鋼鐵生產(chǎn)工藝流程長，工序多，且主要以高溫冶煉、加工為主，生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量余熱能源，各種余熱資源約占全部生產(chǎn)能耗的60%。本文介紹鋼鐵工業(yè)兩項(xiàng)廢熱和廢氣回收利用新技術(shù)：iRecoveryEAF廢氣回收技術(shù)和GE氣體渦輪機(jī)廢氣發(fā)電技術(shù)。
1、特諾恩公司電爐煙氣余熱回收利用技術(shù)
電爐輸入能源包括電、天然氣中的化學(xué)物質(zhì)、油和碳等，而其中有大量的能源都隨高溫電爐煙氣排放掉，一座150t/a的電爐產(chǎn)生的高溫?zé)煔饪衫胕Recovery技術(shù)發(fā)電29MW。特諾恩（Tenova）公司的iRecovery技術(shù)可以把這些高溫?zé)煔庥酂徂D(zhuǎn)換成蒸汽，但蒸汽的具體用途取決于鋼廠的工藝配置。iRecoveryStage2系統(tǒng)流程如圖1所示。
特諾恩系統(tǒng)使用了與傳統(tǒng)熱回收系統(tǒng)相似的管-管式熱交換結(jié)構(gòu)和工作原理，利用冷卻水（20-40℃）從電爐廢氣管道回收熱能。而運(yùn)行的不同點(diǎn)在于iRecovery技術(shù)使用了高壓和高溫?zé)崴?80-250℃）作為熱交換介質(zhì)回收高溫含塵廢氣熱量，從而降低了通過蒸發(fā)分離廢氣的熱量。第一步在600℃利用輻射熱傳遞，第二步用廢熱鍋爐回收低溫?zé)崴肟诘臒崮?。電爐的高溫廢氣攜帶灰塵，所以必須使用如廢物焚化爐一樣的特殊廢熱鍋爐。其重要參數(shù)決定了熱回收系統(tǒng)的效率，如iRecovery系統(tǒng)出口的廢氣溫度、入口溫度和進(jìn)入iRecovery系統(tǒng)前與廢氣混合的稀釋空氣體積。
從理論經(jīng)濟(jì)學(xué)觀點(diǎn)看，使用iRecovery系統(tǒng)發(fā)電雖然不是最好的選擇，但它是最可行的，其它用途還可以用于真空脫氣、酸洗、壓縮機(jī)、空調(diào)、供暖和制氧等。如果過熱蒸汽能夠連續(xù)生產(chǎn)，則蒸汽渦輪機(jī)效益最高，如果蒸汽不能連續(xù)生產(chǎn)，選擇正確的鍋爐就成為重要的影響因素，最好使用OrganicRankineCycle(ORC)鍋爐，因?yàn)楹笳呖梢酝ㄟ^添加飽和蒸汽或熱水實(shí)現(xiàn)自動(dòng)停止和啟動(dòng)。
2、通用電氣能源公司（GEEnergy）的氣體渦輪機(jī)廢氣發(fā)電技術(shù)
GE能源公司（GEEnergy）將為我國邯鄲鋼鐵公司一座170MW發(fā)電廠提供氣體渦輪機(jī)設(shè)備。邯鄲鋼鐵公司為了降低能源消耗成本，實(shí)現(xiàn)2015年的減排目標(biāo)，決定投資啟動(dòng)該建設(shè)項(xiàng)目。在氣體渦輪聯(lián)合循環(huán)發(fā)電工藝中利用高爐煤氣、焦?fàn)t煤氣發(fā)電是傳統(tǒng)鍋爐系統(tǒng)燃燒發(fā)電的替代方案。同樣的燃料，GE9E氣體渦輪機(jī)的發(fā)電量與傳統(tǒng)鍋爐相比可提高40%以上。該技術(shù)對(duì)鋼廠使用燃料種類有很大靈活性，而且對(duì)廢氣產(chǎn)生量的變化有很強(qiáng)的適應(yīng)性。
邯鄲使用的氣體渦輪發(fā)電設(shè)備包括一臺(tái)GE9A5發(fā)電機(jī)、一個(gè)大型離心氣體壓縮機(jī)和GEMarkTMVle控制器，提供包括燃料混合、壓縮和清洗在內(nèi)的全自動(dòng)控制，發(fā)電使用混合燃料，主要是低熱值高爐煤氣和焦?fàn)t煤氣。系統(tǒng)首先對(duì)燃料進(jìn)行加工，然后用兩級(jí)離心式氣體壓縮機(jī)給燃料增壓，用電力除塵器凈化。大型離心壓縮機(jī)堅(jiān)固耐用，處理鋼廠廢氣時(shí)維修要求低。類似的GE9E技術(shù)已用于鋼廠的Corex廢氣發(fā)電，也可用于Finex和其它工藝廢氣發(fā)電。
電廠的廢氣發(fā)電量與鋼廠的煙氣產(chǎn)生量密切相關(guān)。一個(gè)300萬t/a聯(lián)合鋼廠的工藝廢氣除滿足自身需要外還能供電廠發(fā)電170MW。一個(gè)500萬t/a的鋼廠能供一個(gè)210MW的電廠發(fā)電。如果鋼廠有多座高爐和焦?fàn)t就能保證氣體渦輪機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，如遇大的檢修工作可用天然氣替代。
一些鋼廠用天然氣和工藝廢氣發(fā)電供自己使用且對(duì)外銷售，通過回收利用自己鋼廠產(chǎn)生的廢氣就能成為主要電力生產(chǎn)者，例如意大利Ilva有3座與GE9E類似的電廠已經(jīng)運(yùn)行了15年，共發(fā)電520MW。
1、特諾恩公司電爐煙氣余熱回收利用技術(shù)
電爐輸入能源包括電、天然氣中的化學(xué)物質(zhì)、油和碳等，而其中有大量的能源都隨高溫電爐煙氣排放掉，一座150t/a的電爐產(chǎn)生的高溫?zé)煔饪衫胕Recovery技術(shù)發(fā)電29MW。特諾恩（Tenova）公司的iRecovery技術(shù)可以把這些高溫?zé)煔庥酂徂D(zhuǎn)換成蒸汽，但蒸汽的具體用途取決于鋼廠的工藝配置。iRecoveryStage2系統(tǒng)流程如圖1所示。
特諾恩系統(tǒng)使用了與傳統(tǒng)熱回收系統(tǒng)相似的管-管式熱交換結(jié)構(gòu)和工作原理，利用冷卻水（20-40℃）從電爐廢氣管道回收熱能。而運(yùn)行的不同點(diǎn)在于iRecovery技術(shù)使用了高壓和高溫?zé)崴?80-250℃）作為熱交換介質(zhì)回收高溫含塵廢氣熱量，從而降低了通過蒸發(fā)分離廢氣的熱量。第一步在600℃利用輻射熱傳遞，第二步用廢熱鍋爐回收低溫?zé)崴肟诘臒崮?。電爐的高溫廢氣攜帶灰塵，所以必須使用如廢物焚化爐一樣的特殊廢熱鍋爐。其重要參數(shù)決定了熱回收系統(tǒng)的效率，如iRecovery系統(tǒng)出口的廢氣溫度、入口溫度和進(jìn)入iRecovery系統(tǒng)前與廢氣混合的稀釋空氣體積。
從理論經(jīng)濟(jì)學(xué)觀點(diǎn)看，使用iRecovery系統(tǒng)發(fā)電雖然不是最好的選擇，但它是最可行的，其它用途還可以用于真空脫氣、酸洗、壓縮機(jī)、空調(diào)、供暖和制氧等。如果過熱蒸汽能夠連續(xù)生產(chǎn)，則蒸汽渦輪機(jī)效益最高，如果蒸汽不能連續(xù)生產(chǎn)，選擇正確的鍋爐就成為重要的影響因素，最好使用OrganicRankineCycle(ORC)鍋爐，因?yàn)楹笳呖梢酝ㄟ^添加飽和蒸汽或熱水實(shí)現(xiàn)自動(dòng)停止和啟動(dòng)。
2、通用電氣能源公司（GEEnergy）的氣體渦輪機(jī)廢氣發(fā)電技術(shù)
GE能源公司（GEEnergy）將為我國邯鄲鋼鐵公司一座170MW發(fā)電廠提供氣體渦輪機(jī)設(shè)備。邯鄲鋼鐵公司為了降低能源消耗成本，實(shí)現(xiàn)2015年的減排目標(biāo)，決定投資啟動(dòng)該建設(shè)項(xiàng)目。在氣體渦輪聯(lián)合循環(huán)發(fā)電工藝中利用高爐煤氣、焦?fàn)t煤氣發(fā)電是傳統(tǒng)鍋爐系統(tǒng)燃燒發(fā)電的替代方案。同樣的燃料，GE9E氣體渦輪機(jī)的發(fā)電量與傳統(tǒng)鍋爐相比可提高40%以上。該技術(shù)對(duì)鋼廠使用燃料種類有很大靈活性，而且對(duì)廢氣產(chǎn)生量的變化有很強(qiáng)的適應(yīng)性。
邯鄲使用的氣體渦輪發(fā)電設(shè)備包括一臺(tái)GE9A5發(fā)電機(jī)、一個(gè)大型離心氣體壓縮機(jī)和GEMarkTMVle控制器，提供包括燃料混合、壓縮和清洗在內(nèi)的全自動(dòng)控制，發(fā)電使用混合燃料，主要是低熱值高爐煤氣和焦?fàn)t煤氣。系統(tǒng)首先對(duì)燃料進(jìn)行加工，然后用兩級(jí)離心式氣體壓縮機(jī)給燃料增壓，用電力除塵器凈化。大型離心壓縮機(jī)堅(jiān)固耐用，處理鋼廠廢氣時(shí)維修要求低。類似的GE9E技術(shù)已用于鋼廠的Corex廢氣發(fā)電，也可用于Finex和其它工藝廢氣發(fā)電。
電廠的廢氣發(fā)電量與鋼廠的煙氣產(chǎn)生量密切相關(guān)。一個(gè)300萬t/a聯(lián)合鋼廠的工藝廢氣除滿足自身需要外還能供電廠發(fā)電170MW。一個(gè)500萬t/a的鋼廠能供一個(gè)210MW的電廠發(fā)電。如果鋼廠有多座高爐和焦?fàn)t就能保證氣體渦輪機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，如遇大的檢修工作可用天然氣替代。
一些鋼廠用天然氣和工藝廢氣發(fā)電供自己使用且對(duì)外銷售，通過回收利用自己鋼廠產(chǎn)生的廢氣就能成為主要電力生產(chǎn)者，例如意大利Ilva有3座與GE9E類似的電廠已經(jīng)運(yùn)行了15年，共發(fā)電520MW。
