钢企低温余热的深度开发及全天候应用

钢企低温余热深度开发与全天候应用钢企余热资源

据统计，我国大中型企业吨钢产生的余热总量为8.44GJ，约占吨钢能耗的37%，其中最终产品或中间产品所携带的显热约占余热总量的39%，各种熔渣的显热约占9%，各种废（烟）气的显热占37%，冷却水携带的显热约占15%，余热资源丰富。

据调查，我国钢铁企业余热资源的平均回收率只有25.8%。其中，按余热资源的品质统计，回收高温余热居多，回收率为44.4%；其次是中温余热，回收率为30.2%；低温余热的回收率还不足1%。若按携带余热的物质形态统计，回收最多的是产品显热，回收率为50.04%；其次是烟气显热，回收率为14.92%；冷却水的显热回收率只有1.90%；各种渣显热的回收率更少，为1.59%。钢企余热资源钢铁生产工艺中有待回收的显性和隐性余热余能折合135万吨标煤，如果按30%的转换效率用于发电，可达500MW，可见效益巨大。钢企余热余能利用发展现状钢铁生产流程中的主要余热资源高温余热(>650℃)燃料燃烧后的高温烟气高炉熔渣转炉熔渣高温高压蒸汽……中温余热(230-650℃)烧结烟气热风炉烟气中温中压蒸汽……低温余热(<230℃)低温排放烟气低温低压蒸汽高炉冷却水低温物料……钢铁生产流程中的主要余能资源高炉煤气焦炉煤气转炉煤气高炉炉顶余压……钢企余热资源余热按品种分类产品显热3.35GJ39%废烟气显热3.10GJ37%冷却水显热

1.24GJ

15%渣显热

0.74GJ

9%高温余热(>650℃)40%中温余热(230℃～650℃)26%低温余热(<230℃)34%（单位：GJ）余热按品种分类余热按品质分类钢企余热资源产品显热及其回收利用情况产品显热共计3.35GJ/t钢，回收率50％10%40%90%20%红焦、钢坯、铁水显热为高温余热

回收率58%烧结矿显热为中温余热

回收率20%钢企余热资源熔渣显热及其回收利用情况转炉钢渣、高炉渣1500～1600℃，0.74GJ/t钢转炉钢渣显热没回收高炉水冲渣余热水用于冬季取暖钢企余热资源废气显热及其回收利用情况废气显热共3.11GJ/t钢高温余热有LDG显热，回收率可达40％中温余热有COG显热、热风炉烟气、加热炉烟气显热，回收率30％低温余热有烧结废烟气显热、焦炉废烟气显热、BFG显热，基本无回收40%10%30%35%钢企余热资源钢企总余热资源3.36+2.19+2.89=8.44GJ/t钢我国余热回收率平均约30%，国内先进40%，国外先进50%采取目前先进回收技术理论上可回收68%我国与国际先进水平还有很大差距，余热回收潜力很大44%30%钢企余热余能利用发展现状

中国钢铁企业余热余能利用经历了从无余热余能回收利用，到中高温余热余能回收利用阶段；从直接利用和动力回收，到余热余能的分级回收利用阶段。炼铁高炉熔渣高温水冲渣：水循环使用，部分采暖热风炉烟气中温换热器预热助燃空气或煤气高炉煤气中温TRT发电，锅炉或CCPP发电焦化焦炭高温干熄焦发电焦炉煤气中温送煤气管网统一调配：点火、烧炉和烤包等低压蒸汽中温采暖烧结热风中温预热混合料，生产蒸汽或补燃发电炼钢转炉烟气高温汽化冷却转炉煤气中温汽化冷却，烧炉轧钢连铸坯高温热装热送加热炉烟气中高温汽化冷却，换热器预热助燃空气或煤气钢企低温余热深度开发热源高炉冲渣水高炉冲渣乏汽烟气、热风饱和蒸汽用途采暖制冷间接发电直接发电海水淡化余热单一利用余热综合利用设备开发系统开发主要开发系统冲渣水余热回收间接发电饱和蒸汽发电低温余热主要开发技术高炉冲渣水余热回收技术各种冲渣方式下的余热回收：INBA法、明特法、平流法、嘉恒法、底滤法、轮盘法等；高炉冲渣乏汽余热回收技术余热间接发电技术低温余热发电技术烟气余热回收技术饱和蒸汽发电技术专利核心技术精密过滤过滤精度30-50目，过滤器采用滤网特殊涂层技术和差压排污技术，能够防止滤网的结垢和堵塞，保证过滤后的污水能够顺利的排除过滤器。冲渣水专用阻垢技术能够阻止金属表面结垢，针对整体系统设计，设计相关外围管道防结晶防阻垢装置，以保障项目系统技术整体性。最强耐腐蚀材料材质采用进口钛板，并在渣水过流面增加自主研制的特殊涂层技术，在增加抗氯离子腐蚀的同时，加大渣水过流面的光滑性，减少板片表面的结垢。高效换热器钛合金材质，涂层技术，设计上采用对角流，增大对流流速，减少流程死角，最大程度上利用两侧通道内部的压降，增多相邻板片间的触点数。核心技术过滤阻垢材料换热专利核心技术

针对整体系统设计，设计相关外围管道防结晶防阻垢装置，以保障项目系统技术整体性。

下图左侧为未使用管道防结晶阻垢装置前管道出水口堵塞照片和清除下来的结晶体，最右侧为使用本项目关键技术设备后的管道出水侧的照片。低温余热主要设备开发高炉冲渣水相关设备高炉冲渣水专用精密过滤器高炉冲渣水专用高效换热器高炉冲渣水阻垢仪高炉冲渣乏汽换热器烟气/热风回收相关设备高效自洁式烟气换热器高效热风换热器高效控制制冷换热器饱和蒸汽发电设备高效冷凝器/凝汽器设备技术优势：过滤器的过滤精度30-50目，过滤器和换热器不会因过滤问题堵塞；板式换热器高效湍流技术、纳米涂层技术和阻垢仪技术三方面解决换热器的结垢问题；换热温差：≦5℃，供暖温度高，供暖效果好；占地面积小，节省土建投资；技术成熟，使用业绩好。主要设备专用板式换热器高效过滤机组热风换热器体积少：减少土建投资，更适合钢厂环境；用材少：使用钛板，成本可控，耐腐蚀；易清洗：清洗时间短，恢复时间快；效率高：温差可达3℃-5℃。冲渣水精密过滤机组，过滤精度标准设计为30目，最高过滤精度为40目。可以使用钛合金，耐极端工况腐蚀。缠绕管具有聚四氟乙烯涂层，表面平滑不粘连，系统抗结垢堵塞性能好，抗腐蚀性强。主要设备烟气换热器高效冷凝器利用热管技术设计，传热效率高，流体阻力损失小、烟气不泄漏、没有附加动力消耗、运行及维护费用低。固定式绕流扭带自清洗冷凝器主要用于发电系统中的冷凝器，解决目前汽轮机发电系统中的冷凝器换真空度下降的问题。系统案例分析沧州中铁高炉冲渣及烧结低温烟气余热回收利用项目本项目利用4座高炉冲渣水及4座高炉冲渣乏汽、5座烧结烟气的余热，提取冲渣水及冲渣乏汽热量110MW与烧结烟气的余热48MW，总回收热量158MW，置换出温度93℃、流量4000t/h的热水用于海水淡化。本项目不但能够解决水资源缺乏问题，而且把原来生产工艺需要冷却和处理掉的废热变废为宝，减少了碳的排放，减轻大气污染；投资回收期短，社会和经济效益显著，这是一个非常典型和优秀的余热利用、环保节能项目。系统案例分析系统流程图成熟的技术成功的业绩成熟的技术成功的业绩成熟的技术成功的业绩–余热供暖项目2013我公司与河北敬业、石钢、营钢签订合同，并在同年投产运行。2014我公司与首钢迁钢、邯钢、天津天重江天、营钢、河北敬业签订合同或二期扩建合同。2015我公司承接鞍钢、青钢、迁钢、邯钢、长钢、凌钢等各大企业的高炉冲渣水余热回收项目。成熟的技术成功的业绩–间接发电项目江苏镔鑫特钢项目新武安烘熔钢铁高炉冲渣水间接发电条件具有高炉煤气蒸汽锅炉具有汽轮发电机高炉煤气不足外供蒸汽冷凝水没有充分加热成熟的技术成功的业绩–直接发电项目2015年3月6日并网改造完成，蒸汽发电机组额定发电量7.5MW/h，每天发电量可达到180MW/天，将为钢厂带来极大的经济效益。汽轮机用亿玮坤设计高效冷凝器，提高现有冷凝器器的换热能力热器能在较低温差下工作，同时换热管程内的水流状态有平流变为湍流，强烈的湍流冲刷能减少换热管内壁结垢及软泥的形成。高效凝汽器-绕流扭带背景说明：热电企业的汽轮机在运行中经常遇到真空度逐渐下降的问题。导致真空度下降的主要原因之一是凝汽器管内水垢的形成，水垢随着时间的推移逐渐加厚，由于水垢的导热系数非常低，造成凝汽器换热效率逐渐变低，从而不断降低发电效率。有关资料介绍，水冷设备换热器中水垢厚度＞2.16mm时，传热系数平均下降51%，设备运行效率下降50%，而形成水垢的时间仅25天。清洗方法缺陷：循环水清洗对凝汽器进行酸洗人工疏通和物理清洗胶球清洗旋转式螺旋纽带高效凝汽器-绕流扭带绕流扭带主要特点及性能：湍流效果好；水阻小；在线除垢及强化换热；大幅度降低凝汽器端差；安装简单方便，停机安装时间短；免维护，凝汽器检漏方便；减少循环水量；采用金属复合材料制作；加工精度高，与换热管精密配合；不会对换热管内壁造成损伤；配合使用线自清洁装置；配合使用线阻垢装置；配合使用二次过滤器。应用创新一览表1）高炉冲渣水专用精密过滤器；2）高炉冲渣水专用高效换热器；3）高炉冲渣乏汽换热器；4）