钢铁企业余热利用综合技术课件.ppt
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- 钢铁企业 余热 利用 综合 技术 课件
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1、20122012年年7 7月月 镇江镇江钢铁企业余热余能利用综合技术钢铁企业余热余能利用综合技术温燕明提提 纲纲一、钢铁企业余热余能利用取得重大进展一、钢铁企业余热余能利用取得重大进展二、钢铁企业余热余能利用潜力二、钢铁企业余热余能利用潜力三、创新钢铁企业流程结构优化和能质高效匹配三、创新钢铁企业流程结构优化和能质高效匹配 技术,提高系统能量流价值技术,提高系统能量流价值 四、钢铁流程余热余能利用综合技术四、钢铁流程余热余能利用综合技术一、钢铁企业余热余能利用取得重大进展一、钢铁企业余热余能利用取得重大进展 中国冶金专家提出冶金流程学理论,以过程的多功能目标中国冶金专家提出冶金流程学理论,以过
2、程的多功能目标性及物质流、能源流、价值流的集成匹配的过程状态思路,为性及物质流、能源流、价值流的集成匹配的过程状态思路,为钢铁企业系统能效、系统价值的优化指明了方向。钢铁企业系统能效、系统价值的优化指明了方向。节能指标改进:节能指标改进:系统节能意识增强,能源介质结构优化,能系统节能意识增强,能源介质结构优化,能源中心建设加速,综合能耗、吨钢耗电、吨钢耗水下降,自发源中心建设加速,综合能耗、吨钢耗电、吨钢耗水下降,自发电量达到电量达到1/3,最高自发电比例达到,最高自发电比例达到70%以上。以上。注:2000年之前为钢铁工业值,2000年及之后为重点大中型企业值。图1 中国钢铁工业吨钢综合能耗
3、的变化工序能耗逐年下降:工序能耗逐年下降:“十一五十一五”期间,钢铁行业主要生产工序能耗下降期间,钢铁行业主要生产工序能耗下降12.54,2010年与年与2005年相比较,重点统计钢铁企业焦化、烧结、炼铁、转年相比较,重点统计钢铁企业焦化、烧结、炼铁、转炉、电炉工序能耗分别下降炉、电炉工序能耗分别下降24.17%、12.44%、8.51%、100.95%、23.68%,其中转炉工序总体上实现负能炼钢。,其中转炉工序总体上实现负能炼钢。主要节能设备配置水平大幅度提高:主要节能设备配置水平大幅度提高:CDQ装置:装置:2005年前建成投产的仅有年前建成投产的仅有20套;截至套;截至2010年底,我
4、年底,我国已投产和在建的干熄焦装置国已投产和在建的干熄焦装置159套,干熄焦炭能力为套,干熄焦炭能力为1.59亿吨,占我亿吨,占我国炼焦总产能国炼焦总产能4.5亿吨的亿吨的35.3,其中重点统计钢铁企业焦化干熄焦率,其中重点统计钢铁企业焦化干熄焦率已经提高到已经提高到83。干法干法TRT装置:装置:2005年前有约年前有约49座;座;“十一五十一五”期间建设了期间建设了550座,座,1000m3以上高炉基本全部配备以上高炉基本全部配备TRT。烧结矿余热回收发电装置:烧结矿余热回收发电装置:超过超过50%以上企业利用烧结矿余热以上企业利用烧结矿余热进行发电。进行发电。余热余能等能源介质回收利用率
5、不断提高:余热余能等能源介质回收利用率不断提高:2010年与年与2005年相比较:年相比较:焦炉煤气回收率:焦炉煤气回收率:由由95.48%提高至提高至98.24%;高炉煤气回收率:高炉煤气回收率:由由90.74%提高至提高至94.72%;转炉煤气回收量:转炉煤气回收量:由由47.5m3/t钢提高至钢提高至81m3/t钢;钢;自发电比例:自发电比例:由由27.44%提高至提高至34%;低温余热回收利用技术不断被开发应用:低温余热回收利用技术不断被开发应用:饱和蒸汽发电、高饱和蒸汽发电、高炉冲渣水采暖、焦化初冷器余热水采暖、焦炉烟气余热回收、炉冲渣水采暖、焦化初冷器余热水采暖、焦炉烟气余热回收、
6、高炉热风炉烟气余热回收、轧钢加热炉烟气余热回收等。高炉热风炉烟气余热回收、轧钢加热炉烟气余热回收等。节能减排效果大幅提高:节能减排效果大幅提高:二、钢铁企业余热余能利用潜力二、钢铁企业余热余能利用潜力 冶金生产过程中消耗的有效能量仅占冶金生产过程中消耗的有效能量仅占28.3,而转化为余热余能,而转化为余热余能的占的占71.7,达到,达到14.34 GJ/t钢材,折合钢材,折合490kgce/t钢材。钢材。钢铁企业节能的核心是余热余能高效回收和匹配利用,以及为低品质钢铁企业节能的核心是余热余能高效回收和匹配利用,以及为低品质余热资源找到用户余热资源找到用户。即:系统能效、系统价值的优化集成。即:
7、系统能效、系统价值的优化集成。据对国内据对国内20家有代表性的钢铁企业余热余能资源回收利用情况的调查家有代表性的钢铁企业余热余能资源回收利用情况的调查显示:显示:20052005年这些企业余热资源平均回收率为年这些企业余热资源平均回收率为25.825.8,其中产品显热回收其中产品显热回收率为率为50.04%,烟气回收率为,烟气回收率为14.92%,冷却水余热利用率为,冷却水余热利用率为1.90%,各种,各种渣的余热回收利用率仅为渣的余热回收利用率仅为1.59%。基本上是高质能源低效回收、低效利用,。基本上是高质能源低效回收、低效利用,经济效益差。经济效益差。总体判断:总体判断:“十一五十一五”
8、钢铁企业余热资源的利用率大约钢铁企业余热资源的利用率大约40%左右,仍左右,仍有较大的节能空间和潜力。有较大的节能空间和潜力。如:如:2010年钢铁行业年钢铁行业高炉煤气放散高炉煤气放散281亿亿m3、焦炉煤气放散、焦炉煤气放散6.52亿亿m3、转炉煤气放散、转炉煤气放散36.28亿亿m3,折标准煤,折标准煤454.5万吨。万吨。若用来发电,可发若用来发电,可发电约电约80亿亿kWh,价值约,价值约40亿元。亿元。而国外先进国家对余热余能资源(包括副产煤气)的回收而国外先进国家对余热余能资源(包括副产煤气)的回收率已达到率已达到9090以上,如日本新日铁达到了以上,如日本新日铁达到了9292。
9、1、能源、能源“量量”的潜力的潜力 目前企业大多存在高质能低效回收,能源高质先用、高质低用、低质目前企业大多存在高质能低效回收,能源高质先用、高质低用、低质无处用。能源介质优化潜力巨大。无处用。能源介质优化潜力巨大。2、能源、能源“质质”的潜力的潜力如某钢铁企业使用蒸汽状况:如某钢铁企业使用蒸汽状况:年生产及余热回收、消耗蒸汽年生产及余热回收、消耗蒸汽500500余万吨,折合余万吨,折合5555万吨万吨标准煤,其平均日负荷标准煤,其平均日负荷410410520t/h520t/h,从蒸汽管网,从蒸汽管网1.4MPa1.4MPa到用户通过减压降至到用户通过减压降至0.5MPa0.5MPa,火用火用
10、 损失损失12.812.8以上。以上。实质是高质低用,低质无用。实质是高质低用,低质无用。蒸汽质量(压力、温度)决定蒸汽的做功能力:蒸汽质量(压力、温度)决定蒸汽的做功能力:P=1公斤公斤/cm2饱合蒸汽饱合蒸汽 火用火用 值值=453.8kj/kgP=10公斤公斤/cm2饱合蒸汽饱合蒸汽 火用火用 值值=788.4KJ/KgP=100公斤公斤/cm2饱合蒸汽饱合蒸汽 火用火用 值值=1029.9KJ/Kg1.11.21.31.41.5蒸汽压力,MPa比功效率kJ/kg6.9013.81.11.21.31.41.5蒸汽温度,比功效率kJ/kg538760649高压高温自循环全冷凝干熄焦发电技术
11、与常规中温、中压干熄焦发电技高压高温自循环全冷凝干熄焦发电技术与常规中温、中压干熄焦发电技术相比,每吨蒸汽发电量提高术相比,每吨蒸汽发电量提高18,总效率提高,总效率提高13.25。燃气蒸汽联合循环发电技术,热能效率高达燃气蒸汽联合循环发电技术,热能效率高达5060,大大超过常规,大大超过常规的锅炉发电机组,综合效率是常规中温中压锅炉发电的近两倍!的锅炉发电机组,综合效率是常规中温中压锅炉发电的近两倍!三种发电工艺煤气消耗量,m3高炉煤气/kWh不同的干熄焦、煤气发电工艺和参数,效率相差很大:不同的干熄焦、煤气发电工艺和参数,效率相差很大:l 燃气以高、焦、转三混管网模式运行,高质低用、不稳定
12、、运行成本高。l 注重吨钢新水耗量,忽视总耗水量。新水耗量低、总水耗量高;水量降、成本升;不注重水质价值。l 工艺过程传热介质蒸汽当家,衰变快、能效低、过程损失大。l 连续能源流供给不连续能源用户,用户能质、能级不匹配,能效低。(真空喷射、取暖、消防)l电力系统低效率运行:过于注重安全而忽视效率,功率因数低、负载率低、电网电压低、无功补偿配置不合理、耗损高等。3、“能质匹配能质匹配”潜力潜力 钢铁企业用能很少关注能质匹配、价值优化,往往以主工艺要求配置钢铁企业用能很少关注能质匹配、价值优化,往往以主工艺要求配置能源,造成能源浪费和价值流失。能源,造成能源浪费和价值流失。“能质匹配能质匹配”潜力
13、潜力炼钢蒸汽喷射抽真空:炼钢蒸汽喷射抽真空:目前普遍采用蒸汽喷射抽真空,把连续能源目前普遍采用蒸汽喷射抽真空,把连续能源流给了不连续用户,造成大量效益损失。流给了不连续用户,造成大量效益损失。机械抽真空技术机械抽真空技术 应用机械式抽真空项目,取消应用机械式抽真空项目,取消蒸汽消耗,改为电力驱动,能量系蒸汽消耗,改为电力驱动,能量系统匹配运行,灵活、低耗,可完全统匹配运行,灵活、低耗,可完全替代蒸汽抽真空并达到同样的效果,替代蒸汽抽真空并达到同样的效果,吨钢耗电量仅为吨钢耗电量仅为23kWh。4、管理潜力、管理潜力能源管理基本上处于生产主导型的安全保供模式,而非能源主导型的系能源管理基本上处于
14、生产主导型的安全保供模式,而非能源主导型的系统能效管理,导致能源管理粗放,能耗高,效益大量流失。统能效管理,导致能源管理粗放,能耗高,效益大量流失。能源介质价值与价格严重分离,内部机制与市场隔离。能源介质价值与价格严重分离,内部机制与市场隔离。如:宝钢蒸汽如:宝钢蒸汽192元元/t、焦炉煤气、焦炉煤气2.225元元/Nm3;而很多企业蒸汽而很多企业蒸汽80元元/t,焦炉煤气,焦炉煤气0.2元元/Nm3,更有的企业压缩空气与氧气一个价格。表面满足于,更有的企业压缩空气与氧气一个价格。表面满足于“充分充分”利利用,实则高成本运行。钢铁企业余热余能高效利用的价格潜力在于系统能用,实则高成本运行。钢铁
15、企业余热余能高效利用的价格潜力在于系统能效。效。有的企业为使用有的企业为使用N2而放散氧气。而放散氧气。尚未开展能源系统诊断与优化,无针对性节能规划,未建立能源管理体尚未开展能源系统诊断与优化,无针对性节能规划,未建立能源管理体系,没有能源管控中心。系,没有能源管控中心。三、创新钢铁企业流程结构优化和能质高效三、创新钢铁企业流程结构优化和能质高效匹配技术,提高系统能量流价值匹配技术,提高系统能量流价值 能量是矢量,是有方向性的,只能熵增、蜕变。高效回收、高效能量是矢量,是有方向性的,只能熵增、蜕变。高效回收、高效利用,防止能量贬值是节能根本。利用,防止能量贬值是节能根本。冶金过程余热余能有时间
16、、空间、能质、能量、用户经济适配效冶金过程余热余能有时间、空间、能质、能量、用户经济适配效率和耦合效益。分布式余热余能利用是手段率和耦合效益。分布式余热余能利用是手段冶金流程余热余能数量大,能质差别大,系统能质结构优化是提冶金流程余热余能数量大,能质差别大,系统能质结构优化是提高系统能效的基础。高系统能效的基础。为低品质余能找到用户是过程能效提高的重点,钢铁企业余热余为低品质余能找到用户是过程能效提高的重点,钢铁企业余热余能利用综合技术的目标是:能利用综合技术的目标是:“高质高用、能质匹配、等效替代、集高质高用、能质匹配、等效替代、集成优化、分步利用成优化、分步利用”。以冶金流程能源的质量序、
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