Recuperação de calor residual para refino de aço

1, Principais recursos térmicos residuais na metalurgia do aço (classificados por temperatura)
1. High temperature waste heat (>500 graus) - alto-valor e fácil de recuperar
Source: Coke oven raw gas (800 ℃), converter flue gas (600-800 ℃), steel slag sensible heat (>600 graus), forno elétrico/gás de combustão do forno de reaquecimento (800-1200 graus).
Métodos de utilização: A caldeira de calor residual produz vapor para geração de energia, pré-aquece o gás/ar de combustão e recupera o calor residual da escória siderúrgica.
2. Calor residual de temperatura média (150-500 graus) - grande quantidade, a taxa de utilização precisa ser melhorada
Fonte: Gás de combustão de sinterização (350-400 graus), gás de combustão quente de alto-forno (250 graus), gás de combustão de forno de aquecimento de laminação de aço (200-400 graus).
Uso: Pré-aquecimento de ar/gás, geração de energia ORC-em baixa temperatura, produção de vapor.
3. Calor residual de baixa temperatura (<150 ℃) - difficult to disperse and recover
Fonte: Água de descarga de escória de alto forno (80-90 graus), drenagem de torre de resfriamento, gases de combustão de baixa temperatura, água de resfriamento de equipamentos.
Uso: Aquecimento de fábrica, água quente sanitária, pré-aquecimento de água de processo, geração de energia ORC.

2, Tecnologia convencional de recuperação de calor residual e cenários de aplicação
1. Processo de coqueria: recuperação de calor residual do gás bruto da tubulação ascendente
Tecnologia: O trocador de calor de tubo ascendente recupera o calor sensível do gás bruto de 800 graus e produz vapor de média e alta pressão (maior ou igual a 4,0 MPa) ou vapor superaquecido acima de 400 graus.
Benefício: Substituindo fornos de aquecimento a gás de coqueria, mais de 100 fornos de coque, como Baosteel e Shougang, foram aplicados, criando milhões de benefícios anuais.
2. Processo de fabricação de ferro: utilização de pressão/calor residual do gás de alto forno
Geração de energia com pressão residual TRT: Recuperação da pressão superior do alto-forno (0,2-0,3MPa), alta eficiência de geração de energia, geração de 30-40kWh de eletricidade por tonelada de ferro e redução anual significativa de emissões.
Caldeira de calor residual a gás de alto forno: gás de baixo valor calorífico (representando 53% do calor residual) é usado para geração de energia supercrítica, com uma eficiência de 44%+ e um fornecimento de energia anual de mais de 1 bilhão de kWh.
3. Processo de produção de aço: Recuperação de calor residual de gás de combustão/escória de aço do conversor
Caldeira de calor residual de gás de combustão do conversor: recupera gás de combustão de 600-800 graus, produz vapor e se conecta à rede; O sistema à prova de explosão resolve os problemas de explosão e acúmulo de poeira e aumenta a recuperação de vapor em mais de 40%.
Recuperação de calor sensível de escória de aço: a recuperação de calor residual de escória de aço fundida de 1500 graus, com uma taxa de recuperação de mais de 80%, pode gerar eletricidade ou vapor.

4. Processo de sinterização/laminação: recuperação de calor residual dos gases de combustão
Caldeira de calor residual de sinterização: recupera gases de combustão de 350-400 graus, produz vapor de média pressão e 75-182 kg de vapor mineral sinterizado por tonelada.
Pré-aquecimento do gás de combustão do forno de aquecimento: O pré-aquecimento do ar/gás de combustão com gás de combustão a 200-400 graus pode reduzir o consumo de combustível em 20% -30%.
5. Tecnologia geral para calor residual de média e baixa temperatura
Ciclo Rankine Orgânico (ORC): Adequado para fontes de calor de 150-300 graus, gerando 10 kWh+ de eletricidade por tonelada de aço, com retorno do investimento de 3 a 5 anos.
Trocador de calor/tubo de calor médio: gás gás/gás-troca de calor líquido, pré-aquecimento de ar/gás, compacto e eficiente.

3, Benefícios principais (tomando como exemplo uma usina siderúrgica de 5 milhões de toneladas/ano)
Economia de energia e redução de custos: A geração de energia térmica residual substitui a eletricidade comprada, economizando dezenas de milhões de yuans em contas anuais de eletricidade; Reduza o consumo de combustível em 15% -30%.
Redução significativa de carbono: para cada 1GJ de calor residual recuperado, são alcançados 80-100kg de redução de carbono; a redução anual de CO ₂ é de centenas de milhares de toneladas.
Autossuficiência energética-: a geração de energia térmica residual é responsável por 30% a 50% do consumo de eletricidade da usina, melhorando a estabilidade do fornecimento de energia.
Utilização abrangente: O aquecimento residual cobre a área da fábrica/comunidades vizinhas, economizando milhares de toneladas de carvão padrão anualmente.

4, Caminho de Implementação (Quatro Estágios)
Auditoria de equilíbrio térmico: identifique pontos quentes residuais, temperaturas e taxas de fluxo em toda a fábrica e determine prioridades de reciclagem.
Alta temperatura prioritária: primeira construção de forno de coque/conversor/caldeira de calor residual de sinterização TRT, geração de energia a gás supercrítico.
Integrar temperatura média e baixa: ORC, sistema de pré-aquecimento, aquecimento de calor residual/fornecimento de vapor.
Controle inteligente: monitoramento e otimização do fluxo de calor por IA, realizando visualização do fluxo de calor, aviso de falhas e circuito-fechado de eficiência energética.