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把能源资源综合利用起来

深入挖掘钢铁“余热”效益

李治国

2011年03月22日08:17    来源:《经济日报》     手机看新闻

  
图为宝钢能源中心调度室场景。 (资料图片)
图为技术人员在检查宝钢股份热轧厂蒸汽储存罐。 (资料图片)


  国家发改委等六部门近日联合发布了《中国资源综合利用技术政策大纲》。专家表示,我国是人均资源匮乏的国家,资源综合利用是解决可持续发展中合理利用资源和防治污染这两个核心问题的根本途径。目前我国能源加工、转换、储运与终端利用的综合效率仅36%,比发达国家低10个百分点。重点产品的能耗比国际先进水平高20%。在我国能源消费中,工业能量的转换效率尤其低,以煤炭为例,目前我国工业领域用煤占煤炭产量的80%,能量综合利用的潜力非常高。从目前我国实际来看,节能的潜力比调整能源供应结构更容易在短期见效,潜力也更大。为此,能源经济版从今天起推出“把能源资源综合利用起来”系列报道,敬请关注。

  从炼钢炉看余热回收

  目前钢铁工业总能耗占全国工业总能耗的15%,能源有效利用率仅30%。提高钢铁制造过程中余能资源的回收利用率,是降低能源消耗,有效提升能源使用水平的重要途径。

  众所周知,钢铁工业是一个高耗能产业,目前钢铁工业总能耗占全国工业总能耗的15%,能源有效利用率仅30%。提高钢铁制造过程中余能资源的回收利用率,是降低能源消耗,有效提升能源使用水平的重要途径。

  以宝钢为例,宝钢自建厂以来,持续改善余热余压等余能资源回收设施、开发增设节能装置,使得余热余压等余能资源的回收利用率逐年上升。2010年宝钢集团的核心企业宝钢股份公司回收余热余压等余能资源达到233万吨标煤,比2006年多回收95万吨标煤,占公司总用能量的12%,折合人民币41.29亿元,余热余压等余能发电达到11.56亿千瓦时,余热余压等余能资源利用率达到70%以上。宝钢在余热余压等余能资源回收利用上的努力,拉近了我国钢铁行业在余能资源利用上与国外先进企业之间的差距。

  从宝钢建厂开始,宝钢人就考虑引进先进的节能设备,在余能回收领域探索新技术。比如,在炼钢所用的步进梁加热炉冷却技术改进方面,宝钢就经历了从工业水冷却到汽化水冷却的技术演变,其中转变的核心就是能否进行余热资源的回收。

  步进梁加热炉外形类似一个大型的长方盒子,记者在宝钢股份热轧厂一热轧采访时,一热轧的2050加热炉正在运行中,隆隆轧钢之声不断从炉中传出,每隔一段时间炉子底部就“吐”出一块赤红炙热的长方形钢坯,钢坯沿传送带传送之际,一股股热浪扑面而来,面部都有炙烤的感觉。钢坯的温度如此之高,加热炉内的温度可想而知。因此,给炉体降温,就是极其必要的工序。

  2050加热炉的加热操作工胡德强告诉记者,步进梁加热炉的特点是在炉子内部采用步进梁架起钢坯,钢坯能受到上下两面的加热,故加热效率和加热均匀性都得到明显改善。步进梁加热炉在加热钢坯时,水梁、立柱在高温状态下承载钢坯,为保证水梁、立柱的强度和刚度,必须对其进行冷却。他说,冷却方式有工业水冷却、净环水密闭循环冷却和汽化冷却三种方式。工业水冷却和净环水密闭循环冷却都不能回收冷却时产生的余热,因此,一热轧从2007年开始,就对所属的4个加热炉开始进行汽化水冷却改造,目前已经改造完两座加热炉。胡德强指着操控室的电脑显示屏告诉记者,当前2050加热炉每小时回收280度左右的余热6吨至12吨。这些余热回收之后,经管道输送,统一存储在储存罐之中,由公司统一调配使用,或者是循环使用于炼钢,或者用于发电。

  宝钢能源环保部工程师蔡震纲告诉记者,汽化冷却不仅使冷却水质得到根本改善从而有效保护水梁及立柱,延长寿命;而且冷却水吸收热能后可转变成蒸汽加以回收利用,间接回收投资;利用水变蒸汽较大的汽化潜热,有效冷却水梁及立柱,省水、省电,有效节约能源,投资回收期也很短,基本小于5年。宝钢在2006年建三热轧开始采用汽化冷却技术,4座加热炉全部采用汽化冷却技术,今后宝钢全部14座大型步进梁加热炉都将采用汽化水冷却,进一步提升余热资源的回收效率。经汽化水冷却改造之后,截至2010年,宝钢各加热炉合计回收余热近百万吨,折合标煤10.5万吨。

  一整套余热回收技术

  从每一个环节做好能源计量管理,宝钢的余热回收利用落实在了每一个生产环节,同时诞生了相应的成套余热回收技术。

  经过不断实践与逐步摸索,宝山钢铁股份有限公司形成了适合公司实际的能源计量管理方式——“全过程系统能源管理方式”。从能源转换、能源介质输送调配、能源终端使用等环节做好能源计量管理,宝钢的余热回收利用落实在了每一个生产环节,同时诞生了相应的成套余热回收技术。

  比如烧结余热回收。矿石烧结工序能耗约占钢铁生产能耗的10%以上,而烧结排气带走烧结能耗50%。记者了解到,烧结余热利用技术就是利用烧结时抽风产生的烟道热废气和冷却机冷却赤热烧结矿产生的热风,经除尘净化后送往余热锅炉进行热交换,产生蒸汽,从而实现回收余能目的。宝钢2号烧结机余热回收装置十余年来运行稳定,年产蒸汽32万吨左右,回收能源约4万吨标煤,同时每年还可从废气中回收铁矿粉末约1万吨供烧结利用,有效降低烧结工序能耗。据统计,自2005年至今宝钢三台烧结机共回收蒸汽376万多吨,折合标煤近40万吨。

  再比如干熄焦技术。1978年,宝钢一期工程建设时从日本新日铁引进了干熄焦技术,成为国内首家采用这一技术的企业。记者了解到,从焦炉出来的红焦炭(950℃至1050℃)所含显热相当于炼焦生产消耗总热量35%至40%,采用干法熄焦可回收红焦显热的80%,这是钢铁工业可回收余能所占比例的最大项目,约占可回收余能的一半。干熄焦技术的应用创造了巨大的经济效益,2005年至2010年,宝钢采用干熄焦法,共回收余热1842万吨,折合标煤219万吨。

  还需突破一系列难关

  今后宝钢希望能够对余热资源进行综合梯级利用,根据余热的数量、品质(温度)和用户需求,实行“逐级回收、温度对口、梯级利用”。

  2009年4月,宝钢集团八钢公司新建的55孔焦炉全部开始使用干熄焦设备和技术。记者了解到,八钢公司干熄焦装置工程共分两期进行,1号干熄焦装置2008年12月并网发电;2号干熄焦装置自去年投产以来,每小时可利用余热发电1.2万千瓦时。仅干熄焦项目,八钢年发电量可达到1.9亿千瓦时。八钢的成功实践为宝钢的节能技术进一步推广和提升奠定了坚实的基础。

  正是在这样持续的努力下,“十一五”期间,宝钢全面完成了国家和地方政府下达的“十一五”期间节能、污染物减排总量任务。与2005年相比,宝钢2010年万元产值综合能耗下降42%,节约能源合计达到153.4万吨标准煤,超额完成了节能126.64万吨标准煤的总任务,二氧化硫排放量减少63%,COD排放量减少86%。

  宝钢能源环保部副部长王鼎告诉记者,目前余热回收利用还存在两类困难,一类为技术难题,例如炼铁用高炉渣高温显热等,这一类技术难题尚在攻关之中;另一类为大量分散的中低温余热资源,由于这些资源品位低、现场没有合适的余热用户、投资回报较差等原因导致没有回收。因此,与日本等国家余热回收率高达90%以上相比,我国还有较大差距,也还有很大余热回收空间。

  今后宝钢的设想是对余热资源进行综合梯级利用,即根据余热的数量、品质(温度)和用户需求,按照能级匹配的原则,实行“逐级回收、温度对口、梯级利用”。在有用户需求的情况下,将回收的热量优先用于工艺过程本身,例如用余热预热空气和煤气、预热或干燥物料、生产蒸汽和热水,在夏季热用户减少时用多余的热量制冷等;对于低品位余热首选直接热利用,对不能直接利用的低温余热,先将它作为热泵系统的低温热源,提高其温度水平后再加以利用。同时,宝钢正在开展超低温余热发电技术的技术攻关,让更多的余热资源变废为宝。

  宝钢集团董事长徐乐江强调,必须把环境经营作为未来宝钢拓展差异化竞争优势的主导因素,把企业经营和提升市场竞争力建立在环境经营的基础上,打造环境经营价值链,建设创新型宝钢和绿色宝钢,培养宝钢面向钢铁低碳发展新时代的竞争力,成为世界一流的清洁生产钢铁企业,成为中国钢铁行业低碳发展的引领者。

  王鼎表示,随着科学技术的发展,“今日”的低品位等难以回收余热资源也许是“明日”的优质能源,而且是没有污染和排放的能源。从这个意义上讲,余热资源还是一种“新能源”,通过持续努力,宝钢对低品位余热资源回收水平也将持续提高,钢铁企业能源转换的重要功能将得以更充分发挥,生产出更多低耗能、低排放、低成本、高附加值的钢铁精品。
(责任编辑:李彤)

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