蒸汽利用現(xiàn)狀及發(fā)展方向教學(xué)課件

鋼鐵廠蒸汽利用現(xiàn)狀及發(fā)展方向

中冶京誠(chéng)工程技術(shù)有限公司

2019年9月8日

楊明華提綱一、鋼鐵企業(yè)蒸汽來(lái)源二、鋼鐵企業(yè)余熱蒸汽的特點(diǎn)三、鋼鐵企業(yè)余熱蒸汽利用的現(xiàn)狀四、鋼鐵企業(yè)余熱回收利用的潛力五、鋼鐵企業(yè)余熱蒸汽回收利用的發(fā)展方向一、鋼鐵企業(yè)蒸汽來(lái)源——干熄焦余熱鍋爐——燒結(jié)余熱鍋爐——轉(zhuǎn)爐汽化冷卻——電爐余熱鍋爐——加熱爐汽化冷卻——環(huán)形爐余熱鍋爐…………1、各工序余熱鍋爐鋼鐵企業(yè)蒸汽來(lái)源3、電廠2、蒸汽鍋爐房——快速鍋爐房——高爐汽動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)站——燃?xì)忮仩t房——燃煤電站——燃?xì)怆娬尽酂嵴羝娬菊羝卿撹F企業(yè)生產(chǎn)和生活所必需的能源。蒸汽能耗占鋼鐵企業(yè)總能耗的10%；可回收利用的余熱蒸汽量占企業(yè)能耗的7%二、鋼鐵企業(yè)余熱蒸汽的特點(diǎn)余熱蒸汽的品位較低余熱蒸汽的回收具有一定的間歇性、波動(dòng)性、周期性煙氣的流量和溫度在冶煉周期內(nèi)的變化曲線余熱蒸汽種類溫度/℃壓力/Mpa備注干熄焦4503.8過(guò)熱燒結(jié)3702過(guò)熱轉(zhuǎn)爐煙氣195~2251.27~2.45飽和電爐煙氣195~2251.27~2.45飽和加熱爐煙氣1951.27飽和三、鋼鐵企業(yè)余熱蒸汽利用的現(xiàn)狀1、蒸汽利用效率不高

熱能（量）利用效率不高：

通常鋼鐵企業(yè)通過(guò)全廠蒸汽管網(wǎng)將產(chǎn)汽源和各個(gè)用戶連接起來(lái)。蒸汽在輸送的過(guò)程中，管網(wǎng)損失約占18％，蒸汽利用率為82％。鋼鐵企業(yè)余熱蒸汽利用的現(xiàn)狀

能級(jí)及能級(jí)匹配性差，普遍存在高質(zhì)低用、低質(zhì)無(wú)用的現(xiàn)象

從蒸汽利用環(huán)節(jié)來(lái)看，以低于0.6MPa的低壓蒸汽用戶為主，主要用于生產(chǎn)、生活、采暖等，而中壓蒸汽主要消耗在高爐鼓風(fēng)機(jī)、轉(zhuǎn)爐的真空處理及冷軋等工藝中。《0.3MPa0.8-1.35MPa0.4-0.6MPa0.3-0.4MPa按用戶蒸汽壓力需求（按用汽量）

由于蒸汽系統(tǒng)的管網(wǎng)損失和未能按質(zhì)用能造成的損失，使得鋼鐵企業(yè)整個(gè)蒸汽管網(wǎng)的

效率為70％以下，蒸汽優(yōu)化利用大有潛力可挖。鋼鐵企業(yè)余熱蒸汽利用的現(xiàn)狀

鋼鐵企業(yè)的蒸汽產(chǎn)量因受用戶的制約而呈季節(jié)性變化，尤其北方更為明顯。在冬季采暖期，對(duì)蒸汽的需求明顯高于非采曖期，造成夏季大量蒸汽被放散掉的現(xiàn)象。鋼鐵企業(yè)余熱蒸汽利用的現(xiàn)狀2、季節(jié)性供需不平衡3、供汽方式不合理和計(jì)量?jī)x表不完善生產(chǎn)用汽與采暖、生活用汽聯(lián)用同路蒸汽的現(xiàn)象,嚴(yán)重影響了生產(chǎn)的組織與調(diào)整,浪費(fèi)了能源計(jì)量?jī)x表的不完善也不利于蒸汽系統(tǒng)的準(zhǔn)確評(píng)價(jià)

按照計(jì)量法的規(guī)定,蒸汽的生產(chǎn)單位和每個(gè)用戶都應(yīng)配置計(jì)量?jī)x表，然而現(xiàn)場(chǎng)很多地方?jīng)]有配置計(jì)量?jī)x表,有的地方雖有配置,但因缺乏管理,致使蒸汽產(chǎn)、耗過(guò)程不明確。鋼鐵企業(yè)余熱蒸汽利用的現(xiàn)狀鋼鐵企業(yè)余熱回收利用的潛力

如何在滿足合理的技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件下，選擇適宜的用能系統(tǒng)和設(shè)備，使回收的余熱蒸汽發(fā)揮最大的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益？

熱力學(xué)第一定律——能量平衡高質(zhì)低用、低質(zhì)無(wú)用的現(xiàn)象能質(zhì)、能級(jí)匹配差距大傳統(tǒng)的平衡方法無(wú)法發(fā)現(xiàn)進(jìn)一步的節(jié)能潛力鋼鐵企業(yè)余熱回收利用的潛力

熱力學(xué)第二定律——能質(zhì)效率根據(jù)余熱與余能資源的“數(shù)量”和“質(zhì)量”用戶對(duì)能量品質(zhì)的需求在供需之間盡量做到能級(jí)匹配、溫度對(duì)口、梯級(jí)利用。鋼鐵企業(yè)余熱回收利用的潛力工序種類產(chǎn)品資源量企業(yè)蒸汽平均回收量Qh（GJ/t）工序余熱潛力Qq（%）熱量Qc（GJ/t）火用

量Ec（GJ/t）能級(jí)焦化焦炭顯熱1.41.20.850.833燒結(jié)燒結(jié)礦顯熱0.620.320.520.1553轉(zhuǎn)爐LDG顯熱0.80.60.750.434軋鋼加熱爐煙氣顯熱0.320.180.560.1230鋼鐵企業(yè)的余熱資源量非常大，而每個(gè)工序回收的余熱蒸汽量占可用能的比例并不大。余熱蒸汽的回收利用潛力在30%以上。

如何提高鋼鐵企業(yè)余熱資源的利用率，挖掘余熱回收潛力？鋼鐵廠余熱回收利用的潛力

提高鋼鐵企業(yè)的余熱資源利用率，要切實(shí)加強(qiáng)余熱蒸汽回收，提高余熱回收

效率，優(yōu)化管網(wǎng)建設(shè)，更新落后的設(shè)備，推廣先進(jìn)成熟技術(shù)。

干法熄焦技術(shù)是回收紅焦顯熱和改善操作環(huán)境的一項(xiàng)先進(jìn)的節(jié)能工藝技術(shù)。其優(yōu)勢(shì)在于：改善焦炭質(zhì)量，減少環(huán)境污染。提高余熱資源的利用率—干熄焦(CDQ)技術(shù)

干熄焦工藝中的惰性氣體進(jìn)行冷卻所產(chǎn)生的蒸汽在蒸汽鍋爐中進(jìn)行發(fā)電時(shí)，蒸汽壓力和溫度的高低對(duì)干熄焦工藝的節(jié)能效率具有顯著的影響。高的蒸汽壓力和溫度可以使發(fā)電量增加10%左右。

在燒結(jié)工序總能耗中，有近50％的熱能以燒結(jié)機(jī)煙氣和冷卻機(jī)廢氣的顯熱形式排入大氣。

提高余熱資源的利用率—燒結(jié)低溫余熱發(fā)電技術(shù)提高余熱資源的利用率—燒結(jié)低溫余熱發(fā)電技術(shù)余熱發(fā)電能夠有效提高燒結(jié)工序的能源利用效率，平均每噸燒結(jié)礦產(chǎn)生的煙氣余熱回收可發(fā)電20~30kWh，推廣應(yīng)用此技術(shù)將燒結(jié)礦余熱充分利用，則鋼鐵行業(yè)年可節(jié)約能源約900萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤。能級(jí)匹配，提高效率例如：

轉(zhuǎn)爐蒸汽向真空精煉供汽技術(shù)

利用低品質(zhì)轉(zhuǎn)爐蒸汽，就地取材，實(shí)現(xiàn)能源的梯級(jí)利用。該技術(shù)的運(yùn)用節(jié)約精煉鋼工序能耗2.4kg標(biāo)煤/t鋼以往主要有兩種方式：建設(shè)專供鍋爐房供應(yīng)電站抽汽獲得中溫中壓蒸汽

提高余熱資源的利用率

—推廣轉(zhuǎn)爐蒸汽向真空精煉供汽技術(shù)

某鋼廠建設(shè)有6座180t煉鋼轉(zhuǎn)爐和1座180t脫磷轉(zhuǎn)爐，轉(zhuǎn)爐產(chǎn)汽取代了電廠抽汽，1.6MPa的飽和蒸汽經(jīng)過(guò)熱處理供應(yīng)5套R(shí)H真空精煉生產(chǎn)用汽，為企業(yè)每年節(jié)約3000萬(wàn)的運(yùn)行費(fèi)用。

提高余熱資源的利用率

—推廣轉(zhuǎn)爐蒸汽向真空精煉供汽技術(shù)

當(dāng)然，新技術(shù)的變革和應(yīng)用幾乎都伴隨著現(xiàn)有落后設(shè)備的改造以及新開(kāi)發(fā)產(chǎn)品的應(yīng)用。提高余熱資源的利用率—發(fā)展蓄熱技術(shù)

為了充分利用冶煉爐間斷式余熱回收產(chǎn)生的蒸汽，相應(yīng)配套建設(shè)蓄熱系統(tǒng)和調(diào)節(jié)系統(tǒng)。

某鋼廠建設(shè)有6座180t煉鋼轉(zhuǎn)爐和1座180t脫磷轉(zhuǎn)爐，先后配6臺(tái)94m3和6臺(tái)150m3臥式圓筒蒸汽蓄熱器，總占地約2000m2

受場(chǎng)地限制，這12臺(tái)蓄熱器分兩層布置在車間內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)平臺(tái)上，系統(tǒng)十分繁雜、投資巨大。

大量采用臥式圓筒蓄熱器帶來(lái)的占地面積大的弱點(diǎn)越來(lái)越突出，逐漸成為影響余熱回收利用的瓶頸。

提高余熱資源的利用率—發(fā)展蓄熱技術(shù)

如何在有限的占地面積里設(shè)置足夠大的蓄熱器，使工藝余熱產(chǎn)生的蒸汽能夠以足夠高的壓力和溫度被蓄積起來(lái)，以適應(yīng)和滿足不同用戶對(duì)蒸汽的需要呢？

如果采用2臺(tái)1000m3容積的變壓式蒸汽

球形蓄熱器的占地約為450m2（1臺(tái)占地15×15=225m2），就解決了上述鋼鐵

廠2000m2的占地問(wèn)題。

提高余熱資源的利用率—發(fā)展蓄熱技術(shù)

隨著汽輪機(jī)動(dòng)力設(shè)備的開(kāi)發(fā)應(yīng)用，飽和蒸汽發(fā)電

逐漸成為成熟可靠的技術(shù)。

提高余熱資源的利用率—推廣飽和蒸汽發(fā)電技術(shù)

轉(zhuǎn)爐汽化冷卻蒸汽和其他余熱利用裝置生產(chǎn)的飽和蒸汽發(fā)電，是解決剩余蒸汽放散，減少能源浪費(fèi)的重要途徑。

在保證鋼鐵生產(chǎn)過(guò)程煤氣消耗的基礎(chǔ)上，剩余煤氣利用與余熱余能回收集成到發(fā)電上來(lái)，實(shí)現(xiàn)鋼廠副產(chǎn)煤氣的動(dòng)態(tài)平衡，對(duì)于鋼廠進(jìn)一步降低能耗是至關(guān)重要的。提高余熱資源的利用率—推廣副產(chǎn)煤氣發(fā)電技術(shù) CCPP技術(shù)特點(diǎn)為具有較高吸熱溫度的燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)與具有較低平均放熱溫度的蒸汽輪機(jī)循環(huán)結(jié)合起來(lái)，熱效率高，發(fā)電效率高。在不外供熱時(shí)高達(dá)40%－45%，而常規(guī)的鍋爐蒸汽發(fā)電僅為35%左右，實(shí)現(xiàn)了鋼鐵廠副產(chǎn)煤氣高效發(fā)電。提高余熱資源的利用率—燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)

要特別重視各種能源介質(zhì)利用的優(yōu)化集成：

對(duì)各工序各自的能量排放(二次能源)和一次能源按序組織、充分利用，提高余熱資源的利用率

——優(yōu)化能源網(wǎng)絡(luò)，建設(shè)能源管理中心建立不同作業(yè)條件下的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行模式和能源產(chǎn)耗模型，利用現(xiàn)代能源中心，實(shí)時(shí)調(diào)整，在線調(diào)度，就可最大程度實(shí)現(xiàn)合理用能和保持均衡的用能狀態(tài)。轉(zhuǎn)爐煙氣干法布袋除塵與全余熱回收技術(shù)

該技術(shù)從根本上改變現(xiàn)有轉(zhuǎn)爐煤氣OG法和LT法除塵工藝（引進(jìn)），是真正意義上的干法除塵。轉(zhuǎn)爐煤氣回收利用采用全干法除塵技術(shù)后，煙氣溫度由余熱鍋爐換熱降至200℃以下，經(jīng)布袋除塵器可直接將粉塵濃度降至10mg/Nm3以下。

采用該技術(shù)每噸鋼較傳統(tǒng)濕法（OG法）可多回收10Nm3煤氣、35kg蒸汽、節(jié)約用電3.8kWh/t計(jì)。比傳統(tǒng)工藝（OG法）全年節(jié)約280多萬(wàn)噸標(biāo)煤，因此，該技術(shù)回收利用的前景很好，且設(shè)備均國(guó)產(chǎn)化，降低投資，在未來(lái)的5~10年間可望推廣。提高余熱資源的利用率——開(kāi)發(fā)新技術(shù)

高爐熔渣余熱利用技術(shù)

爐渣熱能回收率不足10%，已應(yīng)用部分主要用于冬季取暖，90%以上的熱能白白浪費(fèi)。按全國(guó)年產(chǎn)鐵5億多噸，渣鐵比300kg/t鐵計(jì)算，全國(guó)一年產(chǎn)出的高爐渣達(dá)1.5億噸，按每噸爐渣的熱晗1800MJ/t，折合標(biāo)煤60kg/t計(jì)算，全年?duì)t渣帶走的熱量等價(jià)于標(biāo)準(zhǔn)煤900多萬(wàn)噸。因此，開(kāi)展?fàn)t渣顯熱回收與推廣應(yīng)用技術(shù)對(duì)鋼鐵企業(yè)的節(jié)能減排，對(duì)我國(guó)可持續(xù)發(fā)展有著重要的意義。提高余熱資源的利用率——開(kāi)發(fā)新技術(shù)

鋼鐵企業(yè)以蒸汽為載體的能源輸送方式，存在著不穩(wěn)定、衰變快、能效低、用能不匹配等固有特點(diǎn)。本著高質(zhì)高用、等效替代、耦合集成、系統(tǒng)能效的能源優(yōu)化原則，轉(zhuǎn)變視角，更新觀念，創(chuàng)新用能新模式，開(kāi)發(fā)用能新技術(shù)，構(gòu)造用能新機(jī)制。五、余熱蒸汽回收利用的發(fā)展方向

（1）若有合適的熱用戶，直接利用余熱則最為經(jīng)濟(jì)

如產(chǎn)品顯熱不經(jīng)轉(zhuǎn)換直接供給下一道工序，用余熱預(yù)熱空氣和煤氣、預(yù)熱或干燥物料、生產(chǎn)蒸汽和熱水