我國鋼鐵企業(yè)每年約產(chǎn)生1.5億噸標準煤余熱資源,余熱資源表現(xiàn)形式多種多樣。從余熱資源的載體看,可分為固態(tài)載體余熱資源、液態(tài)載體余熱資源、氣態(tài)載體余熱資源三大類。例如煉焦工序紅焦、熱鋼坯等屬于固態(tài)載體余熱資源;沖渣水余熱、鐵水顯熱、冷凝水余熱、冷卻水等屬于液體載體余熱資源;鋼鐵企業(yè)各類爐窯的煙氣余熱則屬于氣態(tài)余熱資源。
各類余熱資源根據(jù)技術(shù)可行性和經(jīng)濟性可以分為三個等級,其中一等余熱資源由于具有良好的經(jīng)濟性應(yīng)優(yōu)先回收,例如焦爐紅焦顯熱、轉(zhuǎn)爐煙氣余熱等;二等余熱資源由于具有較好的經(jīng)濟性應(yīng)盡快回收,例如燒結(jié)余熱、連鑄坯熱送;三等余熱資源屬于回收經(jīng)濟性較差、技術(shù)難度高的余熱資源,例如焦爐荒煤氣顯熱由于目前技術(shù)不具備條件沒有回收;大量350℃以下的中低溫?zé)煔庥酂嵊捎谄渫顿Y回報差、沒有適當(dāng)?shù)臒嵊脩魧?dǎo)致沒有回收;沖渣水由于溫度低、水質(zhì)復(fù)雜導(dǎo)致基本未被利用。
據(jù)研究,我國鋼鐵行業(yè)余熱回收利用率僅30%左右,還有大量余熱資源直接排放,導(dǎo)致能源浪費,未被回收余熱資源中主要以三等余熱資源為主,其中又以氣態(tài)載體余熱資源為主。如何將鋼鐵生產(chǎn)過程中大量的中低溫余熱回收利用,不僅是節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)面臨的課題,也是鋼鐵企業(yè)節(jié)能降耗、降低成本的有效途徑之一。
由于未被回收余熱資源具有量小、分散的特點,投資回報較差;同時由于周圍環(huán)境中熱用戶的限制,可利用技術(shù)也受到限制。為將低溫余熱轉(zhuǎn)化為各種環(huán)境都可利用的能源,利用低溫余熱發(fā)電成為低溫余熱利用技術(shù)研究的主要方向。其中,有機工質(zhì)朗肯循環(huán)發(fā)電的研究和應(yīng)用最為廣泛,該技術(shù)可通過采用不同低沸點的有機物(或者混合物)作為工質(zhì),可回收55℃以上的低溫?zé)崮埽ㄒ簯B(tài))。
鋼鐵行業(yè)低溫余熱資源綜合梯級利用應(yīng)遵循以下思路:
一是隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,“今日”的低品位等難以回收余熱資源必然會成為“明日”的優(yōu)質(zhì)能源。工業(yè)余熱利用是不會新增污染排放的能源,從這個意義上講,余熱資源也是“新能源”。
二是鋼鐵企業(yè)低溫余熱資源宜推進綜合梯級利用。鋼鐵企業(yè)各類工業(yè)爐窯眾多(寶鋼在上海地區(qū)有300余座),不同爐窯煙氣攜帶低品位余熱資源量大小、成分、品位等要素各不相同,余熱資源利用應(yīng)根據(jù)余熱的數(shù)量、品質(zhì)(溫度)和用戶需求,按照能級匹配的原則,即“逐級回收、溫度對口、梯級利用”進行回收利用,實現(xiàn)余熱資源綜合梯級利用。從具體操作上看,低品位余熱資源綜合梯級利用總體應(yīng)遵循以下基本原則:首先確保爐窯設(shè)備狀態(tài)完整,通過高效燃燒、空燃比控制,減少煙氣攜帶余熱浪費;其次利用爐窯煙氣余熱加熱燃燒用空氣和燃氣,降低排放煙氣溫度;最后根據(jù)周邊用戶特點采用煙氣直接加熱、發(fā)電、回收熱水與熱風(fēng)供周圍用戶使用。
三是積極推進低溫余熱發(fā)電技術(shù)工業(yè)化應(yīng)用研究,并結(jié)合企業(yè)現(xiàn)場環(huán)境,開展蓄能供熱、熱泵、吸收式制冷等技術(shù)集成應(yīng)用研究,推進區(qū)域熱電冷三聯(lián)產(chǎn)技術(shù)應(yīng)用。通過持續(xù)努力,低品位余熱資源回收水平必將持續(xù)提高,鋼鐵企業(yè)將以更低能耗、更低排放、更低成本生產(chǎn)出更高附加值的鋼鐵精品。