我国烧结余热利用现状分析

冶金 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 化与质i 我国烧结余热利用现状分析 苏亚红 (冶金工业信息标准研究院 北京 100730) 摘要：我国烧结余热回收利用率与日本等先进国家相比有很大差距，为此国家制定烧结余热回收相关标准和给 予经济政策支持非常重要。分析了国内烧结余热利用现状及其回收方法，并把余热回收发电作为未来发展的方 向。 关键词：烧结余热利用；现状；分析 中图分类号：TF046；TFl2文献标识码：B 文章编号：1003一0514(2009)04—0039—05 SituationanalysisofsinteringwasteheatutilizationinChina SUYa-hong (ChinaMetallurgicalInformationandStandardizationResearchInstitute，Beijing100730，China) Abstract：China’Sutilizationofsinteringwasteheatrecoverystillhasalongwaytogo，comparingtoJapanandother advancedcountries．Itisveryimportanttomakestandardsinthefieldofsinteringwasteheatrecoveryandgivemoresupport bytakingsuitableeconomicpolicies．Thispaperanalyzesthedomesticsinteringheatrecoverysituationandmethodsofre— using，anditisproposedthatpowergenerationusingwasteheatrecoveryshouldbeafuturedevelopmentdirection． Keywords：sinteringwasteheatrecovery；situation；analysis 据统计，日本新日铁公司余热回收率已达92％ 以上，能耗费用占产品成本的14％。我国先进企业， 如宝钢余热余能回收率为68％，其能源费用占产 品成本的21．3％；邯郸钢铁公司能源费用占成本的 26．55％。而大多数钢铁企业余热余能回收率低于 50％，能源费用占产品成本30％以上。这说明，我 国钢铁工业节能降耗的潜力还很大。 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。我国烧结生产的能耗 指标和先进国家相比，差距较大，烧结工序余热利 用率还不足30％，平均每吨烧结矿能耗要高出20 收稿日期：2009-05—29 作者简介：苏亚红，女， 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 师。E—mail：suyahong@cmisi．ca 囫册易眦4乃№4 kg标煤。国内先进企业烧结工序的燃气单耗一般 为0．065GJ／t，而先进国家的指标已达0．025一O．03 GJ／t。13本20世纪80年代中期烧结厂冷却机废气 余热利用普及率就已达57％，而烧结机主烟道烟气 余热利用的普及率也达到了26％。 随着我国烧结机的大型化，烧结矿在冷却过程 中产生的高温废气越来越多，如马钢每台带式冷却 机面积为33611,12，每台带冷机前三个烟罩排烟温度 平均可达380℃，总排气量近40万m3／h。回收和 利用这些余热是节约能源、加强二次能源回收利用 最有效措施，同时减少排往大气的烧结废气量也降 万方数据 低了烧结废气除尘及脱硫等设施的费用。余热回 收系统是通过吸收利用烧结矿的废气温度增加蒸 汽附加产品，再将蒸汽利用到生产中。蒸汽的毛利 率远高于烧结矿的毛利率，至少在50％以上，另外 也可以用于发电，从而摊薄烧结矿的成本，提高烧 结的利润率。因此，余热回收系统已经成为烧结工 艺中不可缺少的重要部分。 1 烧结余热利用标准制定的必要性及国家政策 目前，我国正处在经济持续高速发展时期，今 年又是完成“十一五”节能减排任务关键一年，钢铁 企业积极实施烧结余热回收不仅可以为其带来经 济效益，而且也是社会责任的体现。国家对节能环 保也加大了支持力度，对环保达标的企业给予补贴 (投资4万亿中包括对环保的支持，如2009年安钢 的“烧结余热高效回收发电关键技术开发”项目获 得了国家资金补助500万元)，《钢铁产业发展政策》 提出：“钢铁企业必须发展余热、余能回收发电”， 2009年《钢铁产业调整和振兴规划》中也明确指出 了节能减排任务和效果。 虽然许多企业陆续实施了节能环保措施，但目 前衡量节能环保优良的指标标准仍不健全，对企业 申请节能环保补贴也就无据可循，为此余热回收措 施实施是否科学、合理就需要制定相应的标准作为 衡量的参考。烧结余热回收是我国重点推行的一 项节能措施，为此必须要先制定相应标准，标准可 以把烧结余热回收具体化、科学化、 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 化，使节能 环保落到实处。 另外我国在节能环保方面相对发达国家来说 刚刚起步，采取的工艺和设备仍有待时间考证，如 2008年4月8日国家环境保护部颁布《清洁生产标 准钢铁行业(烧结)》标准，要求2008年8月1日实 施，但2008年全国重点钢铁企业烧结生产技术指 标，大多数没有达标，达到清洁生产一级的很少，其 原因非常复杂，因为节能环保设备和工艺很多，不 同的企业选择哪种工艺和配套设备只能在实践的 过程中慢慢摸索和确定，而且有些企业以前在 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 过程中根本就没有为添加环保设备预留空间，目前 改造起来成本较高且难度很大。 2烧结余热可利用情况 烧结生产过程可被回收利用的是烧结烟气显 热和冷却废气显热，两者之和占烧结工序能耗总热 量高达50％。据统计烧结机的热收入中烧结矿显 热占28．2％、废气显热占31．8％。由于各厂配料不 同，采用的工艺不同，烧结机建设水平不同，烟气和 废气的具体参数差别较大。由于技术问题，目前我 国余热利用主要是冷却废气显热这部分，而烧结烟 气直接排人大气。 2．1烧结烟气 一般烧结厂烧结烟气平均温度≤150℃，所含 显热约占烧结工序能耗总热量的13％一23％，机尾 烟气温度达300。400℃，这部分热源回收是将烧 结机主烟道尾部几个温度较高的风箱的烟气抽出， 经除尘器后布置的蒸发器受热面换热，再将换热后 的烟气送回主烟道或用于热风烧结。 其技术难点在于烧结机烟气含硫量、含尘量较 高，需要解决受热面腐蚀问题和受热面积灰问题， 还要保证混合烟气的温度高于露点。一般烧结机 烟气余热是否回收要视主烟道设计及运行具体情 况考虑。 2．2冷却机废气 冷却机废气温度在100—400℃之间，其显热 约占烧结工序能耗总热量的19％～35％，但烧结 余热热源品质低，低温部分所占比例大，回收效率 有时不尽人意，而且烧结矿冷却过程中，带冷机烟 囱排出的废气温度逐渐降低，烟气温度从450。C逐 渐降低到150℃以下，高温部分温度在300～450 图1 烧结工序的热量平衡 200只V01．47,No．4团万方数据 冶金标准化与质量 ℃之间，根据测量，这部分废气占整个废气量的 30％一40％，低于300oC的废气量占所有冷却废气 量的60％以上。 日本住友和歌山4号烧结机对烧结烟气和冷 却机热废气进行余热回收利用，回收循环利用热量 达30％。它采用机上冷却的方式，面积为189m2， 在机上冷却段分两段布置两台余热锅炉产生中压 过热蒸汽，供给自备发电站用于发电，并且从一级 省煤器后抽出热水作为自备电站锅炉预热供水。 3烧结余热回收方法及用途 目前我国烧结余热利用有两种方法，一类是烟 气和汽水自然循环，通过直接或间接换热方式把水 加热成蒸汽，该方式投资少，见效快，但废热利用率 不高。另一类是烟气、汽水系统强制闭路循环，同 时考虑环保，系统比较复杂，自动化程度高，部分可 直接发电，该方式废热利用率高，但投资大，建设周 期长，同时核心技术由国外掌握。一般来讲，同样 的冷却机，采用第2类方法在蒸汽品质提高1倍的 情况下，蒸汽的产量是第1类方法的3倍左右，并 可发电。但投资是第1种方法的15倍到20倍。在 国内，第1种方法应用得非常广泛。但随着环保要 求、国家节能政策实施和节能标准的出台，第2类 方法应用前景会越来越广泛。 烧结余热回收热量可用于预热点火煤气、热风 点火、热风烧结、生产蒸汽或余热发电等。因方法 不同及技术差异，一般可生产蒸汽量30～90kg／t 烧结矿，降低工序能耗3—10kg标准煤／t烧结矿。 据统计邯钢对90mz烧结机烧结矿显热回收，年产 蒸汽8×104t，折合标准煤9000t以上；唐钢炼铁 北区2号烧结机环冷余热回收装置产生蒸汽，用于 预热混合料，工序能耗降低1．5Kgce／t。烧结尾矿余 热回收尾矿在600～800℃时，可通过热风回收炉 作为蒸汽予以回收，可实现节能9kgce／t矿。宝钢 烧结余热锅炉蒸汽回收降低工序能耗约2．5kgce／t。 对于50mz以下的烧结机回收余热在经济效益上是 不合算的。 3．1烧结余热利用工艺及发展方向 烧结余热回收大致分为四大类：A)冷却机余 热回收系统；B)冷却机+烧结烟气回收系统；C) 冷却机+烧结机气体循环余热回收系统；D)新型 囝册只眦4乃№4 机冷式烧结机余热回收系统。其中A类只能回收 冷却机排出气体的49％；烧结机余热回收系统是 从烧结机尾部的高温废气中回收热量，通过余热锅 炉出口的蒸汽温度大约为200℃；烧结气体循环余 热回收系统是将烧结段和烧结矿冷却后的高温废 气引入锅炉，余热锅炉所排出的气体再送入烧结料 层，由于循环气体送入烧结，大约可回收输入总热 量的23％，从而降低了焦粉消耗。以上三种系统的 联合体为新型的机冷式烧结工艺。 未来烧结余热利用将不仅局限在冷却机余热 利用，将逐步扩展到大烟道、烧结机等所有存在余 热的地方。并且余热利用设施将向大型化联合设 备方向发展，不仅能与生产有机结合，同时余热利 用最终产品也将多样化，不仅局限于蒸汽，更多转 换为便于利用的电或其他产品，并能逐步实现规模 化，最终形成比较完善产业。 3．2梯级取热进行烧结余热回收 根据实践，余热回收可采用梯级取热方式，即 将带冷机余热不同的温区分为高、中、低三个回收 段，根据不同温区余热品质和热工特性，分别采取 不同的技术手段加以分区回收，回收 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 如表1。 表1带冷机余热回收方案 名称 高温段 中温段 低温段 温度／℃450～300300～200 200～150 回收方式 热交换 直接利用 直接利用 用途 余热发电热风烧结、热风点火料矿预热、原料解冻 对于带冷机后部最后剩余的150℃左右的废 气，可用作解冻库的热源对原料进行解冻，由此替 代原来所用的高品质燃气，可节约大量能源。采 用梯级取热方法能将70％以上的余热废气量和近 80％的可用余能加以有效地回收利用，可大量节约 能源消耗，提高产品质量和降低生产成本。 3．3热管式余热回收技术 热管作为一种高效的传热元件与传统换热器 相比，有传热效率高、阻力损失小、结构简单等优 点。烧结生产中余热属中、低品位余热，利用热管 式余热回收装置可以使回收效率大大提高，它是中 温(300℃左右)气一气热交换最理想的换热装置。 例如，在环冷烧结机上热管换热器大多用于回收 300℃左右的中温余热；在机冷烧结机上因烟气流 万方数据 量较大，温度低，含尘高，使余热回收利用困难。首 钢采用气一汽热管换热器回收机冷烧结机上烟气 余热用以产生蒸汽，供给二次混料机预热烧结混合 料，(要求过热蒸汽温度达到180℃左右)实现了烧 结系统生产用汽自给有余。 3t4余热发电 我国与先进国家相比，利用烧结低温余热发电 技术才刚刚起步，成功的有马钢2台300m：带式 烧结机低温余热利用发电、唐钢低温余热蒸汽发电 项目、武钢435m2烧结环冷机低温烟气余热发电 项目、济钢320m2烧结机余热发电、安钢360m2和 400m2烧结机和承钢360m2烧结机余热利用技术 改造等。通过余热回收系统，在得到蒸汽的同时， 还可以获得电能，一举两得。最重要的是电能要比 蒸汽创造的价值更大，对降低烧结矿成本的贡献率 更高。甚至可能成为主导产品，利润高于烧结矿本 身。其次电能比蒸汽的利用率更高，商品化的程度 更强。电能可以储存，蒸汽却无法实现。 纯低温余热发电技术以充分利用工业余热，统 计数据表明，一个年产钢铁500万t的企业仅烧结 及饱和蒸汽两项余热发电，即可全年发电约2．8亿 度，可为企业增收1亿多元。 1)马钢。 马钢2004年从日本川崎引进一整套利用烧结 冷却机余热发电系统，包括：废气锅炉、汽轮发电机 组、汽轮发电机控制系统以及部分阀门等，采取两 座废气余热锅炉配一台17．5MW发电机组，在第二 炼铁总厂2台300mz烧结机上实施，年产烧结矿约 700万t。该系统于2005年9月并网发电，年发电 0．7亿kW／h，经济效益在4000万元以上，节约能源 3万tee。这意味着每年减少CO。排放约8万t，减 少SO．排放约300t。它是我国第一套余热发电系统， 开辟了中、低温余热资源热回收利用的新途径。 2)济钢。 济钢320m2烧结机余热发电工程2006年5月 开工，2007年3月投产，年发电为65600MWh，相 当年节约标准煤20947t，年创经济效益1450余万 元。能负担烧结厂35％～40％的用电量。 另外，安钢400m2烧结配置独立的环冷机热废 气余热发电系统，2008年9月并网成功。沙钢新 建6号、7号360mz烧结机，回收环冷机热废气，用 余热锅炉生产蒸汽，送余热电厂集中发电。武钢烧 结厂现有4个烧结车间，共有7台烧结机，有效烧 结总面积1530mz。其中，一烧车间设有4台75mz 烧结机；二烧和四烧车间各设有1台435mz烧结机； 三烧车间设有1台360m：烧结机，共配备3台余热 锅炉，2009年1月并网发电。昆钢三烧“5MW低温 余热电站”(第一个全部采用国产设备、拥有独立自 主知识产权的余热发电工程，发电量5340kW／h)、 昆钢集团玉溪新兴钢铁厂烧结余热电站2008年1 月投入了运行，发电机组装机7．51VIW，每年能减排 二氧化碳5787t，解决新兴钢铁公司烧结作业区 45％的用电量，国内还有多个烧结余热电站正在建 设中。 4提高回收余热能力的技术措施 4．1 稳定烧结生产，控制烧结终点 提高进人冷却机的烧结矿温度是提高热回收 量的重要途径。从热回收的角度看，烧结终点控制 在靠近排矿端是有利的。据日本研究，在保证烧结 矿质量、成品率并同时满足余热回收的烧结终点位 置控制在最后一个风箱的前半部最合适。冷却机 第一段废气温度可达400～450℃。 4．2提高冷却介质初始温度 提高冷却介质初始温度是提高热回收率的有 效方法，是控制并稳定热回收量变化的可靠措施。 锅炉：方式：复压式强制循环型； 最大蒸发量：高压49t／h、低压14t／h； 压力×温度：高压3．4MPa×405oC、低压o．43MPa×225oC； 汽轮机：方式：2轴高速旋转型回水汽轮机 输出：14800kW(公称输出) 图2日本君津3号烧结机冷却装置余热回收发电示意 2009,V01．47,No．4园万方数据 冶金标准化与质量 有关研究表明：当冷却介质初始温度为50℃时，热 交换后的介质终温比常温时高15oC；当介质初始 温度为120℃时，介质终温比常温时高45℃。为 提高冷却介质初始温度，应采用热风循环方式，设 置热废气循环风机，将经热交换后的冷却介质经冷 却机强制循环，同时减少粉尘排放量。日本和歌山 厂生产实践，采用热废气循环系统，使热回收率提 高40％，热废气回热温度140～160oC。 4．3提高冷却机料层温度 料层是影响烧结矿冷却速度和冷却介质终温 的主要因素。据统计冷却机料层厚度每提高0．1m， 废气温度提高10℃。而且料层越厚，冷却越趋均匀， 温度波动越小。 4．4加强密封和保温 改善冷却机台车与风箱之间、台车与烟罩之间 密封，降低漏风率，对烟罩、风管、锅炉及蒸汽管道 等加强保温措施。 总之，烟气余热和冷却机废气余热，烟气(废 气)实现闭路循环，粉尘通过余热利用集灰系统收 集，减少粉尘排放量，改善生产环境，并可回收含铁 粉尘，提高循环利用率，节约资源。以马钢2台300 mz烧结机为例，可回收含铁粉尘10t／月。 5结论 1)我国目前许多烧结余热回收率不太理想，与 国外有一定差距，许多能源没有得到合理利用，为 了节能环保必须根据烧结余热的特点采用合理的 回收工艺和方式。 2)烧结余热回收标准化的推进是工业化进程 的一大进步，其标准制定工作是一个系统工程，但 建议制定的标准不宜太复杂、数量不宜太多。 3)我国烧结余热回收取得了初步成功，回收方 式各异，其中马钢、济钢、武钢、太钢利用余热发电 实践效果较好。 4)烧结余热利用指标标准的出台将是评估烧 结工序节能好坏的标尺。 参考文献 【1】 李晋东．烧结余热利用现状及发展【J】．冶金设备管理与 维修，2008，135(3)：42． 【2】 闰为群．烧结余热回收利用途径探讨[J】．河南冶金， 2007，15(3)：37． (上接第21页) 炉内的侵蚀情况，当然，由于热电偶的使用，还可以 直接测量出侵蚀情况，该热电偶一般可以实现高温 测量，以断通来衡量铁水侵蚀，例如当铁水侵蚀到 该热电偶处，电路中断，操作者就可以非常直观的 知道铁水在炉底、炉缸的位置。不过该办法也有缺 点，由于埋设热电偶破坏了原来耐材的结构，就曾 经发生过铁水沿热电偶流出的事故。 团瑚只眦4乃№4 4 讨 论 从各方面来看，在几十年前所定的炉缸安全标 准和现在采用新型耐材的的高炉有较大的出人，简 单地利用原来标准衡量就可能做出错误的判断。 不过由于炉底、炉缸的安全标准涉及到高炉安全以 及人的安全行为，从保守安全的角度来讲，一般人 都不愿意更改，作者也只是从辩证进步的方面给予 阐述。希望能够对高炉实际工作状态作出更加真 实的判断，似有一定指导意义。 万方数据 我国烧结余热利用现状分析 作者： 苏亚红， SU Ya-hong 作者单位： 冶金工业信息标准研究院,北京,100730 刊名： 冶金标准化与质量 英文刊名： METALLURGICAL STANDARDIZATION & QUALITY 年，卷(期)： 2009,47(4) 参考文献(2条) 1.李晋东 烧结余热利用现状及发展 2008(3) 2.闰为群 烧结余热回收利用途径探讨 2007(3) 本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_yjbzhyzl200904014.aspx