鋼鐵工業(yè)制造流程是一個(gè)大規(guī)模能源循環(huán)系統(tǒng)，在構(gòu)成該系統(tǒng)的工序內(nèi)部，在各工序之間進(jìn)行復(fù)雜的能量消耗、轉(zhuǎn)換、再生、輸送，而且鋼鐵聯(lián)合流程具有很強(qiáng)的熱管理特征。
鋼鐵生產(chǎn)消耗的一次能源中約40%以某種形式的熱能釋放出，其溫度上至1500℃，下至近于環(huán)境溫度的廣泛范圍。目前我國生產(chǎn)1噸鋼產(chǎn)生的余熱余能資源量約為8GJ～9GJ，主要分為副產(chǎn)煤氣、排氣余熱、固體余熱及廢汽廢水余熱。副產(chǎn)煤氣包括高爐煤氣、焦?fàn)t煤氣及轉(zhuǎn)爐煤氣，一般歸為余能，但其顯熱及壓力能屬于余熱;排氣余熱多為爐窯排出廢氣帶走的熱，占余熱資源總量的一半左右，溫度范圍為250℃～1000℃;固體余熱包括燒結(jié)礦、紅焦炭、高爐渣、轉(zhuǎn)爐渣及鑄坯等的余熱，一般在500℃以上;廢汽廢水余熱包括蒸汽冷凝水、鍋爐汽包的排污水(90℃～100℃)、高爐沖渣水(70℃～90℃)等的余熱。
余熱余能利用獲得大發(fā)展
余熱余能利用技術(shù)廣泛應(yīng)用。近年來，鋼鐵工業(yè)余熱余能利用技術(shù)得到廣泛應(yīng)用。重點(diǎn)大中型企業(yè)的干式TRT配備率已經(jīng)超過90%，噸鐵發(fā)電量最高已經(jīng)超過50kWh;重點(diǎn)大中型企業(yè)干熄焦比例達(dá)到42.3%，噸焦炭回收蒸汽最高超過570kg;噸燒結(jié)礦回收蒸汽最高超過70kg;燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組(CCPP)作為最高效的能源轉(zhuǎn)換裝置，在行業(yè)內(nèi)迅速推廣，包鋼、萊鋼、太鋼、沙鋼等近20家鋼鐵企業(yè)建有CCPP。
此外，飽和蒸汽發(fā)電、蓄熱式加熱爐燒低熱值高爐煤氣技術(shù)、連鑄坯熱送熱裝、高爐沖渣水余熱利用、轉(zhuǎn)爐汽化冷卻蒸汽直供RH等技術(shù)在行業(yè)內(nèi)廣泛應(yīng)用，煤調(diào)濕技術(shù)、焦?fàn)t上升管余熱利用、熱導(dǎo)油蒸氨等技術(shù)也有所突破。
煤氣損失率逐年降低。近年來，高爐、焦?fàn)t、轉(zhuǎn)爐煤氣的利用量逐年提高，損失率逐年降低。與2006年相比，2010年焦?fàn)t煤氣損失率降低了0.96個(gè)百分點(diǎn)，高爐煤氣損失率降低了2.65個(gè)百分點(diǎn)，轉(zhuǎn)爐煤氣損失率降低了11.25個(gè)百分點(diǎn)。
自發(fā)電比例不斷提高。鋼鐵行業(yè)余熱余能綜合利用水平和自發(fā)電比例不斷提高，自發(fā)電比例由2006年的21.6%上升到2010年的31.9%，提高了10.3個(gè)百分點(diǎn)。邯鋼、唐鋼等企業(yè)的自發(fā)電比例超過了70%。
傳統(tǒng)回收方式問題有待解決
雖然近年來鋼鐵工業(yè)的余熱余能利用取得了一定的成就，但是余熱余能本身具有布局分散、品質(zhì)參差不齊的特點(diǎn)，造成了以傳統(tǒng)方式回收利用能源存在一定問題。而且二次能源生產(chǎn)總量總要大于消費(fèi)量，在一定程度上存在能量供、需不匹配。目前，鋼鐵工業(yè)余熱余能利用普遍存在如下問題：
一是往往重視余熱余能的回收而輕視利用效率，造成了嚴(yán)重的無效回收。例如副產(chǎn)煤氣的回收都經(jīng)過煤氣除塵設(shè)施和煤氣加壓輸配設(shè)施，消耗了一定的成本，如回收的煤氣沒有找到合適的用戶而放散，這就是嚴(yán)重的無效回收現(xiàn)象。
二是傳統(tǒng)的能源回收利用普遍采用長距離輸送方式，造成能流傳輸能耗高、傳輸損失大。例如長距離輸送中低溫的飽和蒸汽，會(huì)造成大量熱損失，不僅使回收能源又浪費(fèi)掉，還會(huì)造成軟水流失形成新的損失。
三是蒸汽系統(tǒng)沒有得到高效利用。鋼鐵企業(yè)目前普遍存在蒸汽大量放散現(xiàn)象，尤其是夏季，有很大的回收利用空間;與此同時(shí)，往往熱電配減溫減壓器供蒸汽管網(wǎng)，中間環(huán)節(jié)沒有任何對外做功過程，能量貶值非常大。
四是部分耗能設(shè)備介質(zhì)使用不合理，沒有做到能級(jí)匹配和溫度對口。由于部分企業(yè)缺乏統(tǒng)一的用能管理及經(jīng)濟(jì)調(diào)節(jié)措施，使得各用能工序紛紛爭搶優(yōu)質(zhì)能源，最后往往就造成了高能低用的現(xiàn)象，從全局的角度來看能效低下。
應(yīng)對新形勢下的挑戰(zhàn)
鋼鐵工業(yè)面臨新的發(fā)展形勢，余熱余能利用也面臨著新的挑戰(zhàn)。
煤氣損耗有待進(jìn)一步降低。盡管鋼鐵行業(yè)煤氣放散率逐年下降，但由于生產(chǎn)規(guī)模增加導(dǎo)致煤氣損耗的絕對數(shù)量仍然偏大，副產(chǎn)煤氣利用的節(jié)能潛力尚未完全發(fā)揮出來。這給鋼鐵工業(yè)節(jié)能工作帶來了新的挑戰(zhàn)，需要根據(jù)煤氣資源的數(shù)量、品質(zhì)和用戶需求不同，合理分配使用煤氣，完善煤氣緩沖系統(tǒng)，進(jìn)一步降低煤氣的放散損失率。
煤氣利用方式須根本性轉(zhuǎn)變。隨著低碳經(jīng)濟(jì)時(shí)代的到來，企業(yè)傳統(tǒng)的余熱余能單一轉(zhuǎn)化為電能的利用方式將面臨著轉(zhuǎn)型，如何實(shí)現(xiàn) “資源—能源—再資源”綜合利用將是進(jìn)一步提高能效的關(guān)鍵所在。焦?fàn)t煤氣作為一種優(yōu)質(zhì)的二次能源，可以生產(chǎn)氫氣、甲醇、二甲醚等，待工藝成熟時(shí)也可直接噴吹入高爐，利用焦?fàn)t煤氣中的H2和CH4進(jìn)行高爐冶煉，最終實(shí)現(xiàn)高碳能源低碳化利用。
熱電轉(zhuǎn)換效率進(jìn)一步提高。各大企業(yè)熱電機(jī)組應(yīng)該逐步向高溫高壓參數(shù)機(jī)組發(fā)展，行業(yè)內(nèi)存在相當(dāng)數(shù)量的中溫中壓機(jī)組，阻礙了能源轉(zhuǎn)換效率的進(jìn)一步提高。企業(yè)應(yīng)結(jié)合自身發(fā)展規(guī)劃，整合淘汰小型機(jī)組，建設(shè)大型高參數(shù)發(fā)電機(jī)組，將能夠較大幅度提高企業(yè)的自發(fā)電水平。
低溫余熱利用進(jìn)一步深化及拓展。目前鋼鐵中、高溫余熱已基本得以回收，低溫低參數(shù)余熱資源綜合利用成為進(jìn)一步挖掘節(jié)能潛力的關(guān)鍵所在，包括高爐沖渣水余熱、汽輪機(jī)冷卻水余熱、焦化初冷水余熱等，雖然溫度較低，但是資源總量相當(dāng)可觀。節(jié)能工作者應(yīng)該根據(jù)分布式能源梯級(jí)利用的理念，提高余熱質(zhì)量，建設(shè)具有一定經(jīng)濟(jì)規(guī)模效應(yīng)的地區(qū)式熱能利用系統(tǒng);同時(shí)注重余熱利用的功能拓展，將余熱用于海水淡化或污泥處理等。
與城市和諧共融發(fā)展。鋼鐵企業(yè)一向以高能耗、高排放形象示人，面對新的節(jié)能減排形勢，鋼鐵企業(yè)應(yīng)該全力推動(dòng)綠色轉(zhuǎn)型，努力做到與城市和諧共融發(fā)展，成為城市發(fā)展不可分割的部分。以鋼鐵企業(yè)余熱余能利用為核心，構(gòu)建冶金爐窯—副產(chǎn)煤氣—共同火力—電力回供，以及冶金爐窯—低溫冷卻水—城市采暖水等多條循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)鏈，達(dá)成與社會(huì)的大循環(huán)，實(shí)現(xiàn)真正的循環(huán)經(jīng)濟(jì)。
政策措施進(jìn)一步完善。余熱余能利用的最終形式體現(xiàn)為回收電力，但是我國目前發(fā)電上網(wǎng)存在一定的政策障礙，如并網(wǎng)審批困難、過網(wǎng)等費(fèi)用繁多，影響和限制了鋼鐵企業(yè)利用余熱余能的積極性。這給制定政策者提出了挑戰(zhàn)，應(yīng)制定鋼鐵企業(yè)電力并網(wǎng)(上網(wǎng))的合理政策和價(jià)格體系，鼓勵(lì)鋼廠利用余熱余能建自備電廠，同時(shí)對于余熱余能利用項(xiàng)目須進(jìn)一步加大財(cái)政獎(jiǎng)勵(lì)。
節(jié)能服務(wù)市場化機(jī)制進(jìn)一步完善。目前節(jié)能效益明顯的重大節(jié)能措施在鋼鐵企業(yè)中已經(jīng)普遍配建，但是一些小節(jié)能項(xiàng)目的推廣存在一定的障礙。這主要是因?yàn)樵擃愴?xiàng)目的投資回收期相對較長，節(jié)能效益相對不明顯，企業(yè)在經(jīng)營困難時(shí)期不愿意投入資金和人力。此時(shí)，須充分發(fā)揮節(jié)能服務(wù)市場的優(yōu)勢，利用合同能源管理方式解決企業(yè)技術(shù)、資金、運(yùn)行管理等問題，實(shí)現(xiàn)共贏。
