺，高炉炼铁工序中作为还原剂的主要原料是焦炭。

用于还原铁矿石中的铁元素，生产出的生铁供给后续炼钢车间炼钢。

高炉内的化学方程式为：Fe0+C=Fe+CO。

钢铁联合企业一般自备炼焦炉系统生产焦炭满足生产需求。

焦炭由炼焦煤在炼焦炉碳化室中，隔绝空气高温干馏去除有机质、挥发分生成。

炼焦生产过程中有三种余热资源产生：红焦显热、烟道废气显热、荒煤气显热。

各自在焦炉总体热量消耗中所占比例分别为：37%、17%、36%本文讨论荒煤气显热的回收----上升管余热回收技术：二、炼焦炉上升管余热（荒煤气显热）回收的必要性红焦炭带出的显热及烟道废气显热，通过采用成熟可靠的干熄焦发电装置和烟道余热锅炉已实现有效回收利用。

但荒煤气的显热由于种种因素一直没有好的办法来回收。

传统工艺为便于后工序的煤气净化与处理，普遍的做法是:先在桥管和集气管喷洒循环氨水与荒煤气直接接触，靠循环氨水大量气化，使荒煤气急剧降温至80～85℃；降温后荒煤气在初冷器中再用冷却水间接冷却至常温。

所得到的效果是:荒煤气被冷却，其中所夹带的粉尘被清洗除去，绝大部分焦油蒸汽冷凝、萘凝华(并溶于焦油)而被脱除，为煤气的输送、深度净化和化学产品回收创造了较好的条件。

上述过程对荒煤气的冷却和初步净化而言是高效的，但在热力学上却是不完善的。

第一、该回收的能量未回收。

荒煤气在桥管和集气管内急剧降温─增湿过程是高度不可逆过程，其物理显热损失达90%以上.第二、冷却水耗量大。

荒煤气从650～850℃降温至常温所放出的热量绝大部分是在初冷器中靠冷却水移除的（以两段循环水一段深冷水的横管初冷器为例，冷却水总比用量约43t/km3）。

和神 户钢 铁等研 究 了焦炭 反 应性 对 高 炉 操作 的
影 响并 发现 ， 焦炭 反应 性 提 高 可 以 降 低 炉 子 上部
的温度 ； 随焦 炭反 应性 的提高 ， 炭在 储 热 区内溶损 焦
反 应 的模 式 中 由在焦炭 颗粒各 处 均匀 发 生变 为 只发 生 在焦 炭颗 粒表 面 。也 就是说 ， 随焦 炭反应 性 提 高 ， 焦 炭颗 粒 内部 的溶损反 应受 到 了抑制 。这 样 就抑 制 了焦炭 进一 步粉 化 ， 而 阻止焦炭 颗 粒进 一 步变小 ， 从
ＮＥ ＲｏＮＭ ＡＫ Ｉ Ｗ Ｉ ＮＧ ＴＥＣＨ ＮｏＬｏＧ Ｙ ｏＦ ＲＥＤ ＵＣＩ ＮＧ Ｃｏ
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Ｈｕ Ｊ ｎ ｅ Ｗ ａ ｇ Ｚａｙ Ｃｈ ｎ Ｙａ Ｚ ｏ ｅ ｔｏ Ｇｕ ｎ ｉ ｇ ｕ ｇ ｎ ｉｉ ｅ ｎ ｈ ｕ Ｗ ｎａ ｏ Ｙａ ｌｎ
求 。 因此 ， 日本在 减少 钢 铁业 排 放 Ｃ 的炼 铁 新 技 Ｏ
１ 近 期 开 发 的 减 排 Ｃ 炼 铁 新 技 术 Ｏ
近 年来 ，３ 钢 铁 企业 由 于大 量使 用廉 价 铁矿 １本
作 者 简 介 ： 俊 鸽 （９ ６一） 女 ， 级 工 程 师 ， 士 研 究 生 ，９ ０年 毕业 于 东北 工 学 院 胡 １６ ， 高 硕 １９
炉料 ， 以保持在当前高炉设施 和产能不 变情况下 ， 以 可 进一步降低高炉还原剂 比（ 生产 １ 铁所需要 的还原剂 ｔ 量， 比如焦炭、 煤等 ）从而实现减排 的 Ｃ 目的。长期 ， Ｏ
则通 过开发 革命性 的、 以氢气还 原铁 矿石 的高 炉炼铁
控制技术和与之相配套 的使用 新型粘结剂 的炼焦技术

（完整版）钢铁行业余热回收烧结线余热烧结生产线有两部分余热，一是冷却机产生的热风，二是烧结机尾的高温烟气。

用余热锅炉将这两部分余热来产生蒸汽，再通过汽轮机发电。

据经验数据，每10m2的烧结面积可产生1.5t/h的蒸汽，可发电300kW，折合标煤120kg/h。

转炉余热转炉汽化冷却烟道间歇产生的蒸汽，通过蓄能器变为连续的饱和蒸汽，采用我公司的专利——机内除湿再热的多级冲动式汽轮机发电。

每炼1t钢，可产生80kg 饱和蒸汽，每吨饱和蒸汽大约可发电150kWh，折合标煤60kg。

转炉煤气经过汽化冷却烟道冷却后温度仍高达800～900℃，采用我公司的干法煤气显热回收技术，通过下降管烟道、急冷换热器回收显热生产蒸汽，经蓄能器调节后发电。

电炉余热电炉冶炼过程中产生200～1000℃的高温含尘废气，采用余热锅炉将其回收，电炉烟气属于周期波动热源，因此余热锅炉产生的蒸汽需要经过蓄能器调节后方可进入汽轮机发电。

加热炉余热加热炉有两处余热可以利用：一处是炉内支撑梁的汽化冷却系统，另一处是烟道高温烟气。

根据炉型不同，加热炉的烟气量在7000～300000Nm3/h，若用来发电，以烟气量10万Nm3，烟气温度400℃计算，发电量约2000kWh，折合标煤0.8t；汽化冷却系统可生产0.4~1.0Mpa的饱和蒸汽，每吨蒸汽（0.5Mpa）可发电120kWh，折合标煤48kg。

高炉冲渣水用高速水流冲击炉渣使之充分急冷、粒化的过程中，会产生大量的冲渣热水。

每吨铁排出约0.3t渣，每吨渣可产生80～95℃，5～10t 的冲渣水，将这部分热水减压产生低压蒸汽，再进入饱和蒸汽凝汽式汽轮机发电。

每吨90℃热水可发电1.5kWh，折标煤0.6kg，80℃热水可发电1kWh，折标煤0.4kg。

干法熄焦采用惰性气体来冷却红焦，加热后的气体在余热锅炉中产生蒸汽，蒸汽可发电或并入蒸汽管网。

吨焦可生产3.9Mpa、300℃的蒸汽0.45t～0.6t，可发电85～115kWh，折合标煤35～46kg。

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2.4 高炉炉顶煤气余压发电（Top Pressure Recovery Turbine，简称TRT)
现代高炉炉顶压力高达0.15～0.25MPa，炉顶煤气中 存在大量势能。炉顶余压发电技术，就是利用炉顶煤气剩 余压力使气体在透平内膨胀做功，推动透平转动，带动发 电机发电。根据炉顶压力不同，每吨铁可发电约20～ 40kWh。如果高炉煤气采用干法除尘，发电量还可增加 30%左右。 该技术可回收高炉鼓风机所需能量的30%左右，实际 上回收了原来在减压阀中白白丧失的能量。这种发电方式 既不消耗任何燃料，也不产生环境污染，发电成本又低， 是高炉冶炼工序的重大节能项目，经济效益十分显著。此 项技术在国外已非常普及，国内也在逐步推广。
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如何有效回收利用烧结矿余热，降低烧结工艺能耗， 是国内钢铁行业中普遍存在并关注的一个课题。目前，国 内钢铁企业中不少企业采用烧结矿余热回收蒸汽，如武 钢、鞍钢等，但是对于蒸汽的利用不充分，造成能源浪 费。国外先进企业生产每吨烧结矿可回收余热蒸汽80～ 100 kg/t。 另外近两年，济钢和马钢分别采用国产和日本技术把 烧结矿余热回收的蒸汽用于发电，取得了良好的利用效 果，但其技术完善和蒸汽能源的合理利用方法有待进一步
转炉煤气干法净化系统与湿法煤气净化系统的效益比较
120t转炉干法除尘 序号 项目 吨钢耗量 1 备件(折旧费4%计） 2 水耗(m ) 3 电耗(kWh) 4 回收煤气（m )8360 kJ/m3 5 环保效益 效益合计 1440.504 380.16 1060.34
高炉
转炉炼 钢 轧钢
0.41 ~0.10 -
分析表明：
—— 无论选取何种基准温度，各工序二次能源所占钢铁制造 流程二次能源总量的比例相差不大，高炉工序二次能源产生量 最大，约占50%以上。 —— 各工序二次能源的理论产生量约为408.73 kgce/t-s(修正的 基准温度下)，如果充分利用现有技术，二次能源回收利用率可 以达到约85.6%。 —— 二次能源中，副产煤气占比例最大，约74.6%，其中 COG 22.29%，BFG 43.66%，LDG 9.02%。若不含煤气和顶 压的余热资源约为104kgce/t-s。 —— 目前高炉渣、钢渣显热尚无有效回收利用技术；高炉煤 气显热、烧结和焦化烟气显热由于工艺操作原因，尚未很好地 回收利用。

干熄焦余热发电综述【摘要】本文主要介绍了干熄焦工艺原理和特点，及国内外干熄焦的现状。

【关键词】：干熄焦；综述一、干熄焦工艺1.1 干熄焦CDQ（Coke DryQuenching）技术国内外钢铁企业回收产品显热普遍采用的成熟技术，是相对于常规的应用水熄灭炙热红焦的湿熄焦而言的，即采用惰性气体熄灭赤热焦炭的一种熄焦方法。

干熄焦能回收利用红焦的显热，改善焦炭质量，减轻熄焦操作对环境的污染。

1.2 干熄焦的工作原理利用冷惰性气体（主要为氮气，温度170-190℃）在干熄炉中与炼焦炉推出的大约为1050℃的赤热焦炭逆向流动（惰性气体被加热到700-850℃）直接换热，从而冷却焦炭（200℃）。

吸收焦炭热量的惰性气体（950℃）经除尘后将热量传给干熄焦锅炉产生蒸汽。

最后将产生的余热蒸汽送往汽轮机发电。

1.3 干熄焦工艺流程二、干熄焦的优点和缺点2.1 优点干熄焦与湿法熄焦相比能提高焦炭强度和降低焦炭反应性，对高炉操作有利，尤其对质量要求严的大型高炉用焦炭，干熄焦更有优势（降低高炉燃料比、增加出铁比，提高炉顶温度，增加煤粉喷吹量），同时减少对大气的污染。

（见表1）干熄焦回收红焦废热产生蒸汽，可用于发电，避免了生产等量气燃煤而对大气的污染（5-6吨蒸汽需要1吨动力煤）。

对规模为100万t/a焦化厂而言，采用干熄焦技术，每年可以减少8-10万吨动力煤燃烧对大气的污染。

相当于少向大气排放144-180吨烟尘、1280-1600吨SO2，尤其是每年可以减排10 -17.5万吨CO2。

采用干熄焦平均每吨焦炭节水大于0.44吨。

2.1.1 提高焦炭质量同湿法熄焦相比，避免了湿熄焦急剧冷却对焦炭结构的不利影响，其机械强度、耐磨性、真比重都有所提高。

焦炭M40提高3%-8%，Ml0降低0.3%-0.8%，且焦炭的热反应性（CSR、CIR）均有所改善，焦炭M40提高1%，这对降低炼铁成本，提高生铁产量极为有利，尤其对采用喷煤粉技术的大型高炉效果更加明显。

中国钢铁行业余热余压回收利用途径分析北极星节能环保网2014/5/30 11:51:22 我要投稿关键词：余热回收设备烟气余热余热余压北极星节能环保网讯：现阶段，钢铁工业各生产工序已回收余热余压资源情况及利用途径分析如下：焦化工序。

焦化工序现阶段已回收利用的余热余压资源包括焦炭显热、焦炉煤气潜热、烟道气显热和初冷水显热。

焦炭显热主要是采用干熄焦技术回收利用产生蒸汽用于发电，目前干熄焦发电技术在国内钢铁联合企业的应用普及率已很高。

焦炉煤气热值高，是一种优质燃料,目前已得到充分利用，放散率很低,主要利用途径是供各生产用户使用，富余资源用于驱动锅炉发电。

同时,由于焦炉煤气富含氢气和甲烷，提升利用品位，将其作为化工原料生产甲醇、合成氨等化工产品和天然气资源的利用方式近年来得到了更多的关注。

烟道气显热的温度一般是250 C ~300 C，目前主要采用余热回收设备回收蒸汽供生产、生活用户或作为煤调湿热源。

焦化初冷水显热温度一般是60 C ~70 C，主要采用换热器回收热量用于北方地区冬季采暖。

烧结工序。

烧结工序现阶段已回收利用的余热余压资源包括烧结矿显热和烧结烟气显热。

烧结矿显热的回收主要在环冷机部分，按烟气温度分高、中、低三部分，目前高温段烟气余热回收利用较为充分，主要采用余热锅炉产生蒸汽用于发电或者供生产用户；中、低温烟气余热一般采用直接利用方式，用于预热混料或热风烧结等。

对于烧结烟气显热的回收利用近几年开始起步，在部分企业已有应用，主要集中在烧结大烟道高温区（300 C ~400 C ）的回收,采用余热锅炉或热管换热器回收产生蒸汽。

球团工序。

球团工序现阶段已回收利用的余热余压资源包括球团矿显热、烟气显热和冷却水显热。

球团矿显热主要通过获取热风回用于生产，作为烘干、预热等热源。

烟气显热温度较低（约120 C ）,少数企业采用热管换热器回收热量用于职工洗浴等生活用户。

竖炉大水梁冷却水显热通常采用汽化冷却方式替代水冷方式，避免循环冷却水消耗，并回收产生蒸汽。

随着钢铁工业生产流程的不断优化和工序能耗的逐步降低 ，回收利用各生产工序产生的余热余能资源是钢铁企业节能 减排的方向、途径及潜力所在。
企业能耗
工序能耗 =
∑（能源 j 实物耗量）×（能源 j 折标系数）—（能源回收利用量）
j
统计期内工序的实物产量
降低工序能耗必须从两方面入手：
（1）降低各工序生产单位产品所直接消耗的燃料量和 各种动力；
0.94 0.28
产 焦炭显热
品 显
铁水显热
热 钢坯显热
0.59 0.06 1.22 1.10 0.60 0.24
小计 2.41 1.49 0.94 0.28
渣 高炉渣显热 0.59 0.01
显 钢渣显热 0.15 0
热 小计
0.74 0.01
0.94 0.28 0.59 0.06 1.22 1.10 0.60 0.24 3.35 1.68 0.59 0.01 0.15 0 0.74 0.01
技术概括
我国干熄焦装置从2005年的36套增加到2010年的112套 ，在建的干熄焦装置还有近50套。干熄焦产能相应地从 3800万吨/年增加到10895万吨，约占我国炼焦产能的24% 。重点钢铁企业的干熄焦普及率从2005年的26%提高到 2010年的85%，我国干熄焦装置和熄焦能力均居世界第一 。
（2）CDQ
（2）干熄焦（CDQ）技术
工艺流程
工艺流程：首先，将炼焦炉推出的大约为1050℃的赤热 焦炭置于熄焦室中，在熄焦室中被逆向流动的冷惰性气体( 主要成分为氮气，温度170~190℃)熄灭，同时惰性气体被 加热到700~800℃，然后经除尘后进入余热锅炉，最后将产 生的余热蒸汽再送往汽轮机发电。 优点：采用干熄焦装置可回收红焦显热，节约工业水消 耗，降低焦化工序能耗；减少环境污染，改善环境质量； 同时，还可改善焦炭质量，降低高炉焦比，提高产量。

莱钢科技2011年2月作者简介:孙业新(1972-),男,2005年毕业于鞍山科技大学化学工业专业,硕士。

工程师,首席研究员,主要从事焦化工业技术研究工作。

焦炉荒煤气余热回收技术概述孙业新(技术中心)摘 要:详细介绍了几种焦炉上升管荒煤气余热回收技术,通过分析对比认为分离式热管换热技术是最合理的技术,值得推广和应用。

关键词:荒煤气 余热回收 热管0 前言焦炉炼焦所耗热量约70%被成熟焦炭和高温干馏产生的荒煤气带走,随着国内外干熄焦(CDQ)技术的发展和普及,红热焦炭所含余热已有了成熟的回收途径,但荒煤气热能回收技术目前尚处于探索阶段,除不回收化产品的热回收焦炉外,其它形式的焦炉荒煤气携带的热能大部分至今未得到有效回收利用。

从焦炉炭化室经上升管逸出的650~750e 荒煤气带出的热量占炼焦耗热总量的32%左右。

常规工艺下为冷却高温荒煤气必须在连接上升管与集气管的桥管处喷洒大量70~75e 的循环氨水,而且最终还要在初冷器中利用大量循环水冷却。

长期以来,针对荒煤气余热利用,国内外研究人员均作了大量工作,形成了多项技术。

1 上升管汽化冷却技术上升管汽化冷却技术(简称JSQ ),为中国首创技术,于上世纪70年代初首先在首钢、太钢的71孔、65孔单集气管焦炉上使用,后经历了近30年发展、提高、停滞及坚持的过程,并在武钢、马钢、鞍钢、涟钢、北京焦化厂、沈阳煤气二厂、本钢一铁、平顶山焦化厂等多家企业得到应用,但大多数企业因种种原因在运行一段时间后就拆除了,据悉国内运行时间最长的本钢一铁也由于2008年4米3焦炉的拆除而中止了该技术的使用。

上升管汽化冷却技术为:在于上升管外壁上焊接一环形夹套,在夹套下部通入软水,在夹套内水与热荒煤气换热,煤气温度降到450~500e ,水则吸热变成汽水混合物,在夹套上部排出并通过管道送至汽包,汽包内经过汽水分离后,低压饱和蒸汽(一般为014~017M Pa )外供,而饱和水通过管道自流送入上升管夹套下部循环使用,并按实际情况向汽包内补充水和排污。

环境和谐型炼铁工艺技术开发——日本COURSE501 COURSE50概要日本钢铁工业的能源效率达到世界最高水平，为防止地球变暖，减排CO2做出了很大贡献。

今后，要在全球范围进一步减排CO2，关键是技术开发。

从长远看，革新性的技术开发是根本对策。

2007年5月，日本前首相安倍晋三发表了“美丽星球50(Cool Earth50)”计划，在该计划中提出了开发节能技术，使环境保护和经济发展并举。

“创新的炼铁工艺技术开发(COURSE50)”就是为实现这一目标的革新性技术之一。

COURSE50(CO2 Ultimate Reduction in Steelmaking process by innovative technology for cool Earch 50)是通过抑制CO2排放以及分离、回收CO2，将CO2排放量减少约30％的技术。

2030年将确立此项技术，2050年实现应用及普及。

该项技术开发的第一步(2008～2012财年)主要是应征新能源产业技术开发机构(NEDO)的研究开发计划。

该机构的“环境和谐型炼铁工艺技术开发”已正式通过。

COURSE50——开拓新的未来，新一代炼铁法的开发终于启动了。

COURSE50流程示意图见图1。

2 减排CO2技术用氢作还原剂还原铁矿石，产生H2O，减少CO2的排放量。

氢作还原剂炼铁工艺示意图见图2。

2．1氢还原机理一般情况下，如果用CO气体还原铁矿石，就会产生CO2。

而用氢作还原剂的炼铁法只产生H2O，所以，可以说是非常有利于环保的炼铁法。

两种还原方法对比见图3。

2．2氢还原的特点传统的高炉炼铁法是利用CO气体作还原剂，去除铁矿石中的氧(还原)。

CO气体的分子大，所以，难以渗透到铁矿石内部。

H2气体的分子极小，能够很容易渗透到铁矿石内部，其渗透速度约是CO气体的5倍。

因此，高炉使用H2作还原剂可以实现快速还原。

氢还原特点见图4。

现在，世界上有使用天然气的直接还原炼铁法(由铁矿石直接还原成固体铁的方法)。

烧结余热回收发电浅谈耿乃弟一、我国钢铁企业的能耗状况钢铁生产消耗大量的能源和载能工质, 其能耗占我国国民经济总能耗的10%左右。

成本中能源费用占有相当大的比重, 钢铁联合企业中这一比重已达到30%，甚至更高。

日本钢铁工业的吨钢能耗维持在0.65tce左右。

我国74家大中型钢铁企业的吨钢能耗为0.80tce，与日本相比差约0.15tce。

我国能耗最低的宝钢的吨钢能耗与日本相比也有约50kgce的差距。

我国能源消耗高的原因虽然很多, 企业规模小是一个很重要的原因。

我国重点大中型企业(进入统计范围内) 74 家钢产量占全国的90% ,而日本5大钢铁企业的钢产量占日本的70%以上。

由于装备小，一些节能效果显着，但投资大，投资回收期长的节能措施无法实施。

例如:日本干熄焦、高炉TRT、转炉煤气回收的普及率100%。

我国的干熄焦装置只有17套,年处理焦炭480万t，占我国机焦产量的4%。

TRT只在大高炉有少量装置。

二、钢铁企业余热余能资源情况钢铁企业余热余能的范围包括焦化、烧结/球团、炼铁、炼钢及轧钢等主要生产工序，各主要生产工序的余热余能参数大致如下：1、焦化工序的钢比系数为0.404t（焦）/（t钢）；焦炉煤气产生量为410m3/（t 焦）；红焦温度为1000℃，上升管焦炉煤气温度为700℃，焦炉烟气温度为200℃；2、烧结工序的钢比系数为1.44t（矿）/（t钢）；机尾烧结矿温度为800℃，烧结烟气温度为300℃；球团工序的钢比系数为0.25t（矿）/（t钢），球团矿排出温度为500℃；3、炼铁工序的钢比系数为0.91t（铁）/（t钢）；高炉渣产量为320t（渣）/（t 铁），液态高炉渣温度为1500℃；高炉煤气发生量为1650m3/t（铁），高炉煤气热值为3350kJ/m3，炉顶高炉煤气温度为200℃；高炉冷却水平均温度为40℃；热风炉排烟温度为500℃；4、炼钢工序转炉钢比系数为0.84t（钢）/（t钢），电炉钢比系数为0.16t（钢）/（t钢）；连铸比为100%；连铸坯温度为900℃；钢渣温度为1550℃；转炉煤气产生量为115m3/（t钢），热值为8370kJ/m3，烟罩处转炉煤气温度为1600℃；电炉炉顶排放口烟气温度为1200℃；5、轧钢工序钢比系数为0.92t（材）/（t钢）；加热炉炉尾或入蓄热式烧嘴烟气平均温度为900℃；加热炉汽化冷却蒸汽压力为1.5MPa，温度为200℃；基于以上参数，我国钢铁工业吨钢余热余能资源总量为0.455tce/（t钢），各工序所占比例见下图。

焦化厂炼焦工艺余热利用研究摘要：焦化厂作为我国主要的能源消耗企业之一，在炼焦过程中会产生大量的余热资源，如不能合理利用这些余热资源，就会对企业的生产造成很大的影响。

焦化厂炼焦工艺的余热回收利用是减少能量消耗，降低废气排放的重要途径，也是焦化厂节能降耗的重要措施之一。

本文主要分析了炼焦工艺余热回收利用的潜力，提出了炼焦工艺余热资源利用的措施，希望能够对焦化厂的节能工作有所帮助。

关键词：焦化厂；炼焦工艺；余热利用引言焦化厂作为高耗能行业，其能源消耗和污染物排放占了整个社会工业能耗的三分之一以上，随着我国能源紧张局面的加剧，焦化厂节能降耗已经成为当前工作的重中之重。

本文以某焦化厂为例，介绍了炼焦工艺余热资源的分布情况及利用现状。

一、炼焦工序余热回收利用途径（一）回收红焦物理热并采用干法熄焦工艺焦化厂所产出的红焦在其冷却过程中会产生一定的热量，并且与空气接触发生热反应，因此红焦的物理热具有较大的热量。

如果采用湿法熄焦，焦炉上部以及焦炉下部所产生的热量被大量的挥发，从而造成能源的浪费。

但是由于干熄焦技术已经较为成熟，并且对于环境也没有污染，因此在未来是一种较为可靠的解决方案。

干熄焦系统则是利用循环的惰性气体作为载体，对红焦的热量进行调节，利用锅炉产生的水蒸气，水蒸气不会排放到大气中，还可以被循环利用，用在发电和其他生产方面，该技术的节能减排效果更好，而且还可以实现对焦化厂的能量回收，促进焦化厂的可持续发展。

相比于湿熄焦，干熄焦具有改善质量、回收热量等优点。

同时干熄焦技术具有较高的工程造价，在生产过程之中，会消耗大量的电能，并且设备的制作和维护都较为复杂。

此外干熄焦技术会产生大量的烟气，其气体污染物含量较高，但是目前我国的相关政府部门已经出台了一系列关于红焦污染防治的政策和标准，其中对于焦化厂红焦排放规定了较为严格的标准。

因此在未来，干熄焦技术将会作为我国炼焦业重要的发展方向之一。

随着我国对于环境保护问题日益重视，国家对于生态环境保护的要求也在不断提高，因此干熄焦技术在未来具有较好的发展前景。