我国钢铁工业余热余能利用面临新挑战

我国钢铁工业在过去十年间的吨钢能耗逐年下降，节能工作取得了显著的成就，但依然存在一些问题，在下一步发展中面临严峻的挑战，其中很重要的一个方面就是余热余能的利用问题。

　　钢铁工业制造流程是一个大规模能源循环系统，在构成该系统的工序内部，在各工序之间进行复杂的能量消耗、转换、再生、输送，而且钢铁联合流程具有很强的热管理特征。

　　钢铁生产消耗的一次能源中约40%以某种形式的热能释放出，其温度上至1500℃，下至近于环境温度的广泛范围。目前我国生产1吨钢产生的余热余能资源量约为8GJ～9GJ，主要分为副产煤气、排气余热、固体余热及废汽废水余热。副产煤气包括高炉煤气、焦炉煤气及转炉煤气，一般归为余能，但其显热及压力能属于余热;排气余热多为炉窑排出废气带走的热，占余热资源总量的一半左右，温度范围为250℃～1000℃;固体余热包括烧结矿、红焦炭、高炉渣、转炉渣及铸坯等的余热，一般在500℃以上;废汽废水余热包括蒸汽冷凝水、锅炉汽包的排污水(90℃～100℃)、高炉冲渣水(70℃～90℃)等的余热。

　　余热余能利用获得大发展

　　余热余能利用技术广泛应用。近年来，钢铁工业余热余能利用技术得到广泛应用。重点大中型企业的干式TRT配备率已经超过90%，吨铁发电量最高已经超过50kWh;重点大中型企业干熄焦比例达到42.3%，吨焦炭回收蒸汽最高超过570kg;吨烧结矿回收蒸汽最高超过70kg;燃气-蒸汽联合循环发电机组(CCPP)作为最高效的能源转换装置，在行业内迅速推广，包钢、莱钢、太钢、沙钢等近20家钢铁企业建有CCPP。

　　此外，饱和蒸汽发电、蓄热式加热炉烧低热值高炉煤气技术、连铸坯热送热装、高炉冲渣水余热利用、转炉汽化冷却蒸汽直供RH等技术在行业内广泛应用，煤调湿技术、焦炉上升管余热利用、热导油蒸氨等技术也有所突破。

　　煤气损失率逐年降低。近年来，高炉、焦炉、转炉煤气的利用量逐年提高，损失率逐年降低。与2006年相比，2010年焦炉煤气损失率降低了0.96个百分点，高炉煤气损失率降低了2.65个百分点，转炉煤气损失率降低了11.25个百分点。

　　自发电比例不断提高。钢铁行业余热余能综合利用水平和自发电比例不断提高，自发电比例由2006年的21.6%上升到2010年的31.9%，提高了10.3个百分点。邯钢、唐钢等企业的自发电比例超过了70%。

　　传统回收方式问题有待解决

　　虽然近年来钢铁工业的余热余能利用取得了一定的成就，但是余热余能本身具有布局分散、品质参差不齐的特点，造成了以传统方式回收利用能源存在一定问题。而且二次能源生产总量总要大于消费量，在一定程度上存在能量供、需不匹配。目前，钢铁工业余热余能利用普遍存在如下问题：

　　一是往往重视余热余能的回收而轻视利用效率，造成了严重的无效回收。

例如副产煤气的回收都经过煤气除尘设施和煤气加压输配设施，消耗了一定的成本，如回收的煤气没有找到合适的用户而放散，这就是严重的无效回收现象。

　　二是传统的能源回收利用普遍采用长距离输送方式，造成能流传输能耗高、传输损失大。例如长距离输送中低温的饱和蒸汽，会造成大量热损失，不仅使回收能源又浪费掉，还会造成软水流失形成新的损失。

　　三是蒸汽系统没有得到高效利用。钢铁企业目前普遍存在蒸汽大量放散现象，尤其是夏季，有很大的回收利用空间;与此同时，往往热电配减温减压器供蒸汽管网，中间环节没有任何对外做功过程，能量贬值非常大。

　　四是部分耗能设备介质使用不合理，没有做到能级匹配和温度对口。由于部分企业缺乏统一的用能管理及经济调节措施，使得各用能工序纷纷争抢优质能源，最后往往就造成了高能低用的现象，从全局的角度来看能效低下。

　　应对新形势下的挑战

　　钢铁工业面临新的发展形势，余热余能利用也面临着新的挑战。

　　煤气损耗有待进一步降低。尽管钢铁行业煤气放散率逐年下降，但由于生产规模增加导致煤气损耗的绝对数量仍然偏大，副产煤气利用的节能潜力尚未完全发挥出来。这给钢铁工业节能工作带来了新的挑战，需要根据煤气资源的数量、品质和用户需求不同，合理分配使用煤气，完善煤气缓冲系统，进一步降低煤气的放散损失率。

　　煤气利用方式须根本性转变。随着低碳经济时代的到来，企业传统的余热余能单一转化为电能的利用方式将面临着转型，如何实现'资源-能源-再资源'综合利用将是进一步提高能效的关键所在。焦炉煤气作为一种优质的二次能源，可以生产氢气、甲醇、二甲醚等，待工艺成熟时也可直接喷吹入高炉，利用焦炉煤气中的H2和CH4进行高炉冶炼，最终实现高碳能源低碳化利用。

　　热电转换效率进一步提高。各大企业热电机组应该逐步向高温高压参数机组发展，行业内存在相当数量的中温中压机组，阻碍了能源转换效率的进一步提高。企业应结合自身发展规划，整合淘汰小型机组，建设大型高参数发电机组，将能够较大幅度提高企业的自发电水平。

　　低温余热利用进一步深化及拓展。目前钢铁中、高温余热已基本得以回收，低温低参数余热资源综合利用成为进一步挖掘节能潜力的关键所在，包括高炉冲渣水余热、汽轮机冷却水余热、焦化初冷水余热等，虽然温度较低，但是资源总量相当可观。节能工作者应该根据分布式能源梯级利用的理念，提高余热质量，建设具有一定经济规模效应的地区式热能利用系统;同时注重余热利用的功能拓展，将余热用于海水淡化或污泥处理等。

　　与城市和谐共融发展。钢铁企业一向以高能耗、高排放形象示人，面对新的节能减排形势，钢铁企业应该全力推动绿色转型，努力做到与城市和谐共融发展，成为城市发展不可分割的部分。以钢铁企业余热余能利用为核心，构建冶金炉窑-副产煤气-共同火力-电力回供，以及冶金炉窑-低温冷却水-城市采暖水等多条循环经济产业链，达成与社会的大循环，实现真正的循环经济。