我国钢铁工业节能减排具有较大的潜力，尤其是烧结、焦化和炼铁这三大工序，其能耗约占全流程钢铁能耗的70%。  彭岩 曹先常 张玉柱   近年来，国内外对钢铁工业的节能减排日益注重，节能减排技能获得长足的前进，但由于钢铁出产为长流程工序的特色，出产进程中存在许多的接连、半接连、非接连的物质流和能量流，不同工序联接、能量的智能分配等方面仍存在很大的能量优化空间。并且，一些余热使用功率更高效的余热使用新工艺技能及配备没有获得要害性打破，没有得到广泛的推行和使用。因而，我国钢铁工业节能减排仍具有较大的潜力，尤其是烧结、焦化和炼铁这三大工序，其能耗约占全流程钢铁能耗的70%。本文首要介绍烧结、焦化和炼铁这三大工序的节能减排技能的展开方向及现在存在的要害技能问题，期望为钢铁节能减排供给新的处理计划。  高效炉冷烧结机余热发电技能  技能展开现状 尽管近年来烧结机余热发电技能获得长足的前进，但由于各种原因，烧结机余热发电设备建成后工作作用差，乃至不到规划目标的50%，虽经规划及工作单位的不断改善，但一直无法全面快速推行。其首要原因是受烧结机现有环（带）冷办法的约束，烧结机余热发电仍存在许多要害性的难题无法彻底处理。余热资源是有限的，高效使用是要害。改善烧结矿环（带）冷却工艺，选用更为高效的竖炉式冷却，前进烧结矿冷却功率和质量，前进烧结余热收回温度，进而前进余热收回功率，是烧结机余热使用技能的展开方向。   工艺体系介绍 高效炉冷烧结机余热发电技能首要分为3个子体系：烧结矿冷却体系、烟风体系和发电体系，工艺流程见图1。图1 高效炉冷烧结机余热发电工艺流程图    高效炉冷烧结机余热发电技能具有如下优势：一是前进烧结矿冷却质量。冷却炉规划有预存室，有利于烧结矿温度均化和剩余蒸发分析出，可前进烧结矿强度；冷却炉内冷却为等温差冷却进程，可防止热烧结矿因急冷而易裂，前进烧结矿成品率。二是前进烧结矿余热发电才能。烧结矿温度由700℃冷却至150℃，约有80%的烧结矿显热被冷却空气吸收，烧结矿余热使用率前进60%；获取的余热烟气温度可达600℃左右，烟气质量显着前进；余热发电选用中温中压双压发电体系，朗肯循环功率可前进25%。三是下降烧结矿冷却电耗。其处理了烧结矿冷却进程中的漏风问题，并且前进了冷却空气温升，冷却风量仅为环冷办法的1/3左右，可下降烧结机冷却体系自用电。四是减排作用显着。炉冷技能完结了冷却体系的高效密封，设备均为负压工作，处理了环（带）冷办法存在的粉尘无序排放的问题。五是前进烧结机工作率和发电体系的安全性。新建的烧结矿炉冷体系与现有的环冷体系互为备用，防止了因冷却体系故障而构成的烧结机出产线的停机，前进了烧结机的年工作率；冷却炉规划有预存段，可以防止因烧结机短时停机构成余热参数动摇，导致发电体系停机的问题，前进了余热参数的安稳性，然后前进了余热发电体系的工作率和设备安全性。    要害技能问题 高效炉冷烧结机余热发电技能优势显着，是未来展开的首要方向，但就现在来说，仍存在要害技能问题亟须打破。 在基础理论方面，0~150mm宽粒径多孔烧结矿在大空腔内的气固逆流移动床活动与阻力特性，导热、对流和辐射耦合作用下的气固间换热特性机理仍须完善；烧结矿在自重作用下的料仓活动特性没有清晰。 在工艺技能方面，不影响烧结机产值和烧结矿质量的切实有效的炉冷工艺技能计划仍须探究，烧结矿冷却质量、余热获取参数、冷却电耗间的匹配优化技能尚须进一步完善，余热参数与发电体系热力参数的匹配优化没有清晰。  在要害设备方面，高负载、大倾角、高温物料运送设备没有老练；大空腔烧结矿竖式冷却炉仍须开发，特别是0~150mm宽粒径接连高温烧结矿在大空腔内的均匀布料问题、大空腔内均匀布风问题亟须处理。 在工程施行方面，新建工程设备、工作不影响烧结机正常出产，下降工程施行费用，前进出资收回效益，这些要求都有待满意。   预期作用 假如该技能存在的要害技能难题获得底子打破，那么不只可以大幅前进烧结余热收回功率，并且可以前进烧结矿冷却质量，下降污染物排放，经济、社会和环境效益显着。以1条360㎡烧结机配套高效炉冷烧结机余热发电工程为例，钢铁厂商每年可对外供电量为12600万千瓦时，可根本满意烧结机出产线用电量，按0.6元/千瓦时电核算，年收入约7560万元，扣除自用电及工作本钱约15%，电站总出资1.8亿元，缺乏3年即可收回本钱，项目建成后可削减燃煤电厂耗费约5万吨标准煤（电折算标煤系数为0.404），年可减排CO2约12.6万吨、减排SO2约1600吨。    荒煤气显热高效安稳收回技能技能展开现状 炼焦进程中所发生的显热资源使用，已成为前进焦炉功率的首要途径之一。前苏联哈尔科夫炼焦厂最早被报导选用水夹套收回热水作为取暖热源；日本新日铁在焦炉上升管中设置夹套管，选用有机工质收回195℃的热能。我国先后开发了导热油夹套管、热管、锅炉等余热收回技能。宝钢针对荒煤气显热收回的难题进行了深入研讨，研制了新式上升管换热器，已完结了显热收回使用的计划研讨和中试试验工程，具有进一步工程演示的条件。   工艺体系介绍 焦炉荒煤气显热收回工艺体系包含除氧器、除氧水箱、给水泵、循环泵、汽包、加药、取样设备等相关设备。其间汽水工艺流程如图2所示，纯水经过管道先进入除氧器进行除氧，然后通入汽包，液体水进入荒煤气显热收回设备进行荒煤气显热的收回，其发生的汽水混合物进入汽包进行汽水别离，发生的蒸汽被送入蒸汽管网。 图2 焦炉荒煤气显热收回工艺流程示意图    要害技能 焦炉荒煤气显热收回一直是焦化职业节能减排研讨热门，其需要处理的首要问题或要害技能包含：杂乱工况条件下荒煤气换热核算模型与办法，防腐蚀抗结焦耐高温复合材料技能，狭小空间内上升管换热器强化换热与全体式多重防走漏结构规划技能，组合式焦炉荒煤气余热收回蒸汽的体系及办法，焦炉上升管换热器在线快速替换技能，下降管换热器显热收回使用要害技能的研讨，焦化区域红焦显热、荒煤气显热、烟气余热等能量体系耦合优化节能。   预期作用 宝钢焦炉荒煤气显热收回中试试验研讨标明，吨焦收回余热6.8千克标准煤以上，演示工程估计年可收回约8万吨蒸汽，年经济效益为1100万元；扣除自用能耗，年可节省动力约7000吨标准煤。按2013年我国焦炭产值4.76亿吨核算，悉数选用上升管高效换热器技能，我国年可节省动力320万吨标准煤左右，年节能效益约48亿元，具有杰出的经济效益和社会效益。    高炉熔渣余热收回和资源化使用技能 技能展开现状 国内外对高炉熔渣余热收回和资源化使用技能展开了许多研讨，高炉渣水淬—冲渣水余热使用，高炉渣干式粒化—余热发电，高炉渣制备水泥填料、矿渣棉及微晶玻璃工艺等成为高炉渣综合使用的干流技能道路。但迄今为止，高炉熔渣热量收回和气淬成珠技能没有完结产业化使用。   工艺体系介绍 熔渣余热高效收回与出产玻璃微珠工艺流程图如图3所示。 图3 高炉熔渣余热高效收回与出产玻璃微珠工艺流程图   详细流程如下：高炉熔渣经渣罐倒入中间渣槽，经过特制气淬喷嘴粒化成珠，高温渣珠在气淬成珠室与空气完结开始换热后进入高效换热器。换热后的高温气体经管道进入高效换热器，一起渣珠在高效换热器中进行二次换热后进入微珠储仓，热气体和渣珠与锅炉管中的换热工质换热后进入管道再次循环。上述工艺针对高炉炼程特色，完结高炉熔渣余热的梯级使用，一起出产高附加值的玻璃微珠产品。 高炉熔渣余热高效收回与出产玻璃微珠技能具有如下优势： 一是前进余热收回才能。根据熔渣微珠温度散布特色，换热设备规划为无滚动部件，并选用辐射段与对流段相结合的换热方式，一起换热工质参数与微珠参数相匹配，在确保低本钱、低动力耗费、高换热功率和可靠性的一起可完结余热梯级高效收回。 二是前进玻璃微珠成珠率。该技能根据高炉熔渣成分特色，针对高炉熔渣成分调整对气淬成珠进程的影响规则，构成高炉熔渣成分调整与高效出产高质量微珠要害技能，实时确保玻璃微珠高成珠率。 三是气淬进程与余热提取进程杰出协同。根据炉熔渣温度、喷嘴结构型式、气淬工艺参数、环境温度条件等多要素耦合作用下传热及成珠规则，该技能处理了当时高炉熔渣余热收回难和熔渣冷却产品附加值低的职业难题。   要害技能问题 高炉熔渣余热高效收回与出产玻璃微珠技能完结了高炉熔渣的动力化与资源化深度使用，具有杰出的展开前景，但就现在来说，仍存在3个要害技能问题亟须打破。 一是对高炉熔渣气淬成珠进程换热机制与要害技能进行研讨，探究高炉熔渣气淬成珠进程的传热规则，根据气淬进程与余热提取进程，科学协同树立高炉熔渣气淬工艺参数优化模型，构成气淬进程高温余热提取要害技能。 二是研制高炉熔渣余热高效收回工艺，开宣布高效颗粒换热设备，对高炉熔渣余热高效收回工艺参数进行优化，构成高余热收回率，一起出产玻璃微珠等建材的新工艺规划办法。 三是建造高炉熔渣余热高效收回要害设备研制与中试出产线，完结气淬体系、余热收回体系、气体循环体系及除尘体系的制作、设备，进行中试试验。   预期作用 假如上述要害技能难题得到处理，就可以构成高炉熔渣气淬成珠与余热收回要害技能和配备，为高炉渣热量收回与高附加值使用供给技能支撑。按2015年全国年产高炉渣约2.4亿吨核算，若20%高炉渣使用该课题研讨成果，高炉渣热能收回功率按50%计，则每年收回高炉渣余热折合标准煤约120万吨，预期效益折合人民币约9亿元。一起，制备的玻璃微珠产值约0.28亿吨（成珠率按60%），高炉渣高值资源化使用净增赢利按100元/吨渣计，估计每年可为国家多发明赢利28亿元人民币。项目施行后，每年可节省冲渣新水耗量0.28亿吨左右。 综上所述，钢铁工业作为我国动力耗费大户，节能减排获得了长足的前进，但仍有较大的节能潜力，特别是烧结、焦化、炼铁三大工序。经过对流程工业体系的要害工艺重构、流程再造、体系耦合及参数优化、要害设备研制，打破存在的要害技能和设备问题，构成流程工业节能减排全体处理计划，然后可进一步前进钢铁工业的动力使用功率，下降污染物排放，为钢程工业的可持续展开供给科学确保。