冶金余热回收的热效率研究

李延涛

摘 要：绿色环保、节能减排是我国冶金工业发展的主要方向。在冶金工业的生产过程中，会产生大量余热，而这部分资源大多会被直接浪费。资源密集型是冶金工业的主要特性，在实际生产时，会产生大量的热废气。据不完全统计，用在冶金行业的有效热能仅占总能量的30%，生产时散失的热能占总能量的9%，其余的大部分热量则会直接被排出。这样，不仅增加了能量的消耗，还加重了环境污染。鉴于此，简要阐述了冶金行业余热集中利用的方法，以期为日后的相关工作提供参考。

关键词：冶金余热；废气；节能降耗；利用技术

中图分类号：X706 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.03.125

在冶金工艺中，中间产品多以高温热状态存在，当其进入下道工序时，需要先冷却产品。此过程是余热产生的主要阶段，如果充分利用余热，不仅能够降低能耗，还能够保护环境。

1 高效利用余热的主要技术

1.1 高炉炉顶煤气余压发电技术（TRT）

该技术多用于钢铁冶炼方面，其原理是转化高炉炉顶煤气余压，将得到的热量作为发电能量。高炉煤气除尘有湿式除尘法和干式除尘法2种。实践证明，干式除尘法的应用效果更好。

1.2 烧结余热的高效利用技术

烧结工序所用能耗占整个生产过程吨钢总能耗的10%左右，而冷却剂、烧结机所产生的废气和烟气热量占到烧结工序热量的50%以上。这说明，充分挖掘烧结工序余热具有重要的意义。结合实际检测数据可知，有60%的废气温度低于300 ℃，仅有35%左右的废气温度高于300 ℃。这说明，烧结部分的热源多属中低品质。根据用户的需求，烧结余热可被当作动力源或是热利用。随着烧结余热利用技术的不断发展，前者处于余热利用的主导位置，即钢铁企业充分应用中低温烟气，使用中低品位热源加热水后，利用蒸汽推动汽轮机完成发电作业，由此而给企业带来较好的经济效益。

1.3 干熄焦余热高效利用技术

这项技术充分利用了循环氮气，在设备上加装氮气实现热交换。比如，焦炭熄灭可直接回收红焦余热，并保证将热能转化为电能。此外，该方法还能消除湿气法熄焦造成的环境污染。以某焦化厂（1×106 t/a）为例，企业使用该技术可以每年减少1×105 t以上燃煤造成的大气污染。该数据基本上与1 500t/a所产生的SO2或160 t/a烟尘量相当。数据证明，企业采用这种技术可以实现社会效益和经济效益的双丰收。

1.4 饱和蒸汽发电技术

我国多数钢企产生的饱和蒸汽仅用于冬季的供暖和洗浴，在其他季节它们多被排放。饱和蒸汽发电技术的出现解决了蒸汽外排的情况。大部分钢企将轧钢加热炉由原水冷梁水冷却方式逐渐改为汽化冷却。这样做的目的是提高加热质量，减少热能损失，实现富裕饱和蒸汽并网发电。不仅如此，部分轧钢加热炉会在烟道中增加蒸发器、省煤器，必要时还增加过热器，充分利用烟气余热生产蒸汽发电。相比加热炉产汽稳定的特性，转炉烟气余热利用所产生的蒸汽具有明显的不连续性和波动性。而在烟道式余热锅炉系统中增加变压湿式蓄热器设备，可以完全缓解由于蒸汽压力波动而导致供汽量不均衡，以致发电系统不能平稳运行的问题。该技术可以保证蒸汽的平稳、连续输出。使用变压湿式蓄热器可以保证蒸汽在均匀、稳定和连续的状态下输出后，水气分离时能够直接推动汽轮机做功产生电能，而且利用富裕饱和蒸汽发电能够实现减排的目的。

1.5 燃气——蒸汽联合循环技术（CCPP）

我国中型以上的钢铁企业在冶、热风炉和轧钢加热炉等工序中使用了高炉煤气，而剩余余热多被用于汽动鼓风机或者被排出。目前，燃烧低热值高炉煤气燃气—蒸汽联合循环发电机组可以完全利用高炉煤气或高炉煤气混合焦炉转炉煤气高效率发电。其工作原理是，压缩机将混合煤气或高炉煤气送至燃烧室与压缩后的空气充分燃烧，从而产生大量的烟气。当烟气在燃气轮机中做功时，会将热能转化为机械能带动发电机发电，而做过功的烟气（约570 ℃）则进入余热锅炉，由锅炉产生的蒸汽送至蒸汽轮机做功带动发电机发电。另外，在工作过程中要注意，烟气与余热锅炉热交换后降至150 ℃以下时才可排放。采用这种技术不仅能充分利用高炉煤气，还能减少有害物质的排放。

2 冶金余热高效利用技术的发展趋势

近几年，原材料和外部环境因素制约着冶金企业的发展，行业利润被逐渐压缩。因此，企业要充分利用数量和种类较大的余热资源获得较好的经济效益。利用余热资源不仅能实现节能减排的目的，还能找到实现企业利润空间最大的出路。为了高效利用余热资源，冶炼企业还需不断挖掘余热的应用空间。从目前的情况看，在高效利用余热资源时，要深入挖掘中低温余热。冶金企业在工作时还应注意以下两方面的内容：①集成余热回收系统的开发应用。冶金企业必须以现有技术为基础，综合利用烟气余热、高炉煤气、转炉烟气干法除尘等技术，确保企业能够良性运转，最终实现社会发展与经济发展的双丰收。②注重余热资源的利用。冶金企业要积极开展多方合作，不断提高余热资源的利用率，实现余热资源社会效益最大化。

3 结束语

总之，余热资源是我国冶金企业中的重要资源之一，其开发应用前景广阔。如何科学、合理地利用余热资源是企业亟待解决的难题之一。如果企业能够充分利用余热资源，不仅能满足国家节能减排的要求，还能大幅提高企业的经济效益。现阶段，鉴于冶金企业余热利用率较低，还需不断创新技术和设备，充分借鉴国外的先进技术，使冶金企业走上健康、可持续发展的道路。

参考文献

[1]王利军，丁兆顺，彭新亮，等.冶金余热高效综合利用技术[J].山东冶金，2012，34（1）.

[2]徐钢，许诚，杨勇平，等.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）.

[3]邓蕊.冶金工业烟气余热回收利用技术[J].科技创业家，2011（5）.

〔编辑：白洁〕