探析提高钢铁企业余热发电能效的技术研究

探析提高钢铁企业余热发电能效的技术研究

王齐

身份证号 : 3422251985061032** 山东 济南 250000

摘要：随着我国经济的不断增长，能源消耗也在不断增加，但与此同时，国家也在积极研究如何更充分、更高效地利用能源，从而提高能源利用率，减少资源浪费，减少环境污染。钢铁企业余热发电是钢铁领域拓宽能源利用、减少污染物排放的重要途径。因此，本文对余热发电进行了探讨，以供同业人员参考

关键词：钢铁企业；余热发电；提高能效；技术研究

前言：经调查，我国每年在制造冶炼上花费的能源高达10%，这个数字不小，因此，国家很早就实施了可持续发展战略，多年的实践证明，国家政策是绝对正确的。余热发电技术是利用低温废气产生的低品位蒸汽，促进低参数汽轮机组做功发电。与火力发电相比，它不需要消耗一次能源，也不需要产生额外的废气、废渣、粉尘等有害气体。它是当前钢铁企业节能环保要求下的必然趋势和产物，具有充分利用低温废气变废为宝、净化环境的目的。

1、余热发电现状

余热是钢铁生产过程中产生的余热。我国钢铁能耗约占总能耗的70%，约60%的钢铁能耗会转化为不同载体、不同温度的余热。它含有低级烟气、蒸汽和热水等。余热回收利用不仅可以缓解我国当前经济发展中遇到的能源问题，而且对抑制环境污染也有一定的作用。可以说，余热的回收利用意义重大。生产过程中剩余热能转化为电能的技术。余热发电不仅节能，而且有利于环境保护。余热发电的重要设备是余热锅炉。它利用废气和废液中的热量或可燃物质作为热源，产生蒸汽进行发电。由于工质温度不高，锅炉体积庞大，消耗金属较多。用于发电的余热主要包括高温烟气余热、化学反应余热、废气废液余热、低温余热(低于200)等。此外，还有剩余压差发电；比如高炉煤气在炉顶压力较高，可以通过膨胀涡轮发电机产生后再输送给煤气用户。余热发电包括蒸汽朗肯循环发电和有机朗肯循环发电，两种发电方式的主要区别在于前者的工作介质是水，当水在余热锅炉中吸热后变成蒸汽，然后进入汽轮机发电；后一种情况，利用低沸点有机工质吸收余热，进入透平膨胀机或螺杆膨胀机做功，从而完成发电。从功能转换来看，高温热源可以产生高温高压蒸汽，水蒸气朗肯循环适合中高温余热发电，中低温余热适合有机朗肯循环余热发电。

2、钢铁企业低温余热利用技术及其主要设备

热能是一种在不同条件下质量差异很大的能量，余热温度的不同使得质量有很大差异。钢铁企业中低温余热利用主要有三种技术。

1)余热发电技术，即利用钢铁企业生产过程中各工序排出的废气余热和冷却器排出的废气余热发电。主要设备包括余热锅炉、汽轮发电机和发电机组。以400的烟气为例，每收集1万m3烟气，余热锅炉可产生1t的过热蒸汽，这些蒸汽驱动的汽轮机可产生约200千瓦时的电能。

2)余热制冷技术。溴化锂吸收式制冷机以溴化锂溶液为吸收剂，以水为制冷剂，利用水在高真空下蒸发吸热，达到制冷的目的。

3)热管技术，主要用于预热空气或气体，回收各种中低温烟气的余热。主要设备是热管换热器，一般为钢-水重力热管。

3.提高余热发电能效的技术研究

3.1烧结剩余可利用能量剩余可利用能量发电相关技术

在金属烧制的过程中，最后会有很多石头，这些石头是烧结的石头。烧结石的变化是一个化学变化的过程，在这个过程中释放出大量的能量，这些能量是可以利用的，如果利用起来就是一笔巨大的财富。下面简单介绍一下烧结机的原理。烧结机的原理是烧结石放出的一些高温粉尘将水加热变成蒸汽，然后用蒸汽带动蒸汽机运转发电。这是一个神奇的过程，可以使用。其实在最后时刻，烧结石也是有能量的，只是用这个能量比较麻烦，因为温差比较小。根据物理学，能量从高温物体传递到低温物体。如果温差太低，能量传递过程会变得非常困难。这时候就需要一个能量收集装置，把这些能量汇集到一起，这样能量就会变大，利用的更加充分。

3.2与电力企业合作发展“共同火力”发电

建立“共同火力”的生产财务模式是钢铁企业实现气体“零排放”的重要途径之一。普通火力发电综合了钢厂和电厂各自的优势，充分利用钢厂的剩余资源(副产煤气)和火力发电厂现有设备(锅炉和大容量发电机组)，只需增加输气管道和改造锅炉即可发电，投资少，效益更好。国家应出台相应的激励政策。

3.3干熄焦余热回收技术的应用

干熄焦的工艺流程如下：用推焦车将红焦推入专用钢包，用专用运输车和提升机运至干熄焦炉入口，由装车装置装车至干熄焦炉，高温焦炭(950 ~ 1050)与惰性气体(氮气)逆向换热，温度降至200，然后由出焦装置出料，通过皮带输送至焦炭生产系统；与高温焦炭换热后，氮气温度升至850 ~ 950。在循环风机的动力作用下，通过一次除尘、余热锅炉、二次除尘、锅炉预热器送入干熄焦焦炉进行往复循环，然后由循环风机加压。高温氮气与高温焦炭换热后，在余热锅炉中进行换热，通过热管换热器(锅炉给水预热器)，温度降至130 ~ 135进入下一个循环。余热锅炉产生压力为9.5兆帕、温度为540的蒸汽，进入配套发电机组发电并并网。

3.4新型余热发电系统的研发

传统的以水为介质的朗肯循环，在余热发电中，余热被低品位的热汽轮发电机组回收，存在系统复杂、循环效率低、经济效益不理想等问题。余热系统以氨水混合物为介质，有机介质的朗肯循环系统利用余热发电，可实现余热资源的高效利用；余热发电利用上述循环系统的应用，可以实现余热资源的有效利用。首先，利用有机介质阻力小、浮点低、转速低、工作压力低的特点，可以最大限度地利用余热资源；此外，通过采用以氨水混合物为介质的循环系统，充分发挥了氨的变温蒸发特性，从而降低了介质吸热过程中的不可逆性、冷凝温度的变化以及冷凝工作中混合介质的不可逆性，有效抑制了不利因素，实现了低压介质下的介质冷凝，有效提高了热能的利用率。

3.5清洁能源和新钢铁技术的研究和利用

1)鼓励烧结机烟气循环、环冷机余热梯级利用、发电和脱硫副产物综合利用技术的开发和应用。

2)鼓励综合(复合)二恶英减排技术的研发和应用。

3)鼓励发展和应用废旧轮胎和废旧塑料的高炉喷吹技术、Corex喷煤技术、高炉煤气替代优质煤气、CCPP发电、热电联产、废旧轮胎和废旧塑料共焦化技术。

4)鼓励开发应用炼铁炉渣显热回收技术和高锌含铁尘泥脱锌技术。

5)鼓励R&D及铁合金渣粉尘安全利用技术的应用。

6)鼓励炼钢车间屋顶三级除尘技术的研发和应用。

7)鼓励不锈钢渣综合利用技术和设备，不锈钢和特殊钢酸洗废酸和酸洗污泥安全利用技术的研究开发和应用。

8)鼓励R&D和低氮燃烧技术在轧钢加热炉上的应用

结论：余热发电是钢铁企业节能减排、降耗增效的有效措施，也是实现循环经济的必由之路。相信在我国科研单位、高校、设计院、厂家、企业的共同努力下，余热发电的前景是光明的，其发展将进一步实现我国低碳经济的目标。

参考文献：

1. 陈林根，孟凡凯，孙丰瑞，等.钢铁工业余热回收新技术——热电发电[A].中国高等教育学会工程热物理专业委员会.高等学校工程热物理第十九届全国学术会议论文集[C].2013：10

2. 王统彬.纯低温剩余可利用能量发电方案设计及系统优化[D].华北电力大学动力工程系，2015

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