＊丁 銳

（哈爾濱鍋爐廠有限責(zé)任公司 黑龍江 150046）

余熱回收利用效率低，我國(guó)鋼鐵企業(yè)的耗能量占全國(guó)能耗量的10%左右，不僅造成能源的浪費(fèi)，而且加大了對(duì)環(huán)境的污染。部分鋼鐵企業(yè)由于能耗較高導(dǎo)致生產(chǎn)成本居高不下，企業(yè)缺乏有效的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。受到資金、設(shè)備、技術(shù)等各種因素的限制，鋼鐵企業(yè)在生產(chǎn)中產(chǎn)生的余熱無(wú)法得到有效的回收利用，出現(xiàn)了高質(zhì)熱能低效使用，二次能源開(kāi)發(fā)利用水平低等現(xiàn)象。我國(guó)鋼鐵企業(yè)每年消耗的能源量巨大，在產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級(jí)的背景下，高能耗產(chǎn)業(yè)急需通過(guò)技術(shù)改進(jìn)和工藝優(yōu)化等措施，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的生產(chǎn)目標(biāo)。為了改善這一現(xiàn)狀，鋼鐵企業(yè)應(yīng)該加大對(duì)生產(chǎn)流程各個(gè)工序的余熱回收利用，分析與優(yōu)化能耗，利用先進(jìn)的節(jié)能技術(shù)提高二次能源的利用率，降低生產(chǎn)成本和能源損耗，提高生產(chǎn)效率，減少污染物的排放，最終促進(jìn)鋼鐵企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

1.影響鋼鐵企業(yè)余熱回收利用的因素

對(duì)于鋼鐵企業(yè)而言，實(shí)行余熱回收利用，可有效降低能源損耗和成本支出，同時(shí)通過(guò)余熱回收利用還能夠產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益。但是在進(jìn)行余熱回收利用的過(guò)程中，會(huì)存在各種問(wèn)題影響到余熱回收的效率。影響余熱回收的因素主要包括以下幾個(gè)方面：

(1)資金受限

由于鋼鐵企業(yè)的生產(chǎn)工藝、裝備配置、生產(chǎn)規(guī)模等存在一定的差異性，所以在制定余熱回收利用方案時(shí)就需要根據(jù)實(shí)際情況有針對(duì)性的進(jìn)行規(guī)劃。一般情況下，余熱回收方案主要包括優(yōu)化生產(chǎn)工藝和工序，購(gòu)置先進(jìn)的余熱回收利用設(shè)備，但是這些都需要大量的資金投入。對(duì)于規(guī)模較小的鋼鐵企業(yè)而言，因?yàn)闆](méi)有足夠的資金用于余熱回收裝置的購(gòu)置或者生產(chǎn)工藝的改進(jìn)，所以影響到余熱回收項(xiàng)目的進(jìn)展。在部分企業(yè)中，還有很多余熱回收利用項(xiàng)目已經(jīng)列入規(guī)劃，但是由于資金缺乏，遲遲無(wú)法落實(shí)，所以資金受限是影響鋼鐵企業(yè)余熱回收利用的重要原因之一。

(2)技術(shù)不成熟

經(jīng)過(guò)多年的技術(shù)改進(jìn)和調(diào)整，鋼鐵企業(yè)已經(jīng)形成了較為成熟的生產(chǎn)工藝，而在余熱回收利用的措施中，技術(shù)優(yōu)化和改進(jìn)就是其中之一。而生產(chǎn)流程的逐步優(yōu)化和產(chǎn)品能耗的不斷下降，為進(jìn)一步節(jié)約能源增加了難度。從實(shí)際生產(chǎn)現(xiàn)狀出發(fā)，在鋼鐵生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)都會(huì)產(chǎn)生一定的能源損耗，從節(jié)能的角度出發(fā)主要有降低各生產(chǎn)環(huán)節(jié)第一類(lèi)載能體的單耗及其載能量，降低各生產(chǎn)環(huán)節(jié)第二類(lèi)載能體的能耗及其載能量，以及回收利用散失的各種余熱、余能和廢棄物，而不同的節(jié)能目標(biāo)就需要對(duì)應(yīng)不同的生產(chǎn)工序改進(jìn)和余熱回收技術(shù)。技術(shù)上的改進(jìn)和優(yōu)化是阻礙余熱回收利用的重要壁壘，部分鋼鐵企業(yè)由于技術(shù)和工藝上不夠成熟，在現(xiàn)階段難以有更大的提升和改進(jìn)，存在余熱鍋爐回收的蒸汽轉(zhuǎn)化率低，以及高質(zhì)低用等問(wèn)題，無(wú)法真正發(fā)揮余熱回收利用的價(jià)值。

(3)區(qū)域供需不平衡

鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的余熱在傳輸?shù)倪^(guò)程中會(huì)有一定的損耗，且傳輸?shù)木嚯x越遠(yuǎn)，熱能損耗越大。為了保證余熱回收利用價(jià)值最大化，一般都會(huì)選擇就近進(jìn)行余熱回收利用。雖然鋼鐵企業(yè)可以將部分余熱用于循環(huán)再生產(chǎn)，但是在余熱產(chǎn)量較大的情況下，就需要與其他企業(yè)或者項(xiàng)目進(jìn)行對(duì)接。如果余熱需求企業(yè)距離生產(chǎn)企業(yè)較遠(yuǎn)，會(huì)增加運(yùn)輸成本和能源損耗。就需要對(duì)運(yùn)輸成本和損耗進(jìn)行計(jì)算，然后確定是否存在回收價(jià)值。

針對(duì)這些因素，我國(guó)部分地區(qū)已經(jīng)實(shí)行了鋼鐵企業(yè)聯(lián)合體和產(chǎn)業(yè)集群的做法，將鋼鐵生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)鏈上的企業(yè)聚集到一起，既能夠?qū)崿F(xiàn)基礎(chǔ)設(shè)施、資金、技術(shù)、信息等資源共享，又能夠?qū)崿F(xiàn)余熱、余能回收利用的供需平衡，真正落實(shí)鋼鐵生產(chǎn)節(jié)能降耗的目的。

2.鋼鐵企業(yè)余熱回收利用現(xiàn)狀

從統(tǒng)籌規(guī)劃和資源共享的角度出發(fā)，我國(guó)鋼鐵企業(yè)逐漸向大型鋼鐵企業(yè)聯(lián)合體和產(chǎn)業(yè)集群方向發(fā)展，形成原料、冶煉、軋制、精深加工、市場(chǎng)集散為一體的完整產(chǎn)業(yè)鏈條，降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率。鋼鐵生產(chǎn)需要經(jīng)過(guò)原料、焦化、燒結(jié)、煉鐵、煉鋼、連鑄、軋鋼等工序，在生產(chǎn)過(guò)程中，部分能源經(jīng)過(guò)加工、轉(zhuǎn)換和改質(zhì)等環(huán)節(jié)會(huì)從一次能源轉(zhuǎn)換為能源產(chǎn)品供生產(chǎn)使用，還有部分會(huì)形成二次能源，主要包括各種副產(chǎn)煤氣、余熱、余能。像焦炭和燒結(jié)礦顯熱等余熱已經(jīng)被回收利用，但有些余熱還沒(méi)有被開(kāi)發(fā)利用，或者開(kāi)發(fā)利用程度較低。從節(jié)能降耗的角度出發(fā)，目前鋼鐵企業(yè)可采用的余熱回收利用技術(shù)主要包括燒結(jié)環(huán)冷余熱回收蒸汽，煉鋼轉(zhuǎn)爐汽化冷卻回收蒸汽，熱軋加熱爐汽化冷卻回收蒸汽，干熄焦余熱回收產(chǎn)汽發(fā)電，高爐熱風(fēng)爐煙氣余熱回收干燥噴煤制粉等。

3.鋼鐵企業(yè)余熱回收利用的措施

(1)燒結(jié)環(huán)冷系統(tǒng)余熱回收利用

在鋼鐵生產(chǎn)的燒結(jié)工序中，燒結(jié)礦在經(jīng)過(guò)環(huán)冷機(jī)冷卻時(shí)，會(huì)產(chǎn)生大量溫度較高的熱煙氣，如果這部分煙氣直接排入大氣，不僅會(huì)造成較大的能源損失，還會(huì)對(duì)大氣造成嚴(yán)重污染。燒結(jié)工序的能耗僅次于煉鋼工序，約占總能耗的9%-15%，所以對(duì)燒結(jié)環(huán)冷機(jī)中的余熱進(jìn)行回收利用具有很大的節(jié)能空間，并且可產(chǎn)生較大的經(jīng)濟(jì)效益。

在燒結(jié)機(jī)生產(chǎn)線中都會(huì)配備相應(yīng)的環(huán)冷機(jī)，對(duì)于燒結(jié)礦經(jīng)過(guò)環(huán)冷機(jī)時(shí)產(chǎn)生的高溫?zé)煔饪梢圆捎脙煞N余熱回收利用措施。利用循環(huán)風(fēng)機(jī)將燒結(jié)環(huán)冷機(jī)一段和二段混合的高溫?zé)煔庖胗酂徨仩t，利用余熱鍋爐生產(chǎn)蒸汽發(fā)電。對(duì)于三段與四段的高溫?zé)煔猓渑c經(jīng)過(guò)中壓過(guò)熱器后混合的煙氣再經(jīng)過(guò)加熱器后重新返回環(huán)冷機(jī)用于冷卻燒結(jié)礦，提高余熱利用效率。但是余熱發(fā)電方式增加了熱能轉(zhuǎn)化為電能的環(huán)節(jié)，且電能并網(wǎng)難度較大。還可以采用余熱驅(qū)動(dòng)機(jī)械方案，因?yàn)橛酂徨仩t會(huì)產(chǎn)生壓力和溫度不同的兩種蒸汽，所以可分別將這兩種蒸汽用于汽輪機(jī)的主蒸汽和補(bǔ)汽，利用汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)水泵、風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)，可降低因?yàn)樵黾幽芰拷粨Q而產(chǎn)生的損失。在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中，每種方法都存在各自的優(yōu)缺點(diǎn)，所以還需要根據(jù)鋼鐵企業(yè)的生產(chǎn)實(shí)際進(jìn)行相應(yīng)的改造。在環(huán)冷系統(tǒng)余熱回收利用中，受到各種因素的影響會(huì)降低余熱回收利用率，所以要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。比如環(huán)冷系統(tǒng)漏風(fēng)會(huì)降低余熱回收量，可完善燒結(jié)環(huán)冷風(fēng)機(jī)的密封裝置，從而提升余熱產(chǎn)汽能力。

(2)焦化環(huán)節(jié)余熱回收利用

①上升管荒煤氣余熱利用

焦?fàn)t產(chǎn)生的荒煤氣溫度在800℃左右，對(duì)于荒煤氣顯熱回收是實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的重要措施。在以往的荒煤氣生產(chǎn)中會(huì)采用噴灑循環(huán)氨水的方式對(duì)高溫荒煤氣進(jìn)行冷卻，經(jīng)過(guò)冷卻后的荒煤氣進(jìn)入煤氣初冷器，再次冷卻后回收化產(chǎn)品，但是高溫荒煤氣帶出的顯熱無(wú)法得到有效利用。而在化產(chǎn)脫苯工段，采用管式加熱爐的方式來(lái)燃燒煤氣進(jìn)行富油和蒸汽的加熱，不僅存在安全隱患，而且能耗較大，排污較高。為了改善這種現(xiàn)狀，增強(qiáng)對(duì)荒煤氣余熱的回收利用，可在焦?fàn)t上采用上升管荒煤氣顯熱回收技術(shù)。利用除氧器將除鹽水送入汽包，再通過(guò)強(qiáng)制循環(huán)泵將汽包內(nèi)的水壓入上升管中，冷卻水可吸收高溫荒煤氣的顯熱，吸熱后的氣液混合物再次返回汽包。在汽包內(nèi)經(jīng)過(guò)汽水分離器得到的飽和蒸汽，一部分可以進(jìn)入上升管換熱器進(jìn)行二次加熱后送入蒸汽混合器，部分蒸汽可用于加熱富油，也可并入蒸汽管網(wǎng)。利用這種技術(shù)進(jìn)行荒煤氣顯熱回收，余熱回收效率高，還可降低氨水用量和循環(huán)氨水泵的用電量，減少污染物的排放，節(jié)能環(huán)保效益較為顯著。

②干法熄焦余熱利用

除了上升管余熱回收利用外，干熄焦也是焦化環(huán)節(jié)常會(huì)采用的余熱回收方式。從焦?fàn)t炭化室推出的紅焦顯熱約為1000℃左右，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)紅焦顯熱的回收利用，可以配置干熄焦裝置。將紅焦從頂部送入干熄焦?fàn)t內(nèi)，然后利用氮?dú)膺M(jìn)行逆流冷卻。經(jīng)過(guò)加熱的氮?dú)庠诟上ń範(fàn)t的上部引出，經(jīng)過(guò)除塵、余熱回收以及換熱降溫后再次返回干熄焦?fàn)t進(jìn)行循環(huán)使用。此種方式回收的蒸汽可以用于發(fā)電，也可以供給中壓蒸汽用戶。

③焦?fàn)t煙道氣余熱利用

對(duì)于焦?fàn)t煙氣的余熱可采用熱管技術(shù)進(jìn)行顯熱回收，用于生產(chǎn)蒸汽，也可將焦?fàn)t煙氣顯熱用于煤調(diào)濕，由此來(lái)控制入爐煤的水分含量。鋼鐵企業(yè)也可根據(jù)實(shí)際情況，通過(guò)其他技術(shù)改進(jìn)措施對(duì)焦化環(huán)節(jié)進(jìn)行預(yù)熱回收利用，以此來(lái)降低能源損耗，提高生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益。

(3)高溫爐渣余熱回收利用

在高爐、轉(zhuǎn)爐和電爐生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的爐渣溫度較高，其中高爐渣顯熱約占余熱資源的30%左右。但是由于回收利用難度較高，所以回收利用率較低，目前對(duì)于這部分余熱資源的回收利用可分為物理回收法和化學(xué)回收法兩大類(lèi)。

①物理回收方法

高爐渣在出爐時(shí)含有較高的物理潛熱，提升這部分余熱的回收利用會(huì)獲取較大的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)可有效降低熱損失。目前比較常用的物理回收法主要包括風(fēng)淬法、水淬法、旋轉(zhuǎn)杯粒化法等。風(fēng)淬法是目前較為高效的回收方法，在高溫爐渣出爐后，對(duì)其進(jìn)行粉碎處理，同時(shí)利用高速氣流沖擊粉碎后的爐渣，再利用多段流化床對(duì)粉碎后的爐渣進(jìn)行回收。高速空氣在沖擊高溫爐渣時(shí)會(huì)形成高溫?zé)犸L(fēng)，這部分熱風(fēng)品質(zhì)較高，可以用于發(fā)電。風(fēng)淬法在獲取余熱的同時(shí)，還可以將粉碎后的爐渣用于水泥生產(chǎn)，進(jìn)一步提升了經(jīng)濟(jì)效益；水淬法主要是利用水對(duì)高溫爐渣進(jìn)行冷卻，冷卻水在吸收高溫爐渣的部分熱量后可達(dá)到50℃-100℃的余熱水或者中壓蒸汽，余熱水或者蒸汽可以用于冬季采暖。但是水淬法存在的問(wèn)題就是將高品質(zhì)的熱能轉(zhuǎn)化為了低品質(zhì)的熱水，且高溫爐渣在熱能全部散失的同時(shí)，還會(huì)造成部分水資源的浪費(fèi)，在實(shí)際應(yīng)用中是否采用還需要根據(jù)生產(chǎn)情況而定；旋轉(zhuǎn)杯粒化法主要是利用高速旋轉(zhuǎn)的多孔旋轉(zhuǎn)杯所產(chǎn)生的離心力，將其中的高溫熔渣甩出?；?，熔渣在被甩出的同時(shí)，與高溫熔渣接觸的冷空氣會(huì)升溫，然后再對(duì)這部分高溫空氣進(jìn)行利用。物理回收法還有雙鼓法、甲烷水蒸汽法、冶金熔渣射流干法?；?，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，應(yīng)該根據(jù)鋼鐵企業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模，生產(chǎn)工藝，生長(zhǎng)裝置等條件合理選擇，高效回收利用余熱以及防止再次造成能源消耗為準(zhǔn)則，最終實(shí)現(xiàn)余熱的高效回收利用。

②化學(xué)回收方法

對(duì)于高爐渣顯熱的化學(xué)回收方法主要有高爐渣生產(chǎn)渣棉、高爐渣制備微晶玻璃、利用高爐渣顯熱制煤氣技術(shù)等。高爐渣生產(chǎn)渣棉主要是向高溫狀態(tài)下的爐渣中混入配置好的調(diào)質(zhì)劑，比如酸性物質(zhì)鐵尾礦、廢石等，在鐵尾礦或者廢石等處于融化狀態(tài)時(shí)，利用安置于高爐渣溝末端噴嘴處的壓縮空氣或蒸汽，將融化狀態(tài)的混合料吹成絲狀，從而形成渣棉纖維。這種回收方法不僅獲得可觀的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)還能提高廢棄材料和余熱資源的利用效率，并有效提升了環(huán)境保護(hù)；對(duì)于高溫爐渣，還可以通過(guò)熔融法將其制備成微晶玻璃，或者將高爐渣作為陶瓷的助燒結(jié)劑，這種方法既能夠減少爐渣自身的浪費(fèi)，還能夠間接利用爐渣的顯熱。因?yàn)榛瘜W(xué)回收方法的利用存在技術(shù)難度，且在生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)裝備方面需要進(jìn)行改進(jìn)，所以在實(shí)際應(yīng)用中還需要根據(jù)鋼鐵廠實(shí)際狀況進(jìn)行改進(jìn)和調(diào)整。

4.余熱回收利用方案

以上是對(duì)鋼鐵企業(yè)在燒結(jié)工序和焦化工序的余熱回收利用進(jìn)行分析，在煉鐵、煉鋼、連鑄和軋鋼工序中，也有大量可回收利用的余熱，可根據(jù)實(shí)際情況制定相應(yīng)的余熱回收利用措施，提高余熱的利用效率。為了提高余熱回收利用率，可根據(jù)余熱熱能的品級(jí)以及熱力用戶的需求，制定完善的利用方案，最終有效提升余熱利用效率。對(duì)于高品質(zhì)余熱，可以通過(guò)余熱鍋爐產(chǎn)生飽和蒸汽用來(lái)發(fā)電，低品質(zhì)余熱可產(chǎn)生高溫?zé)崴糜诮够瘏^(qū)域、軋鋼區(qū)域以及市政區(qū)域的采暖，避免高質(zhì)低用造成熱能的損失。通過(guò)對(duì)區(qū)域內(nèi)焦化、燒結(jié)、煉鋼、軋鋼余熱鍋爐蒸汽的流向進(jìn)行調(diào)整，可增加發(fā)電用戶，實(shí)現(xiàn)余熱鍋爐蒸汽的高效利用。為了解決余熱區(qū)域供需不平衡問(wèn)題，應(yīng)該對(duì)各生產(chǎn)區(qū)域的用熱情況進(jìn)行平衡，盡量實(shí)現(xiàn)蒸汽在區(qū)域內(nèi)平衡供給，減少蒸汽因?yàn)檫h(yuǎn)距離運(yùn)輸造成的損耗。

5.余熱回收利用中的注意問(wèn)題

鋼鐵企業(yè)的余熱回收有多種措施，但是受到地域限制、企業(yè)規(guī)模、生產(chǎn)工藝等方面的限制，不同地區(qū)鋼鐵企業(yè)的余熱回收技術(shù)會(huì)存在一定的差異性。下面對(duì)于余熱回收過(guò)程中需要進(jìn)一步優(yōu)化的問(wèn)題進(jìn)行分析，有助于進(jìn)一步改善余熱回收利用效率。環(huán)冷機(jī)作為燒結(jié)工序中的重要冷卻設(shè)備，在實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程中，由于環(huán)冷機(jī)底部、欄板、橫梁和煙罩等部位漏風(fēng)，會(huì)導(dǎo)致燒結(jié)環(huán)冷余熱回收效率低一級(jí)電耗增加的現(xiàn)象。對(duì)于這種現(xiàn)象，應(yīng)該有針對(duì)性的改善燒結(jié)環(huán)冷裝置的密封性，降低漏風(fēng)量，從而提升余熱回收利用率；部分鋼鐵企業(yè)的低溫余熱一般會(huì)通過(guò)空冷器或者冷卻塔等方式直接排入大氣，不僅造成大氣污染，而且還會(huì)造成資源浪費(fèi)。對(duì)于低溫余熱，可以將其用于廠區(qū)內(nèi)部的制冷和采暖，能夠達(dá)到節(jié)能和環(huán)保的雙重效果；對(duì)于軋鋼加熱爐中的高溫?zé)煔鈸p失，可通過(guò)外置余熱鍋爐或者鍋爐中的內(nèi)置蒸發(fā)器改造，對(duì)加熱爐中的預(yù)熱空氣以及煤氣后的煙氣余熱進(jìn)行回收利用；提高對(duì)副產(chǎn)煤氣資源的優(yōu)化與利用，也是鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)伴生煤氣高效利用的方向。

6.結(jié)語(yǔ)

經(jīng)濟(jì)發(fā)展不能以犧牲環(huán)境為代價(jià)，這是促進(jìn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要原則。尤其是在不可再生能源日益緊缺的背景下，降低能源消耗是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的首要目標(biāo)。鋼鐵企業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)消耗大量能源，對(duì)鋼鐵企業(yè)而言是巨大的成本支出，高能耗的背后是高排放，對(duì)生態(tài)環(huán)境也造成了一定的污染。通過(guò)技術(shù)改進(jìn)和工藝優(yōu)化等手段，加大對(duì)鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中二次能源的開(kāi)發(fā)利用，不僅能夠降低生產(chǎn)成本，還能夠減少對(duì)環(huán)境的污染，最終實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益和社會(huì)效益共同增長(zhǎng)，為促進(jìn)我國(guó)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展創(chuàng)造有利條件。