钢铁生产过程余热资源回收与利用技术课件

钢铁生产过程余热资源回收与利用技术钢铁行业是高消耗、高排放行业:工业消耗能源量约占全国的17%；水资源消耗约占我国工业耗水的10%；二氧化碳排放量约占全国11%。钢铁是我国生态环境建设和低碳经济开展的重点领域。钢铁生产流程实质上是复杂的“煤—铁化工〞过程，以煤为主的过剩能量流在推动“矿石—铁—钢—材〞这一过程〔即物质流〕完成的同时，产生了大量的余热余能。物质流〔主要是铁素流〕在能量流〔主要是碳素流〕的驱动下，工序串联作业，流程协同〔集成〕运行，实现化学、物理转换的过程。在此过程中，碳素能量流没有全部转换到铁素物质流中去。国际顶级的高炉-转炉-热连轧生产流程，仍有38%左右的二次能源未被铁素物质流有效利用，因此有必要协同优化“物耗、能耗〞综合本钱地系统节能降本。随着钢铁工业生产流程的不断优化和工序能耗的逐步降低，回收利用各生产工序产生的余热余能资源是钢铁企业节能减排的方向、途径及潜力所在。企业能耗工序能耗=∑（能源j实物耗量）×（能源j折标系数）—（能源回收利用量）统计期内工序的实物产量j降低工序能耗必须从两方面入手：〔1〕降低各工序生产单位产品所直接消耗的燃料量和各种动力；〔2〕高效回收各工序产生的各种余热和余能。随着钢铁工业生产流程的逐步优化和工序能耗的不断下降，降低单位产品能源实物消耗量的节能难度越来越大，回收与利用余热余能的效果会更加明显。点题——余热资源的高效回收与利用是进一步降低大型钢铁联合企业吨钢能耗的主要措施之一。主要内容主要内容1我国钢铁生产过程余热资源的回收与利用现状2余热资源回收与利用的热力学分析3钢铁生产过程典型余热资源的回收与利用——关于烧结过程余热资源高效回收与利用

1利用现状余热资源属于二次资源。广义而言，但凡具有一定温度的排气、排液和高温待冷却物料所包含的热能均属于余热。余热资源包括：燃料燃烧产物经利用后的烟气显热；高温产品的显热；高温废液的显热；冷却水带走的显热。在不同的工序余热有着不同的种类和形态，其温度水平〔即品质〕和数量也存在着较大的区别。1.1余热资源的组成典型余热就我国钢铁工业而言〔以长流程为例〕，其比较典型的余热资源有：焦化工序：红焦显热、焦炉荒煤气显热；烧结工序：烧结矿显热、烧结烟气显热；炼铁工序：铁水显热、高炉炉顶余热、融渣显热、高炉冷却水显热；炼钢工序：钢水显热、转炉烟气显热、融渣显热；轧钢工序：加热炉冷却水显热。余热总量2005年，我国大中型钢铁企业生产1吨钢所产生的余热资源总量为钢，大约占吨钢可比能耗的37%。图5我国钢铁工业余热资源构成**2005年，我国20余家大中型钢铁企业统计数据以1吨钢为基准，统计各种余热的回收与利用数据。高温中温低温合计资源量回收量资源量回收量资源量回收量资源量回收量产品显热烧结/球团显热0.940.280.940.28焦炭显热0.590.060.590.06铁水显热1.221.101.221.10钢坯显热0.600.240.600.24小计2.411.490.940.283.351.68渣显热高炉渣显热0.590.010.590.01钢渣显热0.1500.150小计0.740.010.740.01表我国大中型钢铁企业余热资源回收利用的情况GJ/t-s1.2余热资源的回收利用水平续表高温中温低温合计资源量回收量资源量回收量资源量回收量资源量回收量废烟气显热焦炉烟气显热0.190.19焦炉煤气显热0.170.020.170.02烧结烟气显热0.690.69高炉煤气显热0.770.77热风炉烟气显热0.360.110.360.11转炉渣显热0.210.080.210.08加热炉烟气显热0.720.250.720.25小计0.210.081.250.381.653.110.46表我国大中型钢铁企业余热资源回收利用的情况〔续〕GJ/t-s冷却水显热高炉冷却水显热0.950.95加热炉冷却水显热0.290.020.290.02小计1.240.021.240.02合计3.361.492.190.662.890.028.442.17利用分析我国钢铁工业余热资源利用回收现状：2005年我国钢铁工业余热资源的平均回收利用率25.8%。回收利用率：高温余热资源44.4%→中温～30.2%→低温～<1%。假设按携带余热物质种类和形态：产品显热50.04%→烟气～14.92%→冷却水～1.90%→熔渣～1.59%。我国大中型钢铁企业余热资源回收利用率30%~50%，全国平均值那么更低；而国外先进钢铁企业余热余能的回收利用率平均为80%，有的在90%以上，如日本新日铁高达92%。工序余热资源总火用量回收火用节能技术节能量钢比系数GJ/t产品GJ/t钢GJ/t产品GJ/t钢焦化工序焦炭显热焦炉煤气显热焦炉烟气显热0.730.20.110.3140.0860.0470.088000.03800CDQ；煤调湿－配型煤快速炼焦技术55kgce/t焦23.7kgce/t钢0.43烧结工序烧结矿余热烧结废风余热0.320.0450.4160.0590000综合梯级利用16.6kgce/t矿21.6kgce/t钢1.3炼铁工序高炉煤气余热和余压高炉煤气化学热高炉渣显热热风炉烟气余热0.3465.40.380.30.3635.670.40.3150.235.2000.245.4600热风炉余热回收技术；TRT技术；23.7kgce/t铁24.9kgce/t钢1.05炼钢工序转炉煤气余热转炉煤气化学热钢坯余热钢渣余热0.1470.880.330.120.1470.880.330.120.050.430.0100.050.430.010“负能”炼钢；优化铁钢界面20kgce/t钢1合计（GJ/t钢）9.1476.22890.2kgce/t钢回收率68.1%合计（GJ/t钢）不计化学热2.8670.33811.8%表某大型钢铁公司余热资源回收利用情况统计表——蔡九菊，中国冶金报，回收利用钢铁生产过程产生的余热余能资源，烧结工序最具代表性。我国烧结工序能耗比国外先进指标高出20％以上，主要原因是烧结工序余热资源的回收与利用水平低。烧结余热资源包括烧结过程的废气显热和产品显热，分别占烧结工序总热量收入的20-45%。据报道，烧结工序的燃料消耗约44kgce/t，余热资源的回收利用量多达14kgce/t，与每吨烧结矿的电力消耗大体相当。烧结过程余热资源“数量〞的多少和“品质〞的上下，不仅与烧结工艺有关而且还与余热回收方式及装备水平有关。充分利用烧结过程不同温度水平的余热资源，不只是节能的需要也是减排的需要，更是改善烧结工艺和提高烧结矿质量的需要，一举多得。〔1〕烧结余热资源回收与利用技术我国烧结工序的余热回收利用工作先后经历了引进国外先进技术、自主研发和引进消化后再创新等几个阶段，余热的回收利用方式也从最初的简单热回收到生产余热蒸汽，最后开展到回收电力等。2000年，首钢烧结厂4台烧结机的余热回收工程投入运行，在国内首次实现了烧结生产用汽的自给自足。2004年马钢继宝钢之后，再一次引进川崎一整套烧结冷却机余热发电系统，2005年9月建成并投产。2台300m2烧结机，年产约660万吨。每台烧结带冷机各配备一套额定蒸发量余热锅炉〔卧式自然循环〕，生产375℃、的过热蒸汽；2台余热锅炉配备一套凝汽式汽轮发电机组。汽轮发电机系统中配置低压蒸汽发电系统〔闪蒸器〕，在额定负荷下可增加发电功率6KW。年发电亿kWh，节约能源3万tce。以来“十一五〞以来，我国在消耗吸收国外先进技术与装备的根底上，自主研究。济钢在引进消化吸收国外先进技术的根底上，依靠国产化设备，在1台300m2烧结机上建成了国内第二套烧结余热发电系统〔2007年1月投产〕。吨矿发电约15kWh。2007年以来，鞍钢、邯钢、安钢、玉溪新兴等公司都先后签订了烧结余热发电合同，烧结余热发电势头强劲。整体概况据不完全统计，截至2021年，我国钢铁行业有烧结机450余台，总烧结面积为38000m2〔折合360m2烧结机约105台〕，年产烧结矿亿t，其中配备余热回收装置已由2005年的缺乏10%增加到15％左右，热回收利用率也由2005年的10%增加到13％左右，相关的技术指标是：吨烧结矿蒸汽回收量约30～40kg，工序能耗46~60kgce。〔2〕CDQ〔2〕干熄焦〔CDQ〕技术工艺流程工艺流程：首先，将炼焦炉推出的大约为1050℃的赤热焦炭置于熄焦室中，在熄焦室中被逆向流动的冷惰性气体(主要成分为氮气，温度170~190℃)熄灭，同时惰性气体被加热到700~800℃，然后经除尘后进入余热锅炉，最后将产生的余热蒸汽再送往汽轮机发电。优点：采用干熄焦装置可回收红焦显热，节约工业水消耗，降低焦化工序能耗；减少环境污染，改善环境质量；同时，还可改善焦炭质量，降低高炉焦比，提高产量。技术概括我国干熄焦装置从2005年的36套增加到2021年的112套，在建的干熄焦装置还有近50套。干熄焦产能相应地从3800万吨/年增加到10895万吨，约占我国炼焦产能的24%。重点钢铁企业的干熄焦普及率从2005年的26%提高到2021年的85%，我国干熄焦装置和熄焦能力均居世界第一。2005年后，处理能力从2005年的65t/h~150t/h扩展到最大260t/h的不同系列的干熄焦设备均可由国内供给。国家产业政策要求，钢铁企业新建焦炉必须配套建设干熄焦装置和地面除尘装置。“十二五〞期间要求钢铁企业焦炉100％都要采用干熄焦技术。至2021年7月末，我国已投产和在建的干熄焦装置115套，占83%，据世界第一。〔3〕高炉炉顶煤气余热发电〔TRT〕技术ＭＢＬ至高炉煤气管网鼓风机DCVSVS汽轮机发电机热风炉高炉高炉煤气ＴＲＴ高炉炉顶压力高达，炉顶煤气中存有大量的压力能。TRT是利用高炉炉顶煤气的压力能和热能经透平机膨胀做功，从而驱动发电机发电。继续分析高炉的稳定运行和炉顶煤气温度的降低，为TRT发电和高炉煤气干法除尘创造了条件，全干法+TRT技术可使发电效率提高30%，吨铁发电量达35-45kWh。整体概况我国TRT技术在1000m3以上大型高炉的普及率还不到40%，尤其是干式TRT的使用率更低，吨铁发电量、吨铁节水量等技术指标与国外先进产钢国家还有较大的差距，配套设备的国产化率也比较低。因此，引进、消化吸收国外先进技术，特别是消化吸收后的集成创新，研发具有自主知识产权的干式TRT技术与装备，是我国未来TRT技术的开展方向。(4)蓄热TRT技术在国外较为普及，如日本TRT技术的普及率已到达90%。我国也在逐步推广，截止“十一五〞末期，我国总计有超过600座高炉配备了597套高炉炉顶余压发电设备〔TRT〕，比2005年增加了357套，产生了巨大的效益。2021年全年回收电量约12亿kWh，年减少CO2排放量1000万吨。重点钢铁企业中大于1000m3高炉的TRT普及率比2005年提高了27个百分点，到达98%，2021年吨铁发电量到达32kWh，比2005年提高了7kWh。采用干法除尘的TRT发电量将增加25%~30%左右。首钢京唐的两座5500m3高炉均采用干法除尘，TRT吨铁发电量到达56kWh。目前。配备干式TRT的大型高炉已超过100座，例如首钢京唐、宝钢、莱钢、济钢、包钢、鞍钢、唐钢、韶钢、首秦等。〔4〕高温蓄热燃烧技术燃料燃料燃烧器

B空气切换阀排气150℃炉温1350℃钢板1250℃空气排气预热空气

1000℃炉温1350℃钢板1250℃蓄热室B燃料燃烧器A燃料燃烧器B切换阀蓄热室A观点高温空气燃烧技术,是对传统蓄热室结构设计、热工操作，火焰炉燃烧方法和燃气显热回收方式的重大革新。适用于燃用纯高炉煤气、空气煤气双预热的加热炉或热处理炉，不大适用于燃用高热值燃料、入炉料冷装或冷热混装的一些加热炉。当热装率和热装温度较高时，为保证物料有较高的热价值，炉子应短些，选用蓄热式炉型较好；当冷装料或热装温度较低时，炉子应长些，选用换热式加热炉较好。当空气预热温度较高时，为保证炉气有较高的热价值，炉气与钢坯热交换的时间应长些〔实际恰好相反，现有的一些蓄热式加热炉的空气、煤气预热温度虽然很高，但燃烧产物即炉气沿炉子宽度方向与炉料间热交换的时间却很短〕；只当空气预热温度较低，炉气在炉内热交换时间方可短些。蓄热—换热联用式加热炉，发挥两种换热器的优势，适应不同类型加热炉的加热工艺、炉型结构、操作制度的变化，解决目前大型蓄热式加热炉炉压偏高、大型化和不易控制等问题。ⅠⅡ中国：蓄热—换热式联用加热炉——作为“热装热送〞成套技术的组成局部(5)熔渣〔5〕熔融渣显热回收技术熔融渣主要包括高炉渣与钢渣，这些熔融渣温度高达1400～1500℃，其不但富含Fe、CaO、SiO2等重要资源，而且其熔融态还携带大量显热。以2021年为例，我国高炉渣和钢渣产生量分别约为和亿吨。据初步估算，假设这些熔融渣显热全部用于发电，那么年发电约为170亿kWh；假设假设这些电量全部用于企业自用，那么折合吨钢耗电量降低约40kWh。进展“十一五〞以来，我国一直在积极研发冶金熔融渣显热高效回收与利用技术的根底研究，力图在充分国外先进的干式成粒与显热回收利用根底常开发出一条适合中国国情的熔融渣显热回收方法。迄今为止，我国尚未见关于干法成粒与显热回收利用的工程报道，但有关的根底研究、小试和中试已见诸报道。2余热资源回收利用现状over2余热回收与利用的热力学分析2.1余热回收与利用的热力学分析方法2.1.1根底知识〔几个术语〕2.1.2各种热力学分析方法2.2余热回收与利用的根本原那么2.1余热回收与利用的热力学分析方法〔1〕关于热力学定律“当任何一种形式的能量转换为另一种形式的能量时，其可用能〔质量〕只能降低，不能提高〞热力学第一定律——能量守恒定律〔无条件〕“当任何一种形式的能量转换为另一种形式的能量时，总量保持不变〞说明能量在转换时数量上的守恒关系

热力学第二定律——能量转换定律〔有条件〕说明了能量在转换时在质量上的贬值特性能量转换具有的方向性或不可逆性问题：没有区分不同形式的能量在质量上的差异2.1.1余热回收与利用的根底知识〔几个术语〕能量分类〔2〕能量的分类根据能量转换难易程度，能量可划分为三类：例：电能、机械能、位能〔水力〕、动能〔风力〕等功量高级能，完全有序运动的能量，其数量与质量是统一的。第一类—可以不受限制地完全转换的能量例：热能、物质内能、焓等热量〔以传热方式传递的能量〕中级能，无序的能量可以局部地转变为有序运动的能量。数量和质量是不统一的。第二类—具有局部转换能力的能量例：处于环境状态下的大气、海洋、岩石等所具有的内能和焓，虽然它们具有相当数量的能量，在技术上却无法转变为功。低级能，是只有数量而无质量的无序能量。第三类—完全没有转换能力的能量〔3〕〔3〕能量中的“火用〞与“火无〞火用—环境条件下能够完全地连续地转化为任何一种其它形式的能量，即可用能、可用功。火无—不能够转变为有用功的那局部能量，即无效能、无用功。例如：机械能、电能全是火用，火无＝0；自然环境的热能以及从环境输入、输出的热能全为火无，火用＝0。(4)能级〔4〕能级能级〔质〕——能量中火用所占的比例，衡量能量作功能力大小的统一尺度。火用表征能量转变为功的能力和技术上的有用程度，因此可以用它来评价能量的质量或级位。高级能〔功量〕：低级能〔环境中〕：中级能〔热量〕：(5)火用损失—不可逆过程中火用的减少量。自然界中实际过程均为不可逆过程，它将使能量中的火用转变为火无，造成能量的贬值〔一局部火用被消灭〕，即火用损失。节能的本质是减少火用损失，节能就是节火用。(5)火用损失余热回收与利用的热力学分析方法：〔1〕焓分析法/热平衡法〔2〕火用分析法〔3〕能级分析法2.1.2余热回收与利用的各种热力学分析方法〔1〕焓分析法/热平衡法应用热力学第一定律，从能量的“数量〞方面分析、评价用能设备及系统的能源利用程度，评价指标是热效率。该方法可以获得所供给的能量中有多少得到了有效利用，但不清楚所供给能量的质量〔品位)是否适合用户的需要。〔2〕火用分析法依据热力学第二定律，从能量的“品质〞方面分析、评价用能装置或系统的优劣，揭示其热力学完善程度及其存在的薄弱环节，评价指标是火用效率。具有能的量纲和质的属性，所以，火用分析比热分析更科学。(4)能级如果将电能释放的热能全部用于室内采暖〔没有外部热损失〕，那么经热平衡分析得出电热取暖的热效率可以到达100%，这是最理想的。实际上，这是热效率指标带给人们的一种错觉，100%热效率有时并不意味着节能潜力的枯竭。把高品质的电能用于低品质的室内采暖是极其不合理的〔能量利用在数量方面虽然很充分，但在质量方面供需不匹配，能级差大〕。这是由能源匹配不合理造成的一种能源浪费！电炉输入能级（1.0）用户需求能级1-273/293=0.068用能过程能级差（0.932）例1：室内用电炉取暖的过程

分析方法（以燃料为基准）燃煤锅炉蒸汽管网汽轮发电机冷凝器对外做功（发电）合计节能对策热平衡热损失kJ/kg燃料4050704——239251182140500热电联产技术热损率或热效率％10.001.74——59.0729.19100.00火用平衡火用损失kJ/kg燃料26163792281814061182143000超临界发电技术火用损率或效率％60.841.846.553.2827.49100.00例2：锅炉—汽轮机发电系统热平衡分析法是从能量的“数量〞方面进行分析，注重的是流经冷凝器的外部热损失,由于冷凝散热是不可防止的，于是开发了“热电联产〞技术；火用平衡分析法是从能量的“质量〞方面进行分析，注重的是发生在燃煤锅炉的内部火用损失，为了降低燃烧和传热过程火用损失，于是开发了提高蒸汽初始参数的“超临界发电〞技术。余热回收分析方法小结：热效率和火用效率，不宜作为评价设备/过程/系统〔企业〕的能源利用水平的统一判据。评定不同种类的用能设备/过程的能源有效利用水平时，热效率指标、火用效率指标〔有些时候〕不是一个统一的、合理的评价指标。热平衡和火用平衡分析方法不能全面揭示被研究装置或系统〔企业〕的能源利用合理性。以热力学第二定律为根底的火用分析法，虽然优于热分析方法。但是，火用分析还是不能解决能量系统中供能与用能双方在能量品质上〔能级〕是否匹配的问题。热力学的完善性与能量利用的合理性，是两个不同性质的问题。前者只涉及设备本体，是关于单体设备如何改善其结构与操作的热工问题〔熔炼、蒸馏、加热、冷却、枯燥等〕；后者那么涉及到设备、能源、用户和环境等多方面因素，是关于整个系统的用能过程如何分配、使用、控制的能量流网络问题。即便是热力学上最为完善〔火用效率=100%〕的热工装置，对它所在的更大系统的用能问题的分配也很有可能是不合理的。为了解决能量利用合理分配问题，提出了能级分析法、能级差或能级降的概念。〔3〕能级分析法依据热力学第一、第二定律，从过程推动力和实现能量转换以获得动力的观点来考察用能装置或系统，评价指标是能级差。能级分析可以很好地解决有限能源在假设干用户之间的合理分配问题，为能量系统的优化设计、运行提供理论依据和科学方法。〔3〕能级分析法能级差〔Δ〕——能量流通过某用能装置时能量流的输入端能级与输出端能级的差值。就能源使用过程而言，假设输入能量与用户使用的能量之间存在着能级差，那么能量的利用一定存在着不合理性，能级差的绝对值越大越不合理，越小越合理。能级分析法可以很好地解决有限能源在假设干用户之间的优化分配问题。2个例子余热回收与利用系统的热力学分析方法：

余热回收与利用必须同时依据热力学第一、第二两大定律；不仅要看热量的数量损失，还要看热量的质量贬值，过分地强调其中哪一个都是片面的！热效率、火用效率等指标在不同热工设备之间或在同一种设备的不同工况条件下缺乏可比性，只有余热回收利用环节所在工序〔或系统〕产品能耗的改变〔影响〕量才是评价热工设备完善性和用能系统合理性的统一判据。能级分析法同时结合火用分析法和热平衡法是余热回收与利用的分析方法。余热回收利用过程的能量流模型Q1余热源的热量E1余热源的火用量T1余热源的平均温度W动力利用量Q2热利用量E2热利用的火用量T2热用户的平均温度T0环境温度影响因素：余热源温度、热用户需求、回收利用方式利用方式：热利用、动力利用、热—动力联合利用根据数量、品质〔温度〕和用户需求，按照能级匹配的原那么——分配得当、各得其所、温度对口、梯级利用。在有用户需求的情况下，将回收的热量优先用于工艺过程本身那么最为经济。如，产品显热不经转换直接供给下一道工序，用余热预热空气和煤气、预热或枯燥物料、生产蒸汽和热水；2.2.2余热回收与利用的根本原那么原那么继续对于高温余热资源，优先用于动力回收，如发电或热电联产；对于低温余热资源，应首选直接热利用，对不能直接利用的低温余热，先将它作为热泵系统的低温热源，提高其温度水平后再加以利用；对于中温余热资源，或热回收或动力回收。小资料1980年拨乱反正后，吴仲华在中共中央书记处举办的科学技术知识讲座做?中国的能源问题及其依靠科学技术解决的途径?报告中(当时全体中央领导除邓小平外都到会)，从科学技术角度，提出解决我国能源问题的战略构思。提出各种不同品质的能源要合理分配，对口供给，做到各得其所，在相当长时期内要把加快煤炭的开发摆在重要的地位，电力建设要逐步把水电开发放在重点上，在严重缺能地区还要建设核电站，因地制宜地开展各种新能源等。提倡按照“温度对口、梯级利用〞原那么，大力开展各种联合循环与热电并供、余能利用等总能系统。

吴仲华院士与能源的梯级利用

这份报告经过精炼后在党刊?红旗?杂志上全文转载，是?红旗?杂志上极为罕见的科技性文章。后来，中央党校又邀请他对全校作报告，这份报告内容经整理后正式出版为县团级干部必读教材。1981年，他任全国能源根底与管理标准化技术委员会主任，对我国能源标准与能源法规制定提出完整的指导性意见，认为能源标准化是合理开发能源资源、提高能源利用率、更新和改造能量转换设备和用能设备的科学技术依据，是能源管理和能源立法的科学技术根底。3热力学分析over2.2.3合理回收利用余热的判别准那么——能级差能级差Δ的大小既说明余热利用过程火用损失的大小，也反映该过程输出火用的多少。Δ较小的方案非但在“按质用能〞方面较为合理〔因为火用损失E失较小〕，而且在数量方面余热资源量的利用也比较充分〔W＋E2较大〕。所以，Δ可以用来比较余热资源相同时各种回收利用方案的优劣。572.2.4余热源温度、余热利用方式对能级差的影响（1）纯热利用方案（R=0），只与能量流的输入-输出端温度有关，“温度对口”是热利用的基本原则；纯动力利用方案（R=1），只与余热源的温度有关，余热源的温度越高，实施纯动力利用越合理。（2）热-动力联合利用是最合理的（极少数情况除外），钢铁厂的余热资源应实施热-动力联合利用，如热-电联产（提倡以热定电）。（3）当余热源的能级小于0.5时（热源温度TI＜300℃），已不适于纯动力利用。结论：关于烧结余热资源高效回收与利用假设干问题的探讨1背景及意义2国内外开展现状与趋势3分级回收与梯级利用的提出4典型关键技术问题

目录我国烧结工序能耗约占企业总能耗15％，仅次于炼铁居第二位，比国外先进指标高出20％以上。其主要原因是余热资源回收与利用水平低。

随着钢铁工业生产流程的不断优化和工序能耗的逐步降低，高效回收利用各生产工序产生的余热余能资源是钢铁企业节能减排的方向、途径及潜力所在。1背景及意义

——烧结过程余热资源的高效回收与利用是进一步降低烧结工序能耗乃至钢铁工业能耗的主要措施之一。烧结过程余热资源的组成〔1〕烧结烟气显热—从烧结机下部抽出的烧结烟气；〔2〕烧结产品显热—从冷却机上部排出的冷却废气；热收入（100%）热支出（100%）固体燃料75.94%烧结饼物理热35.37%点火燃料6.06%烧结烟气显热24.09%化学反应热14.01%石灰石分解热8.75%混合料物理热0.13%物理水蒸发热11.30%烧结空气带入物理热3.87%化学不完全热损失8.70%热损失11.78%某360m2烧结机热平衡收入火用（100%）支出火用、火无（100%）点火煤气化学火用5.68%烧结饼物理火用22.11%固体燃料化学火用92.10%烧结烟气物理火用3.68%混合料物理火用0.01%石灰石分解化学火用0.11%混合料化学反应火用2.21%物理水蒸发火用0.33%火无73.77%某360m2烧结机火用、火无－－充分回收利用烧结过程不同温度水平的余热，不只是节约能源，而且是环境保护的需要，还是改善烧结工艺条件提高烧结矿质量的需要。一举三得！2国内外开展现状与趋势2.1国外基于能源节约的回收与利用技术基于能源节约和环境保护的回收与利用技术

20世纪70年代末开始，以日本为代表：

普及率在95%以上；余热回收率70%以上；吨矿回收蒸汽达120kg以上；

吨矿回收电力达20kWh以上。日本新日铁480m2烧结机烧结烟气分区再循环系统③⑩⑿⑥②高温高氧低湿高硫低温低氧高氧低温低湿低硫低温低氧举例1风箱号数废气组成处理方法流量kNm3/h温度℃O2%H2O%SO2

㎎/m3（1）区908220.63.60循环到烧结机台面③（2）区3209911.413.221除尘后进烟囱（3）区42012514.013.01000除尘、脱硫、除雾后进烟囱（4）区20016619.12.4900循环到烧结机台面②烟囱7409512.913.015排放到大气废气中较高氧浓度(%)和较低湿度(%)应用，使没有耗尽的氧气通过再循环得以利用，减少废气量；根据所含硫份不同分别治理，降低的投资和运行本钱。和歌山举例2效果：回收烧结余热率30%，吨矿蒸汽120kg40-50%烧结烟气显热回收利用--EOS〔荷兰HoogovensIjmuiden〕举例3项目单位普通烧结法EOS烧结法1994年7月1994年10月1994年7月1994年10月废气生成量Nm3/h394000372000328000328000循环用量Nm3/h00153000120000废气排放量Nm3/h394000372000175000208000废气温度℃164114155149废气湿度%10111619露点温度℃46±5—71±5—粉尘量（旋风）kg/t0.5—0.17—O2%15.015.011.512.1CO2%7.57.011.711.2CO%1.01.21.01.0SO2kg/t1.430.890.840.68NOXkg/t0.630.570.30.41CxHxkg/t0.20.1450.0950.083PCDD/F㎎/t2.0—0.6—两种烧结方法废气排放量等指标的比较Hoogovens钢厂132m2烧结机生产数据〔1994年〕效果：废气减排40-50%，固体燃料消耗降低10-15%。2.2国内开展现状与趋势2021年，我国有烧结机400余台，总计33000m2〔折合360m2约92台〕，年产烧结矿亿t，其中，配备余热回收装置的烧结机不到10%。仅回收环冷机高温段冷却废气的局部高温显热，对现存的大量的烧结烟气显热和环冷机中低温段冷却废气的显热都没有回收。由于回收工艺不合理以及设备陈旧、漏风率大、热交换不充分等原因，致使余热锅炉产生的蒸汽不仅温度低而且流量、温度和压力波动大，每吨烧结矿回收的蒸汽远不及工业兴旺国家，且很少能并网。近年来我国相继上了一些发电工程，典型企业：企业名称技术特点投产日期烧结机面积m2吨矿发电kWh马钢川崎2005.92*30010-16济钢自主2007.11*320武钢川崎2009.23*345待完善：仅回收温度较高余热、单纯动力回收〔发电〕；关注余热锅炉--汽机局部，忽略“取热〞。我国烧结余热回收利用的如何开展？引进后要吸收，不能照抄照搬；不能只回收温度较高的冷却废气；不能只进行动力回收而不进行热回收；不能局限于余热锅炉以后环节，还要关注余热锅炉前的诸多环节，如环冷机“取热〞等关键技术问题。质：中低温余热，变化幅度较大；气氛复杂＋粉尘颗粒量：流量较大，波动；某360m2烧结余热资源情况温度(℃)流量(万Nm3/h)含尘(g/Nm3)1#380～4503520～302#320～3803510～153#250～320408～124#200～250405～85#150～200402～51#2#3#4#5#3.1烧结余热资源的主要特点3“分级回收与梯级利用〞技术的提出3.2我国烧结余热利用存在的主要问题在我国，由于缺少必要技术支撑和装备条件，照搬国外，对引进技术消化吸收创新缺乏，造成余热的回收与利用相互脱节、用能模式单一等弊端。〔1〕对余热资源认识缺乏，只重视回收温度较高冷却废气，而未回收烧结废气和温度较低冷却废气，余热回收利用率低〔约50％火用量散失〕。36％26％10％5％24％回收火用量分配图〔2〕对新技术认识不清，只关注“量〞的回收，不考虑能量贬值问题，造成余热回收端与利用端相互脱节，将回收的余热单一用来生产蒸汽〔发电〕，而不进行直接热回收。〔3〕技术更新缓慢，对中低温余热“取热〞、烧结废气热利用等关键技术尚未取得突破，且缺少技术集成。〔4〕自主创新薄弱，对关键装备自主研发缺乏，国产化率低，主要设备由国外进口，余热回收利用工程投资大，得不偿失，经济效益差。烧结过程余热资源“数量〞的多少和“品质〞的上下，不仅与生产工艺有关，而且还与余热回收方式及装备有关。着眼于回收－利用环节、动力回收－热力回收关联性，基于烧结余热的特点，提出“温度对口、按质用能〞原那么〔对策〕：①按品质分级回收，②优先用于直接热回收前提下，梯级利用各种品质余热：温度较高→动力回收〔发电〕；居中→动力回收、直接热回收，改善工艺较低→直接热回收，改善工艺。3.3烧结余热回收与利用的根本原那么〔1〕一级余热回收与利用系统——高温“取热〞+“双压〞余热锅炉+“补汽凝汽式〞汽轮机发电系统3.4“分级回收与梯级利用〞工艺流程〔2〕二级余热回收与利用系统——直接热回收1〔3〕三级余热回收与利用系统——直接热回收24.1动力回收的假设干关键技术生产实践证明，“取热〞是“源头〞和关键技术所在1〕料层厚度的调整2〕冷却风量的调整3〕台车运行速度的调整4〕冷却机结构和尺寸5〕漏风〔溢热风〕：风机全压；环冷机－烟罩密封冷却机功能的拓展；对操作和结构参数进行调整。4典型关键技术问题问题1环冷机内烧结矿“取热〞冷却风环冷机冷却废气余热锅炉电力流量流量、温度电量问题2动力回收局部工艺参数的考虑3类变量之间的关系：1-2；2-3；1-3（1）（2）（3）料层厚度的调整冷却机结构和尺寸冷却漏风（溢热风）台车运行速度的调整结构参数的调整操作的调整热烧结矿火用烧结废气火用电力火无火无问题1烧结烟气显热回收烧结机功能拓展：烧结→烧结＋显热回收烧结机漏风〔漏风率55％～60％〕，将使得废气温度降低50～70℃。〔漏冷风〕操作参数和结构参数的调整：1〕减小抽风造成的压差：热风烧结，烧结机台面微正压，风箱内负压减小。2〕完善