Recuperación de calor residual para refinación de acero

1, Principales recursos de calor residual en la metalurgia del acero (clasificados por temperatura)
1. High temperature waste heat (>500 grados) - alto-valor y fácil de recuperar
Source: Coke oven raw gas (800 ℃), converter flue gas (600-800 ℃), steel slag sensible heat (>600 grados), horno eléctrico/gas de combustión del horno de recalentamiento (800-1200 grados).
Métodos de utilización: La caldera de calor residual produce vapor para generar energía, precalienta gas/aire de combustión y recupera el calor residual de la escoria de acero.
2. Calor residual a temperatura media (150-500 grados): gran cantidad, es necesario mejorar la tasa de utilización
Fuente: Gas de combustión de sinterización (350-400 grados), gas de combustión de alto horno caliente (250 grados), gas de combustión de horno de calentamiento de laminado de acero (200-400 grados).
Uso: precalentamiento de aire/gas, generación de energía ORC a baja-temperatura, producción de vapor.
3. Calor residual a baja temperatura (<150 ℃) - difficult to disperse and recover
Fuente: agua de lavado de escoria de alto horno (80-90 grados), drenaje de la torre de enfriamiento, gases de combustión a baja temperatura, agua de enfriamiento de equipos.
Uso: Calefacción de fábrica, agua caliente sanitaria, precalentamiento de agua de proceso, generación de energía ORC.

2, escenarios de aplicación y tecnología de recuperación de calor residual convencional
1. Proceso del horno de coque: recuperación del calor residual del gas crudo ascendente de la tubería
Tecnología: El intercambiador de calor de tubo ascendente recupera el calor sensible del gas crudo a 800 grados y produce vapor de presión media y alta (mayor o igual a 4,0 MPa) o vapor sobrecalentado por encima de 400 grados.
Beneficio: En sustitución de los hornos de calefacción de gas de los hornos de coque, se han utilizado más de 100 hornos de coque como Baosteel y Shougang, generando millones de beneficios anuales.
2. Proceso de fabricación de hierro: utilización de la presión/calor residual del gas de alto horno
Generación de energía a presión residual TRT: recuperación de la presión superior del alto horno (0,2-0,3 MPa), alta eficiencia de generación de energía, generación de 30-40 kWh de electricidad por tonelada de hierro y una importante reducción de emisiones anuales.
Caldera de calor residual de gas de alto horno: el gas de bajo poder calorífico (que representa el 53% del calor residual) se utiliza para la generación de energía supercrítica, con una eficiencia del 44%+ y un suministro de energía anual de más de mil millones de kWh.
3. Proceso de fabricación de acero: recuperación de calor residual de gases de combustión/escoria de acero del convertidor
Caldera convertidora de calor residual de gases de combustión: recupera gases de combustión a 600-800 grados, produce vapor y se conecta a la red; El sistema a prueba de explosiones resuelve los problemas de explosión y acumulación de polvo y aumenta la recuperación de vapor en más del 40%.
Recuperación de calor sensible de escoria de acero: la recuperación de calor residual de escoria de acero fundido a 1500 grados, con una tasa de recuperación superior al 80%, puede generar electricidad o vapor.

4. Proceso de sinterización/laminación: recuperación del calor residual de los gases de combustión
Caldera de calor residual de sinterización: recupera gases de combustión a 350-400 grados, produce vapor de presión media y 75-182 kg de vapor mineral sinterizado por tonelada.
Precalentamiento de los gases de combustión del horno de calefacción: Precalentar el aire/gas de combustión con los gases de combustión a 200-400 grados puede reducir el consumo de combustible entre un 20% y un 30%.
5. Tecnología general para el calor residual a media y baja temperatura.
Ciclo Rankine Orgánico (ORC): Adecuado para fuentes de calor de 150 a 300 grados, genera más de 10 kWh de electricidad por tonelada de acero, con un retorno de la inversión de 3 a 5 años.
Intercambiador de calor de medio calor/tubo de calor: Intercambiador de calor gas gas/gas-líquido, precalentamiento aire/gas, compacto y eficiente.

3, Beneficios principales (tomando como ejemplo una planta siderúrgica de 5 millones de toneladas/año)
Ahorro de energía y reducción de costos: la generación de energía térmica residual reemplaza la electricidad comprada, ahorrando decenas de millones de yuanes en facturas de electricidad anuales; Reducir el consumo de combustible entre un 15% y un 30%.
Reducción significativa de carbono: por cada 1 GJ de calor residual recuperado, se logra una reducción de 80-100 kg de carbono; la reducción anual de CO ₂ es de cientos de miles de toneladas.
Autosuficiencia energética-: la generación de energía térmica residual representa entre el 30% y el 50% del consumo de electricidad de la planta, lo que mejora la estabilidad del suministro de energía.
Aprovechamiento integral: la calefacción de calor residual cubre el área de la fábrica y las comunidades circundantes, ahorrando miles de toneladas de carbón estándar al año.

4. Ruta de implementación (cuatro etapas)
Auditoría del equilibrio térmico: identifique puntos calientes residuales, temperaturas y caudales en toda la fábrica y determine las prioridades de reciclaje.
Prioridad para alta temperatura: primera construcción de horno de coque/convertidor/caldera de calor residual de sinterización TRT, generación de energía a gas supercrítica.
Integrar temperatura media y baja: ORC, sistema de precalentamiento, calefacción de calor residual/suministro de vapor.
Control inteligente: monitoreo+optimización del flujo de calor mediante IA, visualización del flujo de calor, advertencia de fallas y circuito cerrado-de eficiencia energética.