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烧结余热回收发电浅谈
耿迺弟
一、我国钢铁企业的能耗状况
钢铁生产消耗大量的能源和载能工质, 其能耗占我国国民经济总能耗的10%左右。成本中能源费用占有相当大的比重, 钢铁联合企业中这一比重已达到30%，甚至更高。日本钢铁工业的吨钢能耗维持在0.65tce左右。我国74家大中型钢铁企业的吨钢能耗为0.80tce，与日本相比差约0.15tce。我国能耗最低的宝钢的吨钢能耗与日本
相比也有约50kgce的差距。
我国能源消耗高的原因虽然很多, 企业规模小是一个很重要的原因。我国重点大中型企业(进入统计范围内) 74 家钢产量占全国的90% ,而日本5大钢铁企业的钢产量占日本的70%以上。由于装备小，一些节能效果显著，但投资大，投资回收期长的节能措施无法实施。例如:日本干熄焦、高炉TRT、转炉煤气回收的普及率100%。我国的干熄焦装置只有17套,年处理焦炭480万t，占我国机焦产量的4%。TRT只在大高炉有少量装置。
二、钢铁企业余热余能资源情况
钢铁企业余热余能的范围包括焦化、烧结/球团、炼铁、炼钢及轧钢等主要生产工序，各主要生产工序的余热余能参数大致如下：
1、焦化工序的钢比系数为0.404t（焦）/（t钢）；焦炉煤气产生量为410m3/（t焦）；红焦温度为1000℃，上升管焦炉煤气温度为700℃，焦炉烟气温度为200℃；
2、烧结工序的钢比系数为1.44t（矿）/（t钢）；机尾烧结矿温度为800℃，烧结烟气温度为300℃；球团工序的钢比系数为0.25t（矿）/（t钢），球团矿排出温度为500℃；
3、炼铁工序的钢比系数为0.91t（铁）/（t钢）；高炉渣产量为320t（渣）/（t铁），液态高炉渣温度为1500℃；高炉煤气发生量为1650m3/t（铁），高炉煤气热值为3350kJ/m3，炉顶高炉煤气温度为200℃；高炉冷却水平均温度为40℃；热风炉排烟温度为500℃；
4、炼钢工序转炉钢比系数为0.84t（钢）/（t钢），电炉钢比系数为0.16t（钢）/（t钢）；连铸比为100%；连铸坯温度为900℃；钢渣温度为1550℃；转炉煤气产生
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量为115m3/（t钢），热值为8370kJ/m3，烟罩处转炉煤气温度为1600℃；电炉炉顶排放口烟气温度为1200℃；
5、轧钢工序钢比系数为0.92t（材）/（t钢）；加热炉炉尾或入蓄热式烧嘴烟气平均温度为900℃；加热炉汽化冷却蒸汽压力为1.5MPa，温度为200℃；
基于以上参数，我国钢铁工业吨钢余热余能资源总量为0.455tce/（t钢），各工序所占比例见下图。由图可知，炼铁工序所占比例最高，高达60.1%，远高于其它工序，而焦化工序所占比例最低，仅为7.0%。
我国钢铁工业余热余能资源构成
三、钢铁企业余热余能回收利用潜力分析
我国钢铁工业余热余能回收利用量为0.207tce/（t钢），回收利用率为45.6%。其中，余热资源总量为0.243tce/（t钢），回收利用0.36tce/（t钢），回收利用率仅为15.1%；余能资源总量为0.211tce/（t钢），回收利用0.17tce/（t钢），回收利用率达80.7%。而国际先进企业，如日本的新日铁可达92％以上，可见我国钢铁工业余热余能回收潜力巨大。
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我国钢铁工业余热余能回收利用潜力kg（标准煤）/（t钢）
项目 资源量 目前回收量 未来回收量 回收潜力 四、钢铁工业的几种节能先进技术及应用
我国钢铁工业的节能技术包括烧结矿余热回收、热风炉余热回收、加热炉蓄热式燃烧、干熄焦、高炉煤气余压发电、高炉大量喷煤、高效连铸及连铸坯热装热送、高炉煤气燃气轮机——蒸汽联合发电等。
和我公司相关的一些钢铁工业节能技术主要有以下几种： 1、余热回收发电技术
包括干熄焦余热发电（回收红焦显热）和烧结余热发电（回收烧结矿显热）。
干熄焦余热利用发电工程，不仅从赤热的焦炭中回收了焦炉加热的热源约20%的热量用于发电；而且减少了由于湿熄焦产生酚、氰等有害物质对环境的危害，同时也提高了焦炭质量。以炼焦装置规模100万t/a (公称能力)为例，与之相匹配的125t/h的干熄焦发电工程。自干熄炉排出的热循环气体，温度约900~980℃，经除尘后进入干熄焦余热锅炉换热，温度降低至160~180℃再进入循环系统。余热锅炉回收热量产生的蒸气为70t/h（额定），（吨焦的产汽量按0.56t计）与125t/h干熄焦装置配套建设一套15MW发电机组。
烧结余热发电在下面的章节中重点介绍。 2、余压透平发电技术( TRT)
现代高炉大都采用高压炉顶, 从炉顶排出的高炉煤气除具有化学能外，还具有一定的物理能，为促进这些可燃废气的综合利用，通常采用高炉煤气余压透平发电节能装置( TRT)，将煤气的压力能转化为机械能并驱动发电机发电，宝钢TRT 吨铁发电3617kWh。
我公司已建成的长钢、邢钢、涟钢等项目均属于高炉煤气余压透平发电 ( TRT)项目。
焦化 31.9 2.6 14.0 11.4 烧结/球团 53.4 9.6 23.0 13.4 炼铁 273.3 157.9 189.0 31.1 炼钢 62.0 27.8 42.0 14.2 轧钢 34.5 9.4 20.0 10.6 文案大全
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3、高炉煤气燃气轮机——蒸汽联合发电技术（CCPP）
在钢铁企业二次能源中，产生大量富余煤气，燃气——蒸汽联合循环发电就是以焦炉煤气和高炉煤气为燃料，采用高效燃气发电机技术，进行清洁发电的能源循环利用。在鞍钢、宝钢等企业已有建成投产电站，多采用日本三菱重工的燃气——蒸汽联合循环发电机组。
鞍钢的300MW、CCPP发电机组是目前国内功率最大、世界最先进的燃烧低热值高炉煤气的联合循环发电机组，其主体设备从日本三菱重工株式会社引进。总造价为15亿元人民币。机组以高炉产生的副产品——高炉煤气和焦炉煤气为燃料，在燃气——蒸汽联合循环发电机组中发电，每小时可燃烧高炉煤气47万立方米、焦炉煤气4.2万立方米，小时最大发电量可达30万千瓦时，年发电量最高可达23亿千瓦时，相当于一个年消耗70万吨标准煤的热电厂的发电量。该项目2007年7月投产发电。 包钢热电厂燃气-蒸汽联合循环发电机组（CCPP工程）装机为2套150MW燃气-蒸汽联合循环发电机组。该项工程采用世界先进的低热值燃料（高炉、焦炉混合煤气）的燃气-蒸汽联合循环发电技术。工程总投资概算为21.9亿元，2008年7月4日CCPP工程1号机组并入内蒙电网运行。
五、烧结余热发电技术概况
钢铁企业烧结工序能耗仅次于炼铁工序，居第二位，一般为企业总能耗的9%～12%。我国烧结工序的能耗指标与先进国家相比差距较大，每吨烧结矿的平均能耗要高20千克标准煤，我国烧结工序余热利用率还不足30%，节能潜力很大。
我国重点钢铁企业的烧结工序能耗平均水平为64.83kgce/t，国内最好水平为54.68kgce/t，最差为89.87 kgce/t，国内企业之间差距较大；而且国内先进水平与国外先进水平相比，能耗高7.2%，差距也较大。
由于各厂配料不同,采用的工艺不同,烧结机建设水平不同,烟气和废气的具体参数的差别较大。在一般钢铁企业烧结厂,烧结机主烟道烟气余热占烧结工序能耗的13%～23%左右，冷却机(环冷机、带冷机) 废气余热占烧结工序能耗的19%～35%，两者之和高达50 %。这部分余热利用潜力是很大的,理论和工程实践证明,完全可以在保证烧结正常生产的前提下,利用梯级取热的方法将热量重新分配，提高废气余热品位和利用价值，回收烧结厂废气余热用于发电，而且是经济可行的。
烧结厂废气余热烧结流程如下图：将各种粉状含铁原料，配入适宜的燃料和溶剂，均匀混合后布在烧结台车上点火抽风烧结，在燃料燃烧产生高温的同时发生一系列的
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物理化学反应，部分混合料颗粒表面发生软化，熔化，产生一定量的液相。并润湿其他未熔化的颗粒，当冷却后，液相将矿粉颗粒粘结成块，这个过程称为烧结。
目前，国内烧结废气余热回收利用主要有三种方式：一是直接将废烟气经过净化后作为点火炉的助燃空气或用于预热混合料，以降低燃料消耗，这种方式较为简单，但余热利用量有限，一般不超过烟气量的10%；二是将废烟气通过热管装置或余热锅炉产生蒸汽，并入全厂蒸汽管网，替代部分燃煤锅炉；三是将余热锅炉产生蒸汽用于驱动汽轮机组发电。
从实现能源梯级利用的高效性和经济性角度分析，余热发电是最为有效的余热利用途径，平均每吨烧结矿产生的烟气余热回收可发电20kWh，折合吨钢综合能耗可降低8千克标准煤。我国烧结余热发电机组按余热锅炉形式分为四种，即：单压余热发电技术、双压余热发电技术、闪蒸余热发电技术和补燃余热发电技术。近年，低温余热发电技术已在建材等行业得到了广泛应用，特别是随着双压、闪蒸发电技术和补汽凝汽式汽轮机技术获得突破，大大提高了余热回收效率，为钢铁企业烧结余热发电技术的推广创造了条件。
烧结余热发电工艺流程图如下：
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