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提高余热余能回收利用率
助力钢铁工业绿色化发展
6月1日，“2017钢铁工业节能环保技术论坛暨烧结矿竖炉式冷却技术研讨会暨提高钢铁企业自发电率技术研讨会”在天津隆重召开。此次会议由冶金工业信息标准研究院、中国金属学会、全联冶金商会主办，世界金属导报社承办，天津天丰钢铁股份有限公司协办。会议围绕钢铁企业如何提升技术创新能力、提高余热余能回收利用效率，实现绿色节能、降本增效展开讨论，同时分享经验，推广先进技术，这对推进钢铁工业的绿色转型升级具有重要意义。
中国工程院院士、原冶金部副部长殷瑞钰，冶金工业信息标准研究院院长王丽娟，中国金属学会专家委员会主任王天义，天津市钢铁工业协会法人、天津天丰钢铁股份有限公司董事长苗振元，东北大学国家环境保护生态工业重点实验室主任蔡九菊等出席会议或作报告，冶金工业信息标准研究院副院长王丽敏和冶金工业信息标准研究院院长助理、世界金属导报社社长王晓虎分别主持了上午和下午的会议。来自全国钢铁企业、科研院所、设计工程单位、节能环保公司等200余名代表参加了本次会议。
冶金工业信息标准研究院院长王丽娟为大会致辞，她强调面临资源、环境和市场的挑战，钢铁行业进入了转型升级的重要阶段。最大限度地提高化石能源利用效率，降低企业的能源成本，是钢铁企业转型升级的关键途径之一。能源高效利用不仅涉及一次能源的节约化技术，随着钢铁企业技术水平进步，能源高效利用的重点正在向二次能源高效利用技术的开发和应用方面转化。余热余能的高效利用已成为钢铁行业挖掘节能潜力，提高节能水平的新措施，市场潜力巨大，已引起钢铁企业的热切关注。而以电能的形式回收余热余能是一种重要的途径，也是贯彻循环经济发展理念的一种极佳方式，提高企业自发电率，不仅具有显著的社会效益，而且会大幅降低企业能源成本。虽然钢铁企业持续开展对标挖潜，取得了一定成效，但若想获得更大的降本增效，还需在工艺、技术上实现创新突破。冶金工业信息标准研究院作为国内唯一的集冶金信息、标准于一体的专业化科研服务单位，将积极响应国家推进钢铁工业绿色转型发展号召，充分发挥院信息、科技权威媒体与标准化的优势，加大对新技术开发的科技信息支撑、报道宣传推广、技术咨询调研、标准制修订、标准技术咨询服务，为广大钢铁企业、冶金设计工程单位及节能环保设备技术供应商提供技术支撑服务，发挥科学技术在绿色升级改造中的支撑作用。
天津市钢铁工业协会法人、天津天丰钢铁股份有限公司董事长苗振元在致辞中表示，在国家化解过剩产能的同时，钢铁行业从粗犷的生产模式向精细化、信息化、智能化方向发展。天津各钢铁企业积极响应国家绿色发展战略，为节能减排工作的实施不遗余力。近年来，天津天丰钢铁股份有限公司加快升级改造步伐，勇于突破，率先在行业内成功实现烧结矿竖炉式冷却技术的工业化应用，同时通过分布式能源综合利用系统，对高、中、低压热源进行回收发电，使企业自发电率提高到75%左右，得到行业广泛关注，同时为行业节能减排工作提供有力的数据支持，并带动相关服务产业的技术升级和创新。
中国工程院院士、原冶金部副部长殷瑞钰在大会上作了题为《钢铁工业绿色发展科技战略及对策》的报告，殷院士主要从钢铁行业绿色发展现状与挑战、趋势与目标以及工程科技战略三方面进行阐述。他强调，广义的绿色发展包括存量经济的绿色化改造和发展绿色经济两方面，覆盖了国民经济的空间布局、生产方式、产业结构和消费模式，也是“转变发展方式、调整产业结构”的重要方面。狭义的工业绿色发展包括绿色生产制造过程、产品绿色化、节能减排、清洁生产、企业绿色化等。绿色发展是我国五大发展理念的重要组成部分，是国际大趋势，是生态文明建设的重要内容，也是制造业转型升级的必由之路。钢铁工业绿色发展，指按照循环经济的基本原则，以清洁生产为基础，重点抓好资源高效利用和节能减排，全面实现低成本、高质量钢铁产品制造，能源高效转换和及时回收，大宗废弃物处理-消纳和再资源化等三个功能，具有低碳特点，能与其它行业和社会生活实现生态链接，从而保证良好的经济、环境和社会效益的发展模式。近年来我国钢铁工业这三大功能均发生变化，如吨钢综合能耗、工序能耗、新水消耗、吨钢二氧化碳排放量逐年下降，钢铁工业绿色发展总体水平有较大提升，但仍然面临巨大挑战，主要包括：一是能源消耗和污染物排放总量大，产业布局高度密集，资源、环境承载力超载；二是企业节能减排进展不平衡；三是环保执法是否到位；四是绿色技术支撑体系不完善，科技创新能力有待加强；五是钢铁产品出口量大，资源、能源、环境负荷重；六是钢厂“环保搬迁”要因地制宜，综合考虑经济、环境和人才方面的因素。
对于我国今后钢铁工业绿色发展战略目标，殷院士提出，到2020年有效控制钢铁工业的总产能和总产量，并使钢铁行业能源消耗总量和主要排放物总量得到有效遏制；钢铁工业能耗强度和污染物排放强度进一步下降，达到国际先进水平；形成具有中国自主知识产权的钢铁工业绿色发展的技术支撑体系；促进钢厂实现三大功能；钢铁行业与其它行业及社会实施生态链接取得突破；钢材质量批量稳定性、使用和服役过程的可靠性和适用性明显提高。与此同时，对主要能源、环保指标，生态链接目标提出要求。
在本次会议上，行业技术专家从烧结矿竖冷换热技术和提高自发电率技术两大方面分享了研究成果和先进经验，主要内容如下。
中国金属学会专家委员会主任王天义在《提高自发电率 推动行业节能减排》报告中指出：节能是最大的减排，是绿色钢铁的重要标志；依据现代钢铁企业的三大功能（钢铁产品的生产制造、能源的转换、城市废弃物的消纳）的理论，现代钢铁企业生产完全可以做到只买煤，而不外购电的目标。除此之外，他认为可以用自发电率来客观评价行业或某一企业的节能减排工作，而且行业近年来自发电水平提高很快，仍有潜力。目前，行业自发电率的情况是：有焦炉配套的企业在50%-60%，无焦炉的企业在30%-40%，如果能达到天丰的水平，大约可提高30%的自发电率。按行业吨钢电耗400 kWh计，吨钢可多发电大约120kWh，全国每年8亿吨钢就可多发电960亿kWh，由此产生的节能减排作用之大应引起行业高度重视。提高自发电率可以给企业带来可观的经济效益。要提高自发电率必须从节电和多发电两方面去努力，两手抓，两手都要硬，特别要在优化工艺流程和大胆采用新技术、新装备方面下大力气。要切实发挥企业能源管控中心的作用，要在系统优化、动态协调方面真正发挥作用。针对提高自发电率的节能技术，王天义详细阐述了对企业降本增效，提高竞争力有利的八项技术，包括烟道气热量回收及用于煤调湿技术、上升管荒煤气热量回收技术、烧结余热回收发电技术、烧结矿竖式冷却技术、高炉低纯氧富氧喷吹技术、提高热装温度及方坯免加热轧钢技术、系统提高发电量技术、系统节电技术。尽管冶金行业近年来在节能攻关方面取得长足进步，但由于技术经济方面的制约，仍有不少可利用的能源尚未得到充分利用，还有待我们去进行科研攻关，力争在技术上获得突破，进一步推动行业节能减排工作，为绿色钢铁目标的实现作出新的贡献。
烧结矿显热约占烧结过程余热资源总量的70%，而且品质较高。所以，烧结矿显热的高效回收与利用是整个烧结余热回收与利用的重点。针对如何提高我国烧结工序余热资源的回收利用水平，东北大学国家环境保护生态工业重点实验室主任蔡九菊、中冶沈勘秦皇岛工程设计研究总院有限公司副总经理刘道芳、天津天丰钢铁股份有限公司总经理倪明德、中信重工工程技术有限责任公司常务副总经理彭岩等分别作了题为《烧结矿竖冷换热装置——关于散料层内的气固换热问题》、《烧结矿竖冷窑冷却工艺及余热回收技术的研究与应用》、《烧结矿竖冷窑显热回收发电技术及成套设备的发展与展望》、《高效炉冷烧结机余热发电技术介绍》的报告，与代表交流探讨了他们对烧结矿竖炉式冷却或/及余热回收发电技术的研究成果、应用成效与优化升级情况。
2006年，蔡九菊研究团队受干熄焦技术的启发，提出了烧结矿竖罐式冷却换热新工艺及其发明专利，主张用烧结矿竖式冷却换热装置取代传统的环冷机。天津天丰钢铁股份有限公司率先在行业内成功实现烧结矿竖炉式冷却技术的工业化应用。2013年天丰钢铁确立制定开发烧结矿竖冷窑显热高效回收，建设发电站的总体方案，并组织总图设计、施工、调试。至2016年底，共进行了19次改造，项目基本成熟。烧结矿竖冷窑显热回收发电技术是把经单辊破碎的热烧结矿装入一个密闭的容器（竖冷窑）内，由鼓风机向容器内鼓风。烧结矿自上而下与自下而上的冷却风进行竖向对流热交换，冷却后的烧结矿从容器下方排出，热烟气从容器上方进入余热锅炉，产出蒸汽拖动汽轮机发电。经运行实测，天丰钢铁吨矿可实现余热发电27 kWh，年余热回收效益达4134万元，年节约标煤达2.11万吨，年减少二氧化碳排放5.26万吨。目前该工艺设备在原有的基础上已优化升级到第二代、第三代。同时，天丰钢铁提出在行业内推进烧结矿竖冷窑技术普及与提高自发电率同步的改造思路，即用超高压发电技术取代中压发电，淘汰的中压汽轮机组可以用于竖冷窑余热回收发电（叶片改造）。
针对进一步提高钢铁企业自发电率技术，西安陕鼓动力股份有限公司副总经理李付俊、杭州锅炉集团股份有限公司副总经理蒋志康、杭州中能汽轮动力有限公司汽轮机研究所副所长唐真和、浙江开山压缩机股份有限公司膨胀发电机事业部副总裁胡军，分别就各自研发领域——联合驱动SHRT、余热锅炉、汽轮机、螺杆膨胀发电机组作了专题报告，即《烧结余热高效回收利用一体化 系统解决方案》、《煤气高效利用发电技术研究及应用》、《高能效汽轮机技术及应用——钢铁企业节能汽轮机的应用》、《发展新能源 提高能源使用效率》，结合在天丰钢铁投运的样板案例，介绍了高效回收余热发电的先进技术设备和个性化定制服务。
此外，中晶环境科技股份有限公司冶金营销总经理江赤光在《世界上首例烟气、废水、固废一体化协同治理技术》的报告中，介绍了三项发明技术：福斯®技术（二氧化硫、氮氧化物捕捉与利用技术）、晶粉胶凝剂（实现硫酸盐、硝酸盐与固废综合利用技术）晶牌建材。
6月2日上午，代表们参观了天丰钢铁厂区，重点就高压热源回收利用的40MW高温超高压再热煤气发电项目，中压热源回收利用的烧结矿竖冷窑冷却工艺及余热回收发电机组，低压热源回收利用的蒸汽螺杆膨胀发电 ORC螺杆膨胀发电两级梯度发电机组进行技术交流。
目前，绿色发展已成为钢铁企业惟一选择。要走好这条必由之路，必须选择合适的节能环保技术，并对当前的流程、装备进行适当优化和改造。为适应新形势，必须破除因循守旧的思想观念，积极推进和完善钢铁流程优化和流程再造技术，为钢铁工业绿色发展作出贡献！
（赵黎黎 路俊萍）
