烧结余热集成回收与梯级利用发电技术研究

烧结余热回收是节约能源、加强二次能源回收利用的有效途径之一.本文根据烧结工序余热特点和余热品位分析,提出了环冷机废气余热与烧结机尾中温烟气余热集成回收,环冷机余热三段回收梯级利用发电的优化用能方案,并介绍了为开发该技术进行的基础研究,包括热源参数调控、发电系统火用分析和蒸汽参数优化、以及气体循环与动力循环协同等几个方面.     

钢铁企业余热资源的回收与利用

剖析了自1980年以来国内钢铁企业吨钢可比能耗的下降趋势,总下降率为48%,其中直接节能56%,间接节能44%,但仍比国外先进产钢国高出112 kg标煤.国内生产1 t钢产生余热资源8.4 GJ,目前回收利用的仅占25.8%,高效回收利用余热资源是未来钢铁工业节能的主攻方向.论述了热平衡法、(火用)分析法、能级分析法及其相关效率指标的局限性,指出余热回收利用环节所在工序产品能耗的改变量是评价热工装备完善性和过程系统用能合理性的统一判据.依据热力学第一、第二定律推导了与热效率和能级差相关联的(火用)效率表达式,用(火用)效率和产品能耗改变量等评价指标比较了若干典型余热回收技术的优劣,给出了它们中的推荐模式及其节能效果.     

鞍钢工业炉窑烟气余热回收利用的调查报告

鞍钢拥有数量庞大的工业炉窑.它们一方面消耗了大量燃料,一方面排放掉了大量余热.因此,开发余热资源,对节约能源具有重大意义。本文对鞍钢炉窑烟气余热回收利用的现状做了全面调查,认为某些方面居于国内先进水平,但某些方面仍然很落后。当前在余热回收利用技术措施方面,应抓住以下重点:高炉煤气的干式除尘、转炉煤气的回收利用,煤气换热器的应用、热管换热器的自制以及低品位蒸气的利用等.作者建议,公司应成立一个专门机构,负责开发和应用余热回收的低品位蒸气和热水,大力挖掘节能潜力.     

环冷机余热回收与利用系统的能量分析

 根据某钢厂的环冷机系统回收与利用烧结矿显热的工艺流程,绘制了能流图、火用流图,并建立相关能量评价指标,采用热平衡方法和火用分析方法对环冷机的余热回收利用状况进行研究,分析了余热资源在回收与利用过程中的热量损失、火用量损失、热效率与火用效率。结果表明：环冷机、余热锅炉2个环节的热效率分别为26.78%和45.60%,火用利用效率分别为22.88%和45.08%,环冷机是余热回收与利用的薄弱环节;目前影响余热回收与利用的主要因素是环冷机取热段的漏风问题、第三段冷却废气所携带的显热尚未被利用以及烧结矿层的气固换热过程。     

热管余热锅炉在鼓风带式冷却机上的应用

随着科学技术的发展，热管作为一种高效传热元件得到广泛应用，用热管余热锅炉回收烧结矿中的低品位余热来生产低压蒸汽，具有显著的经济效益。热管锅炉具有传热效率高、结构紧凑、流动阻力小等特点，是理想的余热回收设备。     

独立焦化干熄炉效率分析与改良措施

立足于独立焦化厂的干熄焦余热发电系统,为提高余热回收质量,采用热平衡分析法与火用平衡分析法对干熄炉系统的余热回收效率进行了计算与分析。干熄炉系统实际工况下的热效率与火用效率分别为79.59%和84.81%,低于设计工况的81.75%和89.06%。实际工况下干熄炉内部换热火用损失为9.88%,高于设计工况下的5.46%。分析表明焦炭烧损率是影响干熄炉系统火用效率的主要因素,干熄炉内部换热火用损失降低了干熄炉余热回收效率。优化循环气体的成分、含量和流速是提高干熄炉系统能量回收效率的主要措施。     

ORC发电技术与电炉炼钢工艺相结合的余热利用研究

介绍了电炉炼钢过程中存在的低品位热的回收处理方式;阐述了采用双压余热锅炉与有机朗肯循环(ORC)发电技术相结合的新工艺,实现电炉炼钢工况的优化。     

轧钢低品位余热资源综合梯级利用研究

综述了宝钢余热资源利用技术应用现状,并对宝钢低品位余热资源利用现状进行分析。分析表明,钢铁企业有大量余热资源由于量小、分散而无法合理经济利用。针对这种情况,综合分析了有机工质朗肯循环发电技术、低温热水闪蒸发电技术、炉窑烟气余热梯级回收、热泵技术等,提出了按区域综合考虑余热资源梯级利用的设想。最后以宝钢三期轧钢区域为研究对象,对该区域低品位余热资源提出了综合梯级利用的基本思路和方案。     

钢铁行业新型余能余热发电技术研究

针对钢铁行业回收余热余能发电技术存在余热回收机组分散、余热资源回收利用率不高、转炉蒸汽放散和余热发电机组效率低的问题,文章提出了从钢铁厂全局的角度考虑能量回收,利用煤气燃烧的高位热能带动回收余热的中低位热能进行协同发电,以提高热功转换效率的解决方案,即用一台高参数高效背压机组与一台大功率次中压高温冷凝机组实现了全厂余能余热回收发电的目的。取消饱和蒸汽发电机组,整合低参数余热发电机组,将钢铁厂余能余热发电效率提高6. 7%,使钢铁行业余能余热发电水平提高到一个新的高度。     

化学法回收熔渣余热的研究现状

冶金渣包括高炉渣、转炉渣、电炉渣等,具有高的温度和高的显热容量。针对如何利用好这些高温余热资源,介绍了采用化学法回收熔渣余热的特点和国内外研究进展,介绍了国外学者采用焓火用示意图方法计算了一些吸热反应回收熔渣余热的火用损值,从理论上证明了化学法比物理法有高的热量利用率。     

高炉使用铁焦的㶲分析

 中国钢铁生产主要以高能耗和高排放的高炉-转炉长流程为主,节能减排压力较大。因此,积极研发高炉低碳炼铁技术,促进高炉工序CO₂减排尤为重要。铁焦是将含铁原料加入适宜的煤中,经焦化或炭化后成型的新型碳铁复合炉料,其高反应性可以显著降低热储备区温度、降低碳消耗,高炉使用适量的铁焦可实现一定程度的节能降碳。基于现场生产数据,采用㶲分析理论,建立高炉使用铁焦的㶲平衡模型,探索铁焦添加量对高炉物料消耗及能量利用效率的影响。结果表明,高炉使用铁焦后,炉内间接还原得到发展,碳利用率提高,炉内灰分量降低,冶炼单位生铁的碳素消耗和炉渣量均会降低,与未使用铁焦相比,高炉使用114 kg铁焦后,吨铁碳素消耗降低25.95 kg,渣量降低11.28 kg。此外,铁焦内部的金属铁仅需熔化,节省还原所需的㶲量,焦炭和鼓风带入㶲会显著降低,因此高炉冶炼吨铁消耗的总㶲量降低,同时,炉内传热也得到改善,内部㶲损失有效降低,与未使用铁焦相比,高炉使用114 kg/t铁焦后,目的㶲效率由46.14%提高至48.87%,热力学完善度由87.46%提高到88.02%。在此条件下,高炉吨铁的内部㶲损失降低192.63 MJ,实现节能6.57 kg(标煤)。     

太阳能光伏非碳高温冶炼实验及能量研究

提出了"太阳能光伏非碳冶金"的概念,根据研究需要,确定了其实验系统构成及参数,设计制造了1kg公称容量的实验炉。进行了"太阳能光伏非碳冶金"高温冶炼实验,确定了工艺参数,并进行了冶炼过程物料和热量的衡算。实验结果表明,所设计的系统满足冶炼要求,有较好的稳定性及可操作性。通过砽的计算可知太阳能光伏技术利用是一个将其自身砽值提高的过程。     

熔融钢铁渣干式粒化和显热回收技术的进展

 分析了钢铁熔渣显热回收的技术难点,因为硅酸盐类炉渣导热系数低而处理温度高,所以换热效果难以保证。介绍了连铸连轧法、滚筒法、搅拌法、风淬法、Merotec法等各种熔渣干式粒化 物理法显热回收工艺和气体重整、煤气化、直接生产产品等化学法显热回收的技术方案。指出效率不高是各种物理法热回收工艺不能工业化的原因。熔渣显热回收技术对中国钢铁工业的节能降耗很有意义。经过分析,离心粒化和化学法回收热能很有发展前途。     

Optimization of Low-Temperature Exhaust Gas Waste Heat Fueled Organic Rankine Cycle

 Low temperature exhaust gases carrying large amount of waste heat are released by steel-making process and many other industries, Organic Rankine Cycles (ORCs) are proven to be the most promising technology to recover the low-temperature waste heat, thereby to get more financial benefits for these industries. The exergy analysis of ORC units driven by low-temperature exhaust gas waste heat and charged with dry and isentropic fluid was performed, and an intuitive approach with simple impressions was developed to calculate the performances of the ORC unit. Parameter optimization was conducted with turbine inlet temperature simplified as the variable and exergy efficiency or power output as the objective function by means of Penalty Function and Golden Section Searching algorithm based on the formulation of the optimization problem. The power generated by the optimized ORC unit can be nearly as twice as that generated by a non-optimized ORC unit. In addition, cycle parametric analysis was performed to examine the effects of thermodynamic parameters on the cycle performances such as thermal efficiency and exergy efficiency. It is proven that performance of ORC unit is mainly affected by the thermodynamic property of working fluid, the waste heat temperature, the pinch point temperature of the evaporator, the specific heat capacity of the heat carrier and the turbine inlet temperature under a given environment temperature.     

过热蒸汽减压过程的（火用）损分析及合理利用方向

用损的概念对过热蒸汽经减压阀减压的过程进行热力学分析,并从系统总能的观点出发,提出用好现有过热蒸汽、减少损的办法和措施.     

烧结余能利用的火用分析

根据某公司烧结机的现场调研测试数据,通过火用计算数学模型对烧结工序各个系统进行火用分析,得出:整个烧结工序不完全燃烧及化学反应等热力过程造成的火用损最大,占43.3%;回收的部分环冷机热废气火用量占6.8%,未回收的烧结排烟废气火用量占19.6%,其中化学火用占17.8%,远大于显热热量火用量;整个烧结系统火用效率较低,为26.23%,其中烧结机部分不可逆损失最大,火用效率只有34.37%。通过这些分析,为下一步烧结节能技术改造提出了建议。     

烧结工序流分析及评价

在钢铁形势日趋严峻的当下,节能减排是烧结厂得以生存的必由之路。基于物料平衡和热平衡原理建立的烧结工序流评价模型,可以从宏观和微观两方面反映出烧结工序的流走向,从而挖掘其节能潜力所在。对某一典型烧结厂的流分析研究结果表明,该烧结过程固体燃料和混合料的分别占收入的73.59%和17.28%,热烧结矿的物理、烧结机损和烟气的热量分别占支出的47.42%、30.34%和21.63%,该烧结工艺的普遍效率和目的效率分别为69.66%和48.02%,具有较大的节能潜力。可以采用优化配矿、厚料层烧结、烟气循环烧结、余热发电等技术措施来提高效率,最终实现烧结工序节能减排的目的。     

Exergy analysis of a chemical metallurgical process

The concept of available work or exergy is used to develop an expression from which the causes of exergy losses in a chemical reactor are identified. The concept is illustrated by application to a lead blast furnace. The performance of the sinter plant and the lead smelter are assessed by the same procedures. The possibilities of exergy recovery are discussed and a heat pump installation is described. The advantages of the exergy method of process assessment relative to the traditional heat balance are discussed.     

Minimization of Exergy Losses in the COREX Process

The COREX process is being projected as an alternative for blast furnace iron making. The coal consumption of the COREX process is large with a net fuel rate of ~1000 kg/tone of hot metal (THM). The reason for a higher net fuel rate of the COREX process compared with the net coal rate for the blast furnace process has been investigated. Exergy analysis has been performed for identifying the causes, locations, and magnitudes of process inefficiencies for the COREX process. Whereas blast furnace process data are available in the literature, no systematic data for stream information of the COREX process are available for different input coal rates required for exergy computation. A composite model of the COREX process (i.e., models for the smelter gasifier and the reduction shaft) using FactSage 6.2 (Thermfact/CRCT, Montreal, Canada, and GTT Technologies, Aachen, Germany) is used to generate stream data. A new methodology for the calculation of exergy of the COREX process streams using the database in FactSage is proposed in this work. Exergy data for blast furnace process streams have been obtained from the literature. The exergy loss and exergy efficiencies of the COREX process are evaluated at various coal rates and compared with those of the blast furnace. Operating the COREX process is theoretically feasible at lower coal rates with higher exergy efficiencies when lesser export gas is generated.     

陶瓷燃烧器燃烧过程的可用能分析

在燃烧过程可用能分析的基础上,提出可用能损失率指标,它可用于徇燃烧过程不可逆损失的程度,对陶瓷燃烧器燃烧过程的可用能损失率,计算结果表明：与套筒式陶瓷燃烧器相比,新型陶瓷燃烧器对空、煤气有预热作用,可提高煤气的理论燃烧温度,降低燃烧过程的可用能损失率,提高能量的有效利用率。从可用能的观点揭示了新型陶瓷燃烧器与套筒式陶瓷燃烧器的本质区别。