鋼企低溫余熱的深度開(kāi)發(fā)及全天候應(yīng)用

鋼企低溫余熱深度開(kāi)發(fā)與全天候應(yīng)用鋼企余熱資源

據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)大中型企業(yè)噸鋼產(chǎn)生的余熱總量為8.44GJ，約占噸鋼能耗的37%，其中最終產(chǎn)品或中間產(chǎn)品所攜帶的顯熱約占余熱總量的39%，各種熔渣的顯熱約占9%，各種廢（煙）氣的顯熱占37%，冷卻水?dāng)y帶的顯熱約占15%，余熱資源豐富。

據(jù)調(diào)查，我國(guó)鋼鐵企業(yè)余熱資源的平均回收率只有25.8%。其中，按余熱資源的品質(zhì)統(tǒng)計(jì)，回收高溫余熱居多，回收率為44.4%；其次是中溫余熱，回收率為30.2%；低溫余熱的回收率還不足1%。若按攜帶余熱的物質(zhì)形態(tài)統(tǒng)計(jì)，回收最多的是產(chǎn)品顯熱，回收率為50.04%；其次是煙氣顯熱，回收率為14.92%；冷卻水的顯熱回收率只有1.90%；各種渣顯熱的回收率更少，為1.59%。鋼企余熱資源鋼鐵生產(chǎn)工藝中有待回收的顯性和隱性余熱余能折合135萬(wàn)噸標(biāo)煤，如果按30%的轉(zhuǎn)換效率用于發(fā)電，可達(dá)500MW，可見(jiàn)效益巨大。鋼企余熱余能利用發(fā)展現(xiàn)狀鋼鐵生產(chǎn)流程中的主要余熱資源高溫余熱(>650℃)燃料燃燒后的高溫?zé)煔飧郀t熔渣轉(zhuǎn)爐熔渣高溫高壓蒸汽……中溫余熱(230-650℃)燒結(jié)煙氣熱風(fēng)爐煙氣中溫中壓蒸汽……低溫余熱(<230℃)低溫排放煙氣低溫低壓蒸汽高爐冷卻水低溫物料……鋼鐵生產(chǎn)流程中的主要余能資源高爐煤氣焦?fàn)t煤氣轉(zhuǎn)爐煤氣高爐爐頂余壓……鋼企余熱資源余熱按品種分類產(chǎn)品顯熱3.35GJ39%廢煙氣顯熱3.10GJ37%冷卻水顯熱

1.24GJ

15%渣顯熱

0.74GJ

9%高溫余熱(>650℃)40%中溫余熱(230℃～650℃)26%低溫余熱(<230℃)34%（單位：GJ）余熱按品種分類余熱按品質(zhì)分類鋼企余熱資源產(chǎn)品顯熱及其回收利用情況產(chǎn)品顯熱共計(jì)3.35GJ/t鋼，回收率50％10%40%90%20%紅焦、鋼坯、鐵水顯熱為高溫余熱

回收率58%燒結(jié)礦顯熱為中溫余熱

回收率20%鋼企余熱資源熔渣顯熱及其回收利用情況轉(zhuǎn)爐鋼渣、高爐渣1500～1600℃，0.74GJ/t鋼轉(zhuǎn)爐鋼渣顯熱沒(méi)回收高爐水沖渣余熱水用于冬季取暖鋼企余熱資源廢氣顯熱及其回收利用情況廢氣顯熱共3.11GJ/t鋼高溫余熱有LDG顯熱，回收率可達(dá)40％中溫余熱有COG顯熱、熱風(fēng)爐煙氣、加熱爐煙氣顯熱，回收率30％低溫余熱有燒結(jié)廢煙氣顯熱、焦?fàn)t廢煙氣顯熱、BFG顯熱，基本無(wú)回收40%10%30%35%鋼企余熱資源鋼企總余熱資源3.36+2.19+2.89=8.44GJ/t鋼我國(guó)余熱回收率平均約30%，國(guó)內(nèi)先進(jìn)40%，國(guó)外先進(jìn)50%采取目前先進(jìn)回收技術(shù)理論上可回收68%我國(guó)與國(guó)際先進(jìn)水平還有很大差距，余熱回收潛力很大44%30%鋼企余熱余能利用發(fā)展現(xiàn)狀

中國(guó)鋼鐵企業(yè)余熱余能利用經(jīng)歷了從無(wú)余熱余能回收利用，到中高溫余熱余能回收利用階段；從直接利用和動(dòng)力回收，到余熱余能的分級(jí)回收利用階段。煉鐵高爐熔渣高溫水沖渣：水循環(huán)使用，部分采暖熱風(fēng)爐煙氣中溫?fù)Q熱器預(yù)熱助燃空氣或煤氣高爐煤氣中溫TRT發(fā)電，鍋爐或CCPP發(fā)電焦化焦炭高溫干熄焦發(fā)電焦?fàn)t煤氣中溫送煤氣管網(wǎng)統(tǒng)一調(diào)配：點(diǎn)火、燒爐和烤包等低壓蒸汽中溫采暖燒結(jié)熱風(fēng)中溫預(yù)熱混合料，生產(chǎn)蒸汽或補(bǔ)燃發(fā)電煉鋼轉(zhuǎn)爐煙氣高溫汽化冷卻轉(zhuǎn)爐煤氣中溫汽化冷卻，燒爐軋鋼連鑄坯高溫?zé)嵫b熱送加熱爐煙氣中高溫汽化冷卻，換熱器預(yù)熱助燃空氣或煤氣鋼企低溫余熱深度開(kāi)發(fā)熱源高爐沖渣水高爐沖渣乏汽煙氣、熱風(fēng)飽和蒸汽用途采暖制冷間接發(fā)電直接發(fā)電海水淡化余熱單一利用余熱綜合利用設(shè)備開(kāi)發(fā)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)主要開(kāi)發(fā)系統(tǒng)沖渣水余熱回收間接發(fā)電飽和蒸汽發(fā)電低溫余熱主要開(kāi)發(fā)技術(shù)高爐沖渣水余熱回收技術(shù)各種沖渣方式下的余熱回收：INBA法、明特法、平流法、嘉恒法、底濾法、輪盤(pán)法等；高爐沖渣乏汽余熱回收技術(shù)余熱間接發(fā)電技術(shù)低溫余熱發(fā)電技術(shù)煙氣余熱回收技術(shù)飽和蒸汽發(fā)電技術(shù)專利核心技術(shù)精密過(guò)濾過(guò)濾精度30-50目，過(guò)濾器采用濾網(wǎng)特殊涂層技術(shù)和差壓排污技術(shù)，能夠防止濾網(wǎng)的結(jié)垢和堵塞，保證過(guò)濾后的污水能夠順利的排除過(guò)濾器。沖渣水專用阻垢技術(shù)能夠阻止金屬表面結(jié)垢，針對(duì)整體系統(tǒng)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)相關(guān)外圍管道防結(jié)晶防阻垢裝置，以保障項(xiàng)目系統(tǒng)技術(shù)整體性。最強(qiáng)耐腐蝕材料材質(zhì)采用進(jìn)口鈦板，并在渣水過(guò)流面增加自主研制的特殊涂層技術(shù)，在增加抗氯離子腐蝕的同時(shí)，加大渣水過(guò)流面的光滑性，減少板片表面的結(jié)垢。高效換熱器鈦合金材質(zhì)，涂層技術(shù)，設(shè)計(jì)上采用對(duì)角流，增大對(duì)流流速，減少流程死角，最大程度上利用兩側(cè)通道內(nèi)部的壓降，增多相鄰板片間的觸點(diǎn)數(shù)。核心技術(shù)過(guò)濾阻垢材料換熱專利核心技術(shù)

針對(duì)整體系統(tǒng)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)相關(guān)外圍管道防結(jié)晶防阻垢裝置，以保障項(xiàng)目系統(tǒng)技術(shù)整體性。

下圖左側(cè)為未使用管道防結(jié)晶阻垢裝置前管道出水口堵塞照片和清除下來(lái)的結(jié)晶體，最右側(cè)為使用本項(xiàng)目關(guān)鍵技術(shù)設(shè)備后的管道出水側(cè)的照片。低溫余熱主要設(shè)備開(kāi)發(fā)高爐沖渣水相關(guān)設(shè)備高爐沖渣水專用精密過(guò)濾器高爐沖渣水專用高效換熱器高爐沖渣水阻垢儀高爐沖渣乏汽換熱器煙氣/熱風(fēng)回收相關(guān)設(shè)備高效自潔式煙氣換熱器高效熱風(fēng)換熱器高效控制制冷換熱器飽和蒸汽發(fā)電設(shè)備高效冷凝器/凝汽器設(shè)備技術(shù)優(yōu)勢(shì)：過(guò)濾器的過(guò)濾精度30-50目，過(guò)濾器和換熱器不會(huì)因過(guò)濾問(wèn)題堵塞；板式換熱器高效湍流技術(shù)、納米涂層技術(shù)和阻垢儀技術(shù)三方面解決換熱器的結(jié)垢問(wèn)題；換熱溫差：≦5℃，供暖溫度高，供暖效果好；占地面積小，節(jié)省土建投資；技術(shù)成熟，使用業(yè)績(jī)好。主要設(shè)備專用板式換熱器高效過(guò)濾機(jī)組熱風(fēng)換熱器體積少：減少土建投資，更適合鋼廠環(huán)境；用材少：使用鈦板，成本可控，耐腐蝕；易清洗：清洗時(shí)間短，恢復(fù)時(shí)間快；效率高：溫差可達(dá)3℃-5℃。沖渣水精密過(guò)濾機(jī)組，過(guò)濾精度標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)為30目，最高過(guò)濾精度為40目。可以使用鈦合金，耐極端工況腐蝕。纏繞管具有聚四氟乙烯涂層，表面平滑不粘連，系統(tǒng)抗結(jié)垢堵塞性能好，抗腐蝕性強(qiáng)。主要設(shè)備煙氣換熱器高效冷凝器利用熱管技術(shù)設(shè)計(jì)，傳熱效率高，流體阻力損失小、煙氣不泄漏、沒(méi)有附加動(dòng)力消耗、運(yùn)行及維護(hù)費(fèi)用低。固定式繞流扭帶自清洗冷凝器主要用于發(fā)電系統(tǒng)中的冷凝器，解決目前汽輪機(jī)發(fā)電系統(tǒng)中的冷凝器換真空度下降的問(wèn)題。系統(tǒng)案例分析滄州中鐵高爐沖渣及燒結(jié)低溫?zé)煔庥酂峄厥绽庙?xiàng)目本項(xiàng)目利用4座高爐沖渣水及4座高爐沖渣乏汽、5座燒結(jié)煙氣的余熱，提取沖渣水及沖渣乏汽熱量110MW與燒結(jié)煙氣的余熱48MW，總回收熱量158MW，置換出溫度93℃、流量4000t/h的熱水用于海水淡化。本項(xiàng)目不但能夠解決水資源缺乏問(wèn)題，而且把原來(lái)生產(chǎn)工藝需要冷卻和處理掉的廢熱變廢為寶，減少了碳的排放，減輕大氣污染；投資回收期短，社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益顯著，這是一個(gè)非常典型和優(yōu)秀的余熱利用、環(huán)保節(jié)能項(xiàng)目。系統(tǒng)案例分析系統(tǒng)流程圖成熟的技術(shù)成功的業(yè)績(jī)成熟的技術(shù)成功的業(yè)績(jī)成熟的技術(shù)成功的業(yè)績(jī)–余熱供暖項(xiàng)目2013我公司與河北敬業(yè)、石鋼、營(yíng)鋼簽訂合同，并在同年投產(chǎn)運(yùn)行。2014我公司與首鋼遷鋼、邯鋼、天津天重江天、營(yíng)鋼、河北敬業(yè)簽訂合同或二期擴(kuò)建合同。2015我公司承接鞍鋼、青鋼、遷鋼、邯鋼、長(zhǎng)鋼、凌鋼等各大企業(yè)的高爐沖渣水余熱回收項(xiàng)目。成熟的技術(shù)成功的業(yè)績(jī)–間接發(fā)電項(xiàng)目江蘇鑌鑫特鋼項(xiàng)目新武安烘熔鋼鐵高爐沖渣水間接發(fā)電條件具有高爐煤氣蒸汽鍋爐具有汽輪發(fā)電機(jī)高爐煤氣不足外供蒸汽冷凝水沒(méi)有充分加熱成熟的技術(shù)成功的業(yè)績(jī)–直接發(fā)電項(xiàng)目2015年3月6日并網(wǎng)改造完成，蒸汽發(fā)電機(jī)組額定發(fā)電量7.5MW/h，每天發(fā)電量可達(dá)到180MW/天，將為鋼廠帶來(lái)極大的經(jīng)濟(jì)效益。汽輪機(jī)用億瑋坤設(shè)計(jì)高效冷凝器，提高現(xiàn)有冷凝器器的換熱能力熱器能在較低溫差下工作，同時(shí)換熱管程內(nèi)的水流狀態(tài)有平流變?yōu)橥牧?，?qiáng)烈的湍流沖刷能減少換熱管內(nèi)壁結(jié)垢及軟泥的形成。高效凝汽器-繞流扭帶背景說(shuō)明：熱電企業(yè)的汽輪機(jī)在運(yùn)行中經(jīng)常遇到真空度逐漸下降的問(wèn)題。導(dǎo)致真空度下降的主要原因之一是凝汽器管內(nèi)水垢的形成，水垢隨著時(shí)間的推移逐漸加厚，由于水垢的導(dǎo)熱系數(shù)非常低，造成凝汽器換熱效率逐漸變低，從而不斷降低發(fā)電效率。有關(guān)資料介紹，水冷設(shè)備換熱器中水垢厚度＞2.16mm時(shí)，傳熱系數(shù)平均下降51%，設(shè)備運(yùn)行效率下降50%，而形成水垢的時(shí)間僅25天。清洗方法缺陷：循環(huán)水清洗對(duì)凝汽器進(jìn)行酸洗人工疏通和物理清洗膠球清洗旋轉(zhuǎn)式螺旋紐帶高效凝汽器-繞流扭帶繞流扭帶主要特點(diǎn)及性能：湍流效果好；水阻??；在線除垢及強(qiáng)化換熱；大幅度降低凝汽器端差；安裝簡(jiǎn)單方便，停機(jī)安裝時(shí)間短；免維護(hù)，凝汽器檢漏方便；減少循環(huán)水量；采用金屬?gòu)?fù)合材料制作；加工精度高，與換熱管精密配合；不會(huì)對(duì)換熱管內(nèi)壁造成損傷；配合使用線自清潔裝置；配合使用線阻垢裝置；配合使用二次過(guò)濾器。應(yīng)用創(chuàng)新一覽表1）高爐沖渣水專用精密過(guò)濾器；2）高爐沖渣水專用高效換熱器；3）高爐沖渣乏汽換熱器；4）