钢铁生产过程余热资源的回收与利用

论文摘要

钢铁生产过程在消耗能源的同时,产生大量的余热,吨钢资源量约为8.4GJ。本文应用热力学第一定律、第二定律及相关理论和方法,对钢铁工业余热资源的总量和回收情况进行了分析,探讨了余热合理回收的方案,指出了提高余热资源回收利用率的重要措施。传统的热力学第一定律分析法只考虑能量的数量,与能量的实际效用不符。火用分析法主要是分析能量利用过程中可用能数量的减少,能级分析则从能量质量降低的角度来分析能量利用过程。本文同时考虑能量的数量和质量,用（?）分析方法结合能级分析方法来分析余热资源的回收利用过程；并以工序及企业的节能量作为余热回收利用的评价指标；构造了余热回收系统模型；提出了余热热回收和动力回收的基本原则—“按质回收、温度对口、梯级利用”；对焦炭／烧结矿显热、熔渣显热和废（烟）气显热等典型余热的回收利用方式进行了论述,分析不同方式的节能效果,并指出未来的发展方向。调查了鞍钢2005年各主要工序能源消耗及余热余能回收利用情况,以实际生产数据为依据,对鞍钢余热资源的总量、各余热回收系统等进行了热力学分析,计算表明,鞍钢主要工序（轧钢工序除外）的余热资源总火用量（不计化学热）为0.338GJ／t钢,目前余热回收水平不高,（?）回收率仅11.8%；结合国内外余热回收利用技术的发展状况,提出了余热回收利用的合理模式；各项成熟的余热回收技术（包括TRT）应用于鞍钢,可节能90.2kgce/t-s。烧结矿显热是钢铁企业重要的余热资源,吨钢资源量约为20kgce。对鞍钢二烧车间的环冷机进行了现场调研,剖析了该环冷机的余热回收情况,算得现有模式下环冷机的（?）回收率为23.1%,吨矿节能6.1kgce；建立了环冷机余热回收模型,讨论了空气初温和边缘效应对余热回收的影响：初始风温越高、边缘区域越小,余热回收效果越好。在此基础上,提出了梯级利用环冷机废风的节能减排新方案：①通过高温热风将环冷机一段和余热锅炉组成闭路循环系统,利用烧结矿显热生产高品质蒸汽并发电；②将环冷机三段废风通入二段,提高二段废风温度,将其直接供给烧结机用于点火炉的助燃空气。计算表明：新方案实施后,环冷机的（?）回收率可提高到41.5%,吨矿节能11.7kgce,比原方案节能5.6kgce/t矿。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 文献综述
• 1.1 我国钢铁工业能耗现状及余热余能回收利用
• 1.1.1 我国钢铁工业能耗现状
• 1.1.2 余热余能回收利用研究现状
• 1.2 余热回收系统的分析方法
• 1.2.1 火用分析的发展
• 1.2.2 传热单元数法的应用
• 1.3 论文的研究内容
• 第2章 余热回收利用的热力学分析方法
• 2.1 能量分析理论
• 2.1.1 焓分析
• 2.1.2 火用分析
• 2.1.3 能级分析
• 2.2 余热回收系统的热力学分析
• 2.2.1 余热回收的评价指标
• 2.2.2 余热回收系统模型
• 2.2.3 余热热回收和动力回收基本原则
• 2.3 典型余热资源的回收与利用
• 第3章 鞍钢余热回收利用分析
• 3.1 焦化工序余热回收
• 3.1.1 设备及消耗情况
• 3.1.2 余热回收热力学分析
• 3.2 烧结工序余热回收
• 3.2.1 设备及消耗情况
• 3.2.2 余热回收热力学分析
• 3.3 炼铁工序余热回收
• 3.3.1 设备及消耗情况
• 3.3.2 余热回收热力学分析
• 3.4 炼钢工序余热回收
• 3.4.1 设备及消耗情况
• 3.4.2 余热回收热力学分析
• 3.5 鞍钢余热资源及回收利用总体情况
• 第4章 烧结矿显热回收技术的研究与应用
• 4.1 国内外烧结回收现状
• 4.2 烧结矿显热回收的热力学分析
• 4.3 环冷机换热模型计算
• 4.3.1 环冷机模型概况
• 4.3.2 传热单元数法
• 4.3.3 环冷机余热回收现状计算
• 4.4 环冷机冷却效果影响因素讨论
• 4.4.1 空气初温对余热回收的影响
• 4.4.2 边缘效应对余热回收的影响
• 4.5 环冷机余热回收改造方案
• 4.5.1 改造方案的提出
• 4.5.2 改造方案的热力学分析
• 第5章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表的论文