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鋼鐵工業(yè)余能資源指鋼鐵生產(chǎn)過程中某一工藝系統(tǒng)排出的未被利用的能量，包括余熱和余壓。其中，余熱指工藝過程中未被利用而排放到周圍環(huán)境中的熱能，按載熱體形態(tài)的不同，分為固態(tài)載體余熱（如焦炭、爐渣、燒結(jié)礦、球團(tuán)礦、連鑄坯）、液態(tài)載體余熱（如冷卻水、冷凝水）和氣態(tài)載體余熱（如高爐、焦?fàn)t、轉(zhuǎn)爐煤氣，廢煙氣，蒸汽）3種；余壓指工藝設(shè)備排出的有一定壓力的流體，按載體形態(tài)的不同分為氣態(tài)余壓（如高爐爐頂余壓）和液態(tài)余壓（如循環(huán)冷卻水余壓）。
鋼鐵工業(yè)在消耗能源推動物料轉(zhuǎn)變的同時會產(chǎn)生大量的余熱余壓，因此各類余熱余壓的有效回收利用是鋼鐵工業(yè)節(jié)能降耗的重要途徑。近年來，特別是“十一五”以來，國家加大對節(jié)能減排工作的指導(dǎo)力度，包括制定節(jié)能減排約束性考核指標(biāo)、加快節(jié)能減排技術(shù)的推廣普及、給予補(bǔ)助資金支持等。鋼鐵工業(yè)余熱余壓回收利用得到快速發(fā)展和普及，回收利用水平逐年提高。
同時，眾多研究機(jī)構(gòu)持續(xù)開展了深入的研究工作，包括對余熱余壓資源理論回收量的研究，回收利用方式、效果和節(jié)能潛力的分析等，對指導(dǎo)我國鋼鐵工業(yè)余熱余壓回收利用發(fā)揮了積極作用。
現(xiàn)階段余熱余壓回收利用途徑
現(xiàn)階段，鋼鐵工業(yè)各生產(chǎn)工序已回收余熱余壓資源情況及利用途徑（附表）分析如下：
焦化工序。焦化工序現(xiàn)階段已回收利用的余熱余壓資源包括焦炭顯熱、焦?fàn)t煤氣潛熱、煙道氣顯熱和初冷水顯熱。
焦炭顯熱主要是采用干熄焦技術(shù)回收利用產(chǎn)生蒸汽用于發(fā)電，目前干熄焦發(fā)電技術(shù)在國內(nèi)鋼鐵聯(lián)合企業(yè)的應(yīng)用普及率已很高。
焦?fàn)t煤氣熱值高，是一種優(yōu)質(zhì)燃料，目前已得到充分利用，放散率很低，主要利用途徑是供各生產(chǎn)用戶使用，富余資源用于驅(qū)動鍋爐發(fā)電。同時，由于焦?fàn)t煤氣富含氫氣和甲烷，提升利用品位，將其作為化工原料生產(chǎn)甲醇、合成氨等化工產(chǎn)品和天然氣資源的利用方式近年來得到了更多的關(guān)注。
煙道氣顯熱的溫度一般是250℃~300℃，目前主要采用余熱回收設(shè)備回收蒸汽供生產(chǎn)、生活用戶或作為煤調(diào)濕熱源。
焦化初冷水顯熱溫度一般是60℃~70℃，主要采用換熱器回收熱量用于北方地區(qū)冬季采暖。
燒結(jié)工序。燒結(jié)工序現(xiàn)階段已回收利用的余熱余壓資源包括燒結(jié)礦顯熱和燒結(jié)煙氣顯熱。
燒結(jié)礦顯熱的回收主要在環(huán)冷機(jī)部分，按煙氣溫度分高、中、低三部分，目前高溫段煙氣余熱回收利用較為充分，主要采用余熱鍋爐產(chǎn)生蒸汽用于發(fā)電或者供生產(chǎn)用戶；中、低溫?zé)煔庥酂嵋话悴捎弥苯永梅绞剑糜陬A(yù)熱混料或熱風(fēng)燒結(jié)等。
對于燒結(jié)煙氣顯熱的回收利用近幾年開始起步，在部分企業(yè)已有應(yīng)用，主要集中在燒結(jié)大煙道高溫區(qū)（300℃~400℃）的回收，采用余熱鍋爐或熱管換熱器回收產(chǎn)生蒸汽。
球團(tuán)工序。球團(tuán)工序現(xiàn)階段已回收利用的余熱余壓資源包括球團(tuán)礦顯熱、煙氣顯熱和冷卻水顯熱。
球團(tuán)礦顯熱主要通過獲取熱風(fēng)回用于生產(chǎn)，作為烘干、預(yù)熱等熱源。
煙氣顯熱溫度較低（約120℃），少數(shù)企業(yè)采用熱管換熱器回收熱量用于職工洗浴等生活用戶。
豎爐大水梁冷卻水顯熱通常采用汽化冷卻方式替代水冷方式，避免循環(huán)冷卻水消耗，并回收產(chǎn)生蒸汽。
煉鐵工序。煉鐵工序是主要耗能大戶，同時也是余熱余壓資源較為豐富的工序，現(xiàn)階段已回收利用的余熱余壓資源包括高爐煤氣潛熱和余壓、熱風(fēng)爐煙氣顯熱和高爐渣顯熱。
高爐煤氣熱值雖然不高，但產(chǎn)生量大，目前已得到較為充分的利用，放散率較低，主要供應(yīng)各生產(chǎn)用戶使用，富余資源用于驅(qū)動鍋爐發(fā)電。
隨著高爐冶煉技術(shù)的發(fā)展，目前煉鐵高爐基本為高壓操作，高爐爐頂余壓的利用方式主要是通過TRT（高爐煤氣余壓透平發(fā)電）發(fā)電裝置回收發(fā)電，或采用BPRT（煤氣透平與電機(jī)同軸驅(qū)動的高爐鼓風(fēng)能量回收成套機(jī)組）方式回收能量減少高爐鼓風(fēng)電耗。
熱風(fēng)爐煙氣顯熱主要利用換熱器從煙氣中回收熱能，預(yù)熱助燃空氣和煤氣，從而提高風(fēng)溫，降低焦比，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗。
對于高爐渣自身顯熱的回收尚處于研究階段，目前的回收利用主要是針對80℃~90℃高爐沖渣水，采用換熱器換熱后用于采暖或煤氣、空氣預(yù)熱等。
煉鋼工序。煉鋼工序現(xiàn)階段已回收利用的余熱余壓資源包括連鑄坯顯熱、轉(zhuǎn)爐煙氣顯熱、轉(zhuǎn)爐煤氣潛熱。
連鑄坯顯熱通過熱裝熱送技術(shù)回收利用，目前該技術(shù)在鋼鐵企業(yè)的普及率較高，但各企業(yè)熱裝熱送率和熱裝溫度的差別較大。
轉(zhuǎn)爐煙氣顯熱溫度約1400℃，主要采用汽化冷卻裝置將高溫?zé)煔饨禍匾詽M足后續(xù)除塵要求，并進(jìn)行蒸汽回收。
轉(zhuǎn)爐煤氣熱值介于高爐煤氣和焦?fàn)t煤氣之間，已得到較為充分的回收利用，目前行業(yè)重點(diǎn)統(tǒng)計(jì)企業(yè)轉(zhuǎn)爐煤氣平均回收量約90立方米/噸鋼，回收的轉(zhuǎn)爐煤氣主要供各生產(chǎn)用戶使用，富余資源用于驅(qū)動鍋爐發(fā)電。
軋鋼工序。軋鋼工序現(xiàn)階段已回收利用的余熱資源包括加熱爐煙氣顯熱和加熱爐冷卻水顯熱。
加熱爐煙氣顯熱主要通過蓄熱式燃燒裝置和換熱器回收利用，實(shí)現(xiàn)最大限度回收高溫?zé)煔獾娘@熱，降低加熱爐燃料消耗。
加熱爐冷卻水用于冷卻工業(yè)爐金屬構(gòu)件，目前主要采用汽化冷卻替代水冷卻方式，避免冷卻水消耗，并回收產(chǎn)生蒸汽。
動力系統(tǒng)。動力系統(tǒng)是企業(yè)重要的能源加工轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，負(fù)責(zé)各類能源介質(zhì)的供配，同時其在能源加工轉(zhuǎn)換過程中也產(chǎn)生大量余熱余壓資源。這部分余熱余壓資源的回收利用往往被鋼鐵企業(yè)所忽視。現(xiàn)階段，除鍋爐排煙余熱回收利用普及率較高外，其他余熱余壓資源，如動力鍋爐排煙余熱、空壓機(jī)余熱、循環(huán)冷卻水余熱和余壓等，仍未得到廣泛的回收利用，具有很大的發(fā)展?jié)摿涂臻g。
除此之外，現(xiàn)階段國內(nèi)鋼鐵工業(yè)仍存在大量尚未利用的余熱余壓資源，須進(jìn)一步深入開展研究。例如，爐渣顯熱溫度高，排出溫度約1400℃~1600℃，余熱資源豐富，但由于其為間歇式排出，回收利用困難，目前尚處在實(shí)驗(yàn)研究階段；焦?fàn)t荒煤氣顯熱溫度高達(dá)650℃～700℃，所帶出的熱量約占向焦?fàn)t輸入熱量的30%～35%，盡管很多企業(yè)都進(jìn)行過回收利用方面的嘗試，但仍存在諸多須要完善的地方；鋼鐵生產(chǎn)過程消耗的大量循環(huán)冷卻水，水溫為40℃~60℃，目前除一部分改用汽化冷卻技術(shù)外，大部分尚未得到利用。
綜上所述，按余熱余壓資源回收利用的應(yīng)用普及程度和成熟性，鋼鐵企業(yè)余熱余壓資源可分為3類。
一是品質(zhì)較高且穩(wěn)定、回收利用可行性高的余熱余壓資源，如各類煤氣、高溫?zé)煔庥酂岬龋壳耙训玫捷^為充分的回收利用。如何進(jìn)一步提高能效是其未來發(fā)展的主要方向。
二是品質(zhì)略低但技術(shù)成熟、具有回收利用可行性的余熱余壓資源，如焦化煙道余熱、燒結(jié)大煙道余熱、高爐沖渣水余熱、空壓機(jī)余熱、循環(huán)冷卻水余壓等，目前應(yīng)用普及率仍較低。因此，進(jìn)一步推廣普及，同時不斷提高能源利用效率是其未來發(fā)展的主要方向。
三是現(xiàn)階段仍處于研究階段、回收利用尚有一定障礙的余熱余壓資源。進(jìn)一步加強(qiáng)研發(fā)力量，實(shí)現(xiàn)回收利用的經(jīng)濟(jì)性和可行性是其未來發(fā)展的主要方向。
余熱余壓回收利用過程存在的問題
分析認(rèn)為，目前鋼鐵工業(yè)余熱余壓回收利用過程存在的問題主要有以下幾方面：
已建設(shè)施未充分發(fā)揮效果，余熱余壓資源利用水平仍偏低。隨著企業(yè)節(jié)能意識的不斷增強(qiáng)，各企業(yè)余熱余壓回收利用力度不斷加大，但部分回收利用設(shè)施建成后未充分發(fā)揮節(jié)能效果，企業(yè)實(shí)際余熱余壓資源利用水平仍偏低，究其原因，包括技術(shù)選擇不當(dāng)、設(shè)計(jì)施工不規(guī)范、片面追求節(jié)省初投資和操作運(yùn)行不當(dāng)?shù)榷喾矫嬉蛩亍?/p>
余熱余壓優(yōu)化配置的理念須提升，技術(shù)集成度低。盡管企業(yè)不斷加大節(jié)能減排項(xiàng)目的投入，但部分企業(yè)對于節(jié)能項(xiàng)目的選擇仍停留在盲目跟風(fēng)階段，沒有結(jié)合企業(yè)實(shí)際情況綜合比選，通常只是多個項(xiàng)目的簡單疊加，認(rèn)為數(shù)量越多，效果越好，結(jié)果往往適得其反。總體看來，余熱余壓的回收利用仍缺乏系統(tǒng)優(yōu)化配置的理念，技術(shù)集成度低。
余熱余壓回收利用難度增大，空間越來越小。隨著節(jié)能減排的逐步深入，傳統(tǒng)成熟的余熱余壓回收利用技術(shù)，如干熄焦發(fā)電、TRT發(fā)電、煤氣發(fā)電等技術(shù)已在鋼鐵企業(yè)得到廣泛普及，未來的回收利用空間越來越小，難度也將越來越大。如何進(jìn)一步挖掘節(jié)能潛力，突破“瓶頸”是目前很多企業(yè)面臨和亟待解決的問題
余熱余壓回收利用的發(fā)展趨勢
能效水平的不斷提升仍是余熱余壓回收利用的基本立足點(diǎn)。能效被認(rèn)為是除煤炭、石油、天然氣、可再生能源之外的第五大能源。對于鋼鐵工業(yè)余熱余壓的回收利用，在任何發(fā)展階段均應(yīng)以提高能效為基本立足點(diǎn)。
因此，無論是現(xiàn)階段已獲得廣泛推廣普及的、尚未廣泛推廣的，或是現(xiàn)階段回收利用尚有一定障礙的余熱余壓資源，均應(yīng)將不斷提升能效、提高回收利用品位作為未來發(fā)展的根本。
系統(tǒng)耦合及集成優(yōu)化是提升回收利用水平的重要轉(zhuǎn)折點(diǎn)。中國鋼鐵工業(yè)發(fā)展至今，面臨產(chǎn)能過剩和日益嚴(yán)峻的生產(chǎn)經(jīng)營形勢，正經(jīng)歷從單純追求數(shù)量向追求質(zhì)量乃至科學(xué)發(fā)展的轉(zhuǎn)變。
鋼鐵生產(chǎn)過程各工藝流程相互緊密相連，因此余熱余壓回收利用也同樣須要實(shí)現(xiàn)從簡單追求回收數(shù)量向注重回收質(zhì)量乃至科學(xué)合理回收利用方式的轉(zhuǎn)變。在未來的發(fā)展階段，多系統(tǒng)耦合分析、集成優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化配置將成為提升余熱余壓回收利用水平的重要轉(zhuǎn)折點(diǎn)。
技術(shù)的不斷創(chuàng)新仍是提升回收利用水平的關(guān)鍵。在未來發(fā)展階段，技術(shù)的不斷創(chuàng)新仍將是進(jìn)一步提高余熱余壓回收利用水平的關(guān)鍵。面對回收利用難度增大、空間縮小的嚴(yán)峻形勢，實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)的突破是化解現(xiàn)階段節(jié)能“瓶頸”的關(guān)鍵，這需要相關(guān)科研院所、研究機(jī)構(gòu)、設(shè)備生產(chǎn)制造企業(yè)、鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)的共同協(xié)作和努力。
節(jié)能減排技術(shù)服務(wù)平臺將發(fā)揮越來越重要的作用。不同鋼鐵企業(yè)由于生產(chǎn)工藝流程、加工深度、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、能源結(jié)構(gòu)、地理位置等方面的差異，每個企業(yè)余熱余壓回收利用方式和效果不同，任何一家企業(yè)不可能擁有和掌握所有的余熱余壓回收利用技術(shù)。因此，通過第三方節(jié)能減排技術(shù)服務(wù)平臺，實(shí)現(xiàn)取百家之所長成一家所用，將在未來企業(yè)的節(jié)能減排工作中發(fā)揮越來越重要的作用。（作者單位：冶金工業(yè)規(guī)劃研究院）
