郝百川 韩慧颖 蒋志鑫 梁精龙

摘    要：伴随钢铁工业的发展，能源节约的重要性越来越受到重视，钢铁余热的利用空间依旧很大。阐述了钢铁行业余热来源及有效利用的方式和方法，具体阐述了干熄焦技术、烧结余热发电技术、炉渣热回收利用技术等。概述了各方法的原理和研究现状，指出了各回收利用余热能源方法的特点和发展趋势及钢铁余热在民用领域方面上的应用。

关键词：钢铁余热;余热发电;炉渣热回收

1  引言

随着世界经济飞速的发展，据不完全统计，全球三分之一的能源消耗源于工业部门，高达百分之五十的能源最终以热量的形式产生[1]，其中钢铁生产过程中消耗的一次能源中约有40%以热能形式释放，其温度最高可达1500℃。2011年发改委颁布文件指出我国钢铁行业的余热资源占其全部能源消耗的60%左右[2]，但存在余热能源利用率较低等问题。近几年对余热利用的方式及技术也有很多研究，如TRT、干熄焦技术、烧结余热发电、炉渣热回收技术等。

2  干熄焦发电技术

干熄焦技术（CDQ）一般回收红焦余热，是将红焦从干熄炉顶部装入后，用低温惰性气体如氮气灌输到干熄炉中从而冷却红焦。冷却红焦这一过程中产生的蒸气用于发电，使部分余热得以被重新利用。干熄焦技术可回收焦化过程中红焦热量的80%[3]，每一吨红焦能回收蒸汽0.55吨。

Y.H.Feng[4]等人通过跟踪红焦在冷却轴内下降的行为，分析出喷砂帽横截面形状为椭圆形的较形状为圆形的更能降低焦炭负荷下降的均匀性，从而增强焦炭的冷却效果。Zhang G[5]以甲烷、CO2和N2作焦炭干熄焦介质，焦炭作为床填料，研究了气体种类对床层压降特性的影响，得出干淬火炉的床压降与气流量成正比，与焦炭粒径成反比。较高的气体流入量和较小的焦炭粒度，床压降变化越明显。Danilin E A[6]通过测量干淬火单元释放的循环气体的流速与成分，分析了焦炭损失，得出通过消除焦炭充电系统中循环气体的爆震和点火，能将外循环气体当中的CO含量增加到12%以上，从而减少了焦炭损失。

3  烧结余热发电

烧结余热发电是通过烧结程序将烧结矿进行冷却，用于冷却烧结矿的气体，经冷却烧结矿之后的气体带有部分热量，用来加热水，加热成为的水蒸汽用于发电。烧结显热约占总热量的23%[7]，我国烧结余热利用率不足30%，需進一步提升。王志强[8]将发电变频调速系统应用到设备中，同时在设备中增加了能将变频和工频随时切换的功能，减少了电能的消耗且增大了发电量。夏长乐[9]等通过增加烟气取样点以及将低温烟气取样点向高温区迁移的方法，使得取样点的吸入负压降低;采用水密封的方法，降低了因密封盖损坏而漏风的可能性。减少了余热能源的损失，扩大了经济效益，同时也达到了节能减排。李忠[10]在烧结工艺中利用双温双压余热锅炉来进行废气烟热回收，采用低温补汽凝汽式汽轮发电机组带动蒸汽发电，其他用于取暖以及生产。

4  炉渣热利用技术

炉渣热回收有水淬技术和炉渣干粒化回收技术，水淬技术是利用废水冲洗锅炉炉渣，冲洗后的炉渣被粒化，粒化后炉渣可用来进行循环回收余热。冲洗的炉渣水带有大量的热量，可将水转化为蒸汽用于发电。其他炉渣水再与水结合再次进行冲渣，达到循环利用的效果。2016年中钢协单位炉渣产生量达20180.82万吨[11]，一吨炉渣约有264万千焦的热量。回收这部分余热能节约大量能源。陈艳梅[12]等人计算高炉渣固定床显热回收的能量损失并分析其影响，得出通过增大空隙率及调动最优床层高度，使总能量损失最小，从而实现高炉渣显热高效高质回收。张延平[13]等人采用离心粒化法将炉渣干粒化，改进的粒化器使渣粒直接降到流化床被快速冷却，之后将溢出的渣粒到二级流化床，回收更多的炉渣热量。炉渣热回收技术回收部分钢铁余热，对废物进行了重新利用，减少了废弃污染物的排放量。

5  结语

钢铁余热能源以其具有较高的回收利用空间，受到了钢铁各界人士的重视。目前能够将余热进行有效回收的有干熄焦发电技术、烧结余热发电技术、炉渣热回收技术等方法。干熄焦发电技术可以减少污染空气的排放，且造成的粉尘污染经改进后也会大大改善，烧结余热发电技术是通过将余热用于加热水，所产生的水蒸汽带动汽轮机的转动，从而产生电能。炉渣热回收技术是通过水来冲炉渣，将炉渣的热量进行重新利用，从而回收部分的钢铁余热。钢铁余热亦能应用到钢铁工人生活和居民生活当中去，解决钢铁工人在工作中的生活用水，为农民烘干谷物，解决居民冬季取暖等问题。我国各大钢铁企业在干熄焦发电技术、烧结余热发电技术及炉渣热回收技术都有不断的改进。但炉渣热回收技术方面改进较少，需要进一步的研究，使炉渣热得到更加有效的回收利用。

参考文献：

[1] Woolley E， Luo Y， Simeone A. Industrial waste heat recovery： A systematic approach[J]. Sustainable Energy Technologies and Assessments，2018（29）：50～59.

[2] 武国峰，陈军，张鹏等.钢铁企业余热蒸汽的现状及综合利用探讨[J].中国钢铁业，2011（2）：17～19.

[3] 刘希望.钢厂焦化余热回收技术应用的探讨[J].河北企业，2017（7）：204～205.

[4] Feng Y H， Zhang X X， Wu M L. Experimental study on the effects of blast‐cap configurations and charge patterns on coke descending in CDQ cooling shaft[J]. Heat Transfer—Asian Research： Co‐sponsored by the Society of Chemical Engineers of Japan and the Heat Transfer Division of ASME，2008（6）： 352～358.

[5] Zhang G， Zhao P， Xu Y， et al. Characteristics of Pressure Drop of Charred Layer in Coke Dry Quenching over Coke Oven Gas[J]. Energy & Fuels，2017（4）.

[6] Danilin E A. Improving the performance of dry-quenching units by minimizing coke losses[J]. Coke & Chemistry，2017（2）：59～70.

[7[ 徐国群.烧结余热回收利用现状与发展[J].世界钢铁，2009（5）：31～35.

[8] 王志强.降低烧结余热发电系统自耗电的研究[J].电子测试，2018（17）：99～100.

[9] 夏长乐，贺夏.烧结余热发电技术应用与升级改造[J].科学技术创新，2018（24）：152～153.

[10] 李忠.提高烧结余热发电量的技术创新与工艺优化[J].科技风，2017（12）：253.

[11] 王维兴. 我国钢铁工业能耗现状与节能潜力分析[J]. 冶金管理， 2017（8）：50～58.

[12] 陈艳梅，冯俊小，谢知音等.高炉渣固定床显热回收过程（火用）分析及系统优化设计[J].华北电力大学学报（自然科学版），2012（2）：97～102.