國內冶金、建材等高耗能行業節能設備改造將迎來快速發展時期,預計未來5年余熱余壓市場規模至少在1000億元。其中,鋼鐵行業是我國主要高耗能行業之一,能耗約占全國工業總能耗的15%,其中余熱資源約占10%。
資料顯示,中國鋼鐵企業燒結工序的能耗指標與先進國家相比差距較大,每噸燒結礦的平均能耗要高20千克標準煤。2010年我國鋼鐵產量達6.27億噸,中國每年因此多耗費的能源接近1254萬噸標準煤,節能潛力巨大。“十一五”期間,水泥行業余熱發電取得了突飛猛進的發展。相比較而言,鋼鐵行業余熱發電的普及率仍相對較低。究其原因,鋼鐵行業在2007-2008年效益很好,企業只關心產量而忽視效率。
隨著近年來鋼鐵行業效益的下降,鋼鐵企業對生產成本的降低和經營效率的提高越發重視。
同時,自2010年下半年起,國家為完成“十一五”節能減排目標,對高耗能企業進行拉閘限電。2011年由于淡季電荒的來臨,拉閘限電依舊持續,從而促使企業加強了對節約用電的訴求,積極發展余熱發電。
鋼鐵行業生產流程復雜,余熱產生環節較多。鋼鐵行業的主要原材料為鐵礦石,煤在經過煉焦環節煉制成焦炭后,與鐵礦石一起進入燒結環節,之后在高爐里進行煉鐵、轉爐里進行煉鋼,最后在加熱爐中進行軋鋼。
若用廢鋼作為原材料煉鋼,則首先將廢鋼放入電爐里變成鋼水,再通過加熱爐進行軋鋼。
整體來講,鋼鐵行業生產環節較多,在干熄焦、燒結、高爐煉鐵、轉爐煉鋼、加熱爐軋鋼、電爐等環節中均有余熱產生,余熱發電利用空間較大。
可利用的余熱種類
燒結線余熱。燒結生產線有兩部分余熱,一是冷卻機產生的熱風,二是燒結機尾的高溫煙氣。用余熱鍋爐將這兩部分余熱來產生蒸汽,再通過汽輪機發電。據經驗數據,每10m2的燒結面積可產生1.5t/h的蒸汽,可發電300kW,折合標煤120kg/h。
轉爐余熱。轉爐汽化冷卻煙道間歇產生的蒸汽,通過蓄能器變為連續的飽和蒸汽,采用我公司的專*--機內除濕再熱的多級沖動式汽輪機發電。每煉1t鋼,可產生80kg飽和蒸汽,每噸飽和蒸汽大約可發電150kWh,折合標煤60kg。
轉爐煤氣經過汽化冷卻煙道冷卻后溫度仍高達800-900℃,采用我公司的干法煤氣顯熱回收技術,通過下降管煙道、急冷換熱器回收顯熱生產蒸汽,經蓄能器調節后發電。
電爐余熱。電爐冶煉過程中產生200-1000℃的高溫含塵廢氣,采用余熱鍋爐將其回收,電爐煙氣屬于周期波動熱源,因此余熱鍋爐產生的蒸汽需要經過蓄能器調節后方可進入汽輪機發電。
加熱爐余熱。加熱爐有兩處余熱可以利用:一處是爐內支撐梁的汽化冷卻系統,另一處是煙道高溫煙氣。根據爐型不同,加熱爐的煙氣量在7000-300000Nm3/h,若用來發電,以煙氣量10萬Nm3,煙氣溫度400℃計算,發電量約2000kWh,折合標煤0.8t;汽化冷卻系統可生產
0.4-1.0Mpa的飽和蒸汽,每噸蒸汽(0.5Mpa)可發電120kWh,折合標煤48kg。
高爐沖渣水。用高速水流沖擊爐渣使之充分急冷、粒化的過程中,會產生大量的沖渣熱水。每噸鐵排出約0.3t渣,每噸渣可產生80-95℃,5-10t的沖渣水,將這部分熱水減壓產生低壓蒸汽,再進入飽和蒸汽凝汽式汽輪機發電。每噸90℃熱水可發電1.5kWh,折標煤0.6kg,80℃熱水可發電1kWh,折標煤0.4kg。
干法熄焦。采用惰性氣體來冷卻紅焦,加熱后的氣體在余熱鍋爐中產生蒸汽,蒸汽可發電或并入蒸汽管網。噸焦可生產3.9Mpa、300℃的蒸汽0.45t-0.6t,可發電85-115kWh,折合標煤35-46kg。
高爐煤氣余壓。利用高爐爐頂煤氣的壓力能和熱能,通過透平膨脹機做功發電,但不影響煤氣后續利用。高爐爐頂壓力達0.15-0.25Mpa,平均每噸鐵可發電20-50kWh,折標煤8-20kg,單位投資費用約4500元/kW,根據壓力及除塵方式不同,投資回收期在2-6年。