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余热是待回收“新能源”和投资热点

余热是待回收“新能源”和投资热点

    “余热是没有回收的‘新能源’,利用新技术将余热制备成‘新能源’产品,走出钢厂,满足社会的日益丰富的能源需求,是余热利用值得尝试的新方法,且将成为钢厂投资的热点”。这是上海宝钢研究院饶文涛博士在由河北省冶金学会联合陕西、山东、江苏、天津、山西省(市)金属学会共同主办,冶金信息装备网承办的2015钢铁企业中低温余热回收与高效利用新设备、新技术交流会上提出的新观点。这次会议是7月9日-10日在西安召开的。
  钢铁工业余热余能现状不容乐观
  会议指出:近年来,我国重点钢铁企业在减量化用能、提高能源利用效率、增加和有效回用二次能源等方面做了卓有成效的工作。但是由于我国用能结构是以煤为主,因此能源利用率低。更为严重的问题是由于我为钢铁产业集中度低,制约不少中小企业节能技术落后,给我国钢铁工业节能与余能利用带来致命问题。因此我国钢铁工业节能与余热利用工作,应根据国情,依靠科学技术进步,优化产业结构、用能结构,应用先进节能技术,强化节能管理。
  从广义上说,工业系统中凡是具有高出环境温度的排气、排液以及高温待冷却的物料所含有可使用的热能,统称余热、余能资源。其中主要包括燃料燃烧产物经利用后的排气显热,高温产品、中间产品或半成品的显热,高温废渣的显热,冷却水和废液带走的显热等。
  近些年来,我国钢铁工业余热资源的回收利用水平虽然有较大提高,但与国际先进水平相比仍有很大差距。国外先进钢铁企业的余热、余能(包括副产煤气在内)等余热资源的回收率一般在90%以上,如日本的新日铁达到92%,而国内的多数钢铁企业只有30%-50%。若不包括副产煤气和高炉炉顶压差发电在内,国际先进钢铁企业均在50%以上,我国余热资源的回收利用率不足30%,比国外落后20%。究期原因:其一,各生产工序不能及时地、足量地回收本工序产生的各种余热和余能,回收效率低,且数量不足;其二,对业已回收的各种热量得不到最有效的利用,受温度低、热源供应不稳定或季节性供需不平衡等影响,造成回收后的热风、蒸汽、煤气等能量的部分放散,能量利用效率低;其三,余热回收利用关键技术研发滞后,主要设备几乎全部依赖进口,缺乏引进消化后的自主集成创新,回收的热能要么贬值,要么不稳定,无法满足用户对热源供应的要求,使得大量的低温热量派不上用场;其四,部分企业规模小、产能低、装备落后,进口的余热回收设备投资大,回收余热资源得不偿失,影响了部分企业回收余热的积极性。
  余热余能高效回收利用是节能潜力所在
  会议提出:各钢铁企业要深入研究余热余能资源的“逐级回收、温度对口、梯级利用”新技术及其成套装备,在学习、消化国外先进技术的基础上做到引进吸收后的集成创新,为新一代钢铁流程的余热余能回收利用提供技术和设备支持。彻底改变以往余热资源的单一间接回收方式为间接、直接联合回收;改变以往只回收高温余热资源为高、中、低三种温度水平的对口回收;改变单纯的热回收为热电联产。
  余热余能高效回收与利用技术主要包括;烧结余热资源的高效回收与利用,干熄焦技术(DCQ),高炉炉顶煤气余压发电技术(TRT),转炉负能炼钢技术,蓄热-换热联用轧钢加热炉技术,高炉渣和钢渣显热回收技术,高炉-转炉区段“界面”技术,炼钢-轧钢区段钢坯热装热送技术,以及煤气系统资源优化分配利用技术等。这些技术与设施国内虽有利用,但多用于大型企业,提高和推广应用是长期艰巨任务。
  熔渣显热吸收是节能重要课题
  会议强调:高炉、转炉和电炉渣等高温固体的显热,出渣温度高达1500℃以上,由于回收困难,目前除了高炉渣采用水淬法回收余热水以外,其他风淬法、化学法等尚处在实验研究阶段。水淬法、风淬法、化学法回收熔渣显热的节能效果都非常显著。
  水淬法是用过量的水冷却炉渣,目的是生产合格的水泥原料,兼得50-100℃的余热水,余热水用于供热和采暖。风淬法是用空气或其他气体介质(代替水)冷却炉渣的方法,目的是获取高温热风并发电,同时不影响高炉渣作水泥原料的性能。该方法在保证高炉水渣处理质量的情况下,可以较好地回收炉渣的高温显热,是一种比较先进的热回收方法。化学法是利用甲烷和水蒸气重整反应吸收高炉熔渣粒化过程的显热,并在催化剂的作用下生产H2和CO等燃料气,将热能转变为化学能。高温热量的回收是靠甲烷和水蒸气改质反应来实现的。反应需要的水蒸气由渣粒化工序提供。生成气体显热用于发电或区域供热。生成的H2和CO送入甲烷化反应器作为生产甲烷的原料。生成的甲烷和水经过换热器后分离,甲烷循环利用。熔渣显热回收,在我国是个空白,是我国钢铁工业节能与余热利用重要研究课题。
  会议建议:为了节能,必须依靠技术进步,加快节能新技术的开发,尤其是关键共性技术的自主研发和引进消化再创新。加强能源管理、节能队伍和能源基础设施建设,建立健全节能保障机制,完善有各职能处室参加的纵横结合的企业能源管理体系,建立广泛的节能“统一战线”,把节能减排工作做得更好。
  余热余能技术开发将成投资热点
  饶文涛博士在会议报告中也提到,余热中以工业炉窑的废气余热为例,占到能源支出的约15%-35%,这些废气净化处理后是一种输送和使用方便、燃烧后又无需排渣和除尘、不易造成环境污染的优质余热资源。如果能将余热作为新能源的一个生活源来加以挖掘,不仅可以降低企业生产成本、减少污染物排放,具备广泛的经济、社会和环境效益。
  饶文涛博士对宝钢余热资源进行了分析,得出了下列大致的利用情况:
  一是包括高炉渣显热、转炉渣显热、物料显热、锅炉灰显热在内的固体显热,其利用率约为40%,其中,炉渣显热由于没有较好的利用方法未得以充分利用,成为世界性能题;二是包括炉窑烟气、炉体表面散热、烧结低温余热、压缩空气余热在内的气体显热已利用65%,未得到利用的气体显热主要有焦炉荒煤气、转炉煤气(800℃以下);三是包括循环冷却水、蒸气冷凝水、锅炉排污水在内的,而且低于100℃的液体显热目前还未开始回收利用。
  饶文涛认为,余热利用的新模式,主要包括下列5个方面:即余热“勘探”技术、取热及能源转化技术、储能(热)技术、用能信息的获取技术,以及融资模式。
  铙文涛博士高屋建瓴地提出下列观点:
  一是在新的时期钢厂的能源转换功能及大宗废弃物消纳处理将和钢铁产品制造功能同等重要。
  二是钢铁厂在余热资源的取热及能源转化技术、储能(热)技术等方面新的基础设施投资将成为投资的热点。
  三是余热“勘探”新技术为余热高效利用提供有利的工具,每个钢厂都应该拥有自己的“余热地图”。
  四是信息和知能传感器等新技术的应用,将为解决余热利用技术抗议中存在的从何处来,到何处去等问题提供新的手段。
  五是余热技术的发展将产生更多形式的能源产品,并为钢厂融入城市,成为都市型钢厂提供敲门砖,向余热要效益,向金刚贸要效益成为钢厂新的生存形态。
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