梅钢焦炉烟道废气余热资源量计算与回收探讨

摘要：文章探讨了烟气余热资源量计算的关键参数-下限温度的确定方法，对梅钢焦炉烟道废气的余热资源量进行了计算，并分析了余热回收方案和预计回收效果，结果显示回收烟道废气能够产生低压饱和蒸汽38kg/t，降低炼焦工序能耗3.4kgce/t，节能效果明显。

关键词：烟道废气、余热资源量、下限温度、节能

一、梅钢焦炉概况

梅钢拥有复热式55孔6米焦炉2座、复热式60孔7米焦炉2座，年产焦炭能力250万吨。为充分利用副产煤气，避免放散，焦炉燃料主要采用焦炉煤气和高炉煤气，煤气燃烧后生成大量烟气排入大气。

往常受回收技术的技术经济条件限制，焦炉烟道废气的热能并未收到重视，然而近来节能减排形势日益严峻，这部分低温废热逐步受到关注，天铁等企业焦炉废气温度相对较高，约250℃甚至更高，已经通过改造对这部分低温余热进行了回收，并取得了较好的效果。梅钢没有采用烟道废气余热回收技术，这部分低温废热白白流失，为了指导这部分余热回收利用，有必要对其余热资源量进行评估计算。

二、关键参数的确定

余热资源量是指经技术经济分析确定的可利用的余热的数量。故余热资源量，有别于以环境温度为基准的余热量，其计算基准温度的选择，也即能够利用的下限温度，需要经过技术经济比较确定，且是随着技术水平发展而变化的。

文献4依据技术可行、经济合理的原则规定气态载体余热资源中的烟气下限温度为180℃;与之不同的是，文献5根据加热炉额定炉容量的差异将烟气下限温度划分为200℃、230℃、250℃三档。可见，对于焦炉烟气余热资源下限温度的选取并没有统一的标准。同时考虑近年来低温余热回收技术发展迅速，而两文献出台时间较早(最近的也超过7年)，同时结合钢铁冶金行业当前的节能减排形势，从鼓励低温余热回收的角度来说，上述设定有些不适应。

在烟气低温余热回收实践层面，承钢公司实施的热风炉低温烟气余热回收项目将热风炉废气从220℃左右成功降低到150℃;宝钢对内部余热资源进行评估时，按照排烟温度降到150℃作为基准，实际实施的低压锅炉烟气余热回收项目使烟气温度从174度甚至下降到130度。同时，前述焦炉烟道废气余热回收项目实际排烟温度为160-170℃。

结合钢铁行业节能减排形势、当前换热技术发展和业界认识，确定以150℃作为低温烟气余热资源量计算的下限温度。

三、余热资源量的计算

1实际生产数据

2015年，梅钢1#焦炉(两座)实际消耗高炉煤气6.02×108m3、焦炉煤气1.08×108m3;2#焦炉(两座)实际消耗高炉煤气5.4×108m3，焦炉煤气2.16×108m3。

根据现场废气温度表的计量结果，焦炉烟道废气平均约200℃。以此为基础进行计算。

2余热资源量计算

①根据高炉煤气和焦炉煤气成分可计算燃烧后的理论烟气量，再根据实际空气系数可计算得到实际烟气量。

Gy=VyGr

Gy——烟气总量，Nm3/a;

Vy——单位燃气产生的实际烟气量，Nm3/Nm3，按化学反应式计算;

Gr——燃料消耗总量，Nm3/a;

α——过量空气系数;按1.2计算;

②根据烟气量、烟气定压比热容、实际排烟温度、下限温度，即可计算出余热资源量。

Q=GyCpy(T2-T1)

公式中，Q——余热资源量，Gj/a;

Cpy——烟气的定压比热容，按1.424Kj/(Nm3℃)计算;

T2——烟道废气温度，200℃;

T1——烟气废气下限温度，150℃。

经过计算(计算过程略)，1#焦炉余热资源量1.18×105Gj/a，折标准煤4000吨;2#焦炉余热资源量1.55×105Gj/a，折合标准煤5300吨。两座焦炉余热资源总量合计2.73*105Gj/a，折合9300t标准煤。

四、回收方案及利用效果探讨

对于150-200℃的焦炉烟道低温废气余热，可用来生产热水供暖或者是低压饱和蒸汽供给热用户使用。考虑到梅钢所处的地理位置和焦化区域的热量需求，生成0.3MPa的低压饱和蒸汽就近供给干熄焦锅炉，替代管网低压蒸汽用于锅炉给水的热力除氧，是一种经济可行的技术路径，且有利用实现蒸汽梯级利用。

根据能量平衡，可计算低压饱和蒸汽的产量，如下：

G=ηQ/(h2-h1)

上式中，G——蒸汽产量，t/a;

η——热量有效利用率，按0.9计算;

h2——低压饱和蒸汽焓，2724kj/kg;

h1——给水焓，假定水温20℃，84Kj/kg;

据此计算，回收两座焦炉150-200℃的烟道废气余热可产生0.3MPa饱和蒸汽9.5万吨，折合小时蒸汽量11t。两座焦炉的产能合计全年250万吨焦炭，则吨焦回收蒸汽量38Kg，折合标准煤3.4kgce。

即回收焦炉烟道废气余热能够产生低压饱和蒸汽38kg/t焦，降低炼焦工序能耗3.4Kgce/t。

五、结语

1、随着钢铁行业节能减排的压力增加和节能技术的不断进步，品味相对较低的焦炉烟道废气余热具有回收利用的价值。

2、结合当前节能技术的应用状况，焦炉烟道废气余热资源量的计算宜以150℃作为计算下限温度。

3、就梅钢实际条件来说，可回收焦炉烟道废气余热生产0.3MPa饱和蒸汽用于干熄焦锅炉给水热力除氧，经计算吨焦蒸汽回收量38kg，能够降低炼焦工序能耗3.4kgce/t，节能效果明显。

原标题：梅钢焦炉烟道废气余热资源量计算与回收探讨