YB／T 4882-2020  钢铁余热资源梯级综合利用导则

5.2.5第四层级"转换”

将余热资源转变为机械能、电能、冷能等其他形式能量的过程或方法： 余热发电，主要分为热功转换发电和热电转换发电。热功转换发电利用余热锯炉或换热器回收

余热加热循环工质，产生过热或饱和蒸汽通过膨胀做功，输出电能。热电转换发电利用余热加 热热电材料热端，使热电材料热端和冷端产生温差，形成电势差，将热能转化成电能。 b 余热制冷，主要分为吸收式制冷、吸附式制冷和蒸汽喷射式制冷三大类。吸收式制冷：以热能驱 动精装修标准规范范本，利用吸收剂的质量分数变化完成制冷剂循环的制冷过程；按循环工质种类分为：溴化锂吸收 式、氨水吸收式等。吸附式制冷：以热能驱动，利用吸附剂对制冷剂的吸附与释放完成制冷剂循 环的制冷过程。常用的吸附剂有硅胶、沸石及活性炭。蒸汽喷射式制冷：以蒸汽驱动，通过蒸汽 喷射器的作用完成制冷剂循环的制冷过程。

钢铁余热梯级综合利用包括但不限于以下步骤： a) 确定系统边界； b）余热资源和热用户需求现状调查； c）余热梯级利用方案确定； d）方案实施； e）余热利用绩效后评估

钢铁余热梯级综合利用包括但不限于以下步骤： a）确定系统边界； b）余热资源和热用户需求现状调查； c）余热梯级利用方案确定； d）方案实施； e）余热利用绩效后评估

应确保边界内包括受到余热梯级综合利用直接影响的过程或流程、装置、设备等。

6.3余热资源和热用户需求现状调查

a）系统用能和生产现状及相关数据，应包括使用能源种类、数量，生产产品或提供服务的种类和 数量； b） 识别产出余热系统的生产工艺及能源利用流程，测量记录该系统的现状能耗，包括记录能源和 耗能工质的种类、数量等； 系统内余热资源及其直接相关的用能设备或流程的分布情况和数据，应包括余热资源的种类、 载体相态、流量、温度、压力等，以及用能设备的能耗、能效、产量或其他有效输出的数量等； d 测量记录系统内产出余热设备的能耗、能效、产量或其他有效输出的数量等，包括记录余热资源 的种类、载体相态、流量、温度、压力等。 余热资源量宜按GB/T1028一2018第4.2.4条计算

6.4余热梯级综合利用方案确定

余热梯级综合利用方案的确定遵循以下主要步骤： a）基于系统余热资源和热用户需求现状，按余热梯级综合利用规划方法筛选余热梯级利用技术， 技术路线图见图1，形成梯级综合利用方案，其中的典型设备选取可参照但不限于附录A确定， 典型余热梯级综合利用方法可参照本文件第7章确定。钢铁流程主要余热资源分类可参考附 录B。焦化、烧结（球团）、炼铁、炼钢、轧钢、公辅余热资源梯级利用方案可对应参照但不限于附 录C、附录D、附录E、附录F、附录G、附录H。 b）应对方案的安全环保性能、等效节能量、余热利用率、经济性进行评估，并作为确定方案的重要 依据

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照6.4所确定的方案组组

6.6余热利用绩效后评估

7典型工序梯级综合利用思路

图1余热梯级综合利用规划步骤

主要余热资源包括以下内容： a）炼焦：炼焦过程中产生的红焦显热、焦炉荒煤气、焦炉烟道气显热、循环氨水余热、煤气初冷器上 段余热等； b） 烧结（球团）：烧结机烟气余热、烧结矿显热、球团矿显热、球团炉窑烟气余热等； c）炼铁：高温熔融渣余热、热风炉烟气余热、高温铁水散热、炉体冷却水显热、高炉煤气显热等； d）炼钢：烟气显热、转炉煤气显热、钢坏显热、钢渣显热等； e）轧钢：加热炉烟气显热、热处理炉烟气显热、冷却水显热、钢坏显热等； f 公辅：乏汽余热、压缩空气余热、冷却水余热等

下列单项技术推荐钢铁企业根据各自实际情况选择使用： a）焦化：干熄焦余热发电技术、荒煤气显热回收技术、循环氨水余热回收技术等； b） 烧结(球团）：烟气余热回收技术、热风点火技术、热风烧结技术、烧结矿冷却废气余热回收（发 电）技术等； C 炼铁：高炉冲渣水显热回收技术、热风炉烟气双预热技术、热风炉烟气煤粉干燥技术等； d 炼钢：蓄热式烘烤技术、转炉汽化冷却技术、电炉烟气余热回收技术、钢坏辐射热回收技术等； e 轧钢：高效燃烧技术（蓄热式燃烧技术等）、空气和煤气双预热技术、烟气余热回收技术、汽化冷 却技术等。

7.3典型工序梯级综合利用思路

典型工序余热资源梯级利用可参考以下思路： a）焦化：综合焦炉系统红焦、烟气、荒煤气、冷凝水等余热资源，考虑余热资源种类、品位、环境等要 素，结合焦炉系统煤气预热、空气预热、给水加热、区域供热和制冷等需求，按焦炉系统能源利用 最大化原则进行焦炉能源转换功能整合，实现焦炉工序能耗最低； b） 烧结（球团）：考虑烧结系统烧结机烟气和冷却机（烧结矿）废气量大余热资源梯度分布特点，结 合烧结点火、烧结混匀、制冷等不同的能源需求，整合烧结烟气循环、中温双压余热锅炉、低温余 热利用等技术，按照“温度对口、梯级利用”的原则实现烧结工序能耗最优。球团工序参照执行； ） 炼铁：将热风炉烟气余热、低品位的冲渣水余热、炉体冷却水余热与区域内脱湿、制冷、加热、干 燥等需求进行系统能够整合匹配，实现炼铁区域能源利用最大化； d） 炼钢：综合转炉（电炉）、精炼、连铸系统中波动、分散的不同余热资源特点，考虑应用转炉汽化冷 却、电炉烟气余热产蒸汽、蓄热式烘烤等技术，满足转炉煤气冷却、电炉烟气冷却、钢包烘烤、真 空精炼、区域制冷等不同用能需求，采用不同技术措施，实现炼钢系统能源利用最大化； e）轧钢：综合轧钢区域加热炉、热处理炉、冷凝水等余热资源分散、量小特点，结合空煤气预热、给 水预热、保温、干燥、碱液预热、制冷等需求，从区域角度考虑不同层级技术措施，实现区域能源 利用最大化。

余热梯级综合利用项目实施后对应节能效果宜以折算标准煤的量进行评价，具体项目实际评估口 目相关方一致认定的节能量方法及参数进行评估，可参照式（1)计算：

热利用率按式（2)计算：

E×100% =Qm

E，—回收利用的各种能量之和；与E，相比，不含节省的能源，也未扣除新增能源消耗，单位为千克 标准煤（kgce）； Q余热资源量，单位为千克标准煤（kgce）

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余热锅炉分类如下： a）按照结构形式分类：水管、火管、热管等； b）按照布置方式分类：立式、卧式； C) 按照循环方式分类：自然循环、强制循环； d）按照压力等级分类：高压、中压、低压； e）按照产汽工艺分类：单压、双压等。

余热锅炉分类如下： a）按照结构形式分类：水管、火管、热管等； b）按照布置方式分类：立式、卧式； c）按照循环方式分类：自然循环、强制循环： d）按照压力等级分类：高压、中压、低压； e）按照产汽工艺分类：单压、双压等。

仅指用于产生热水、蒸汽的余热回收装置，主要适用于中高温余热资源，通常以气体或以气体为中间 介质的余热资源。例如：炉窑烟气余热、冷却废气余热等，

适用于各类冷却、加热场合。考虑因素：热负荷及流量大小、流体的性质、温度、压力及允许压降的 洗维修的要求、设备结构、材料、尺寸、重量、价格、使用安全性和寿命等。

粉粒体转换器分类如下： a）按照结构分类：螺旋式、百叶式、分仓式、分层式、复合式、蓄热式 b）按照运动形式分类：固定型、移动型等； c）按照用途分类：冷却器、热回收装置等。

A. 3. 2 适用范围

粉粒体换热器特指通过气体或液体等换热介质加热或冷却固体颗粒的装置，适用于各类粉粒体物

料冷却或干燥等。考虑因素：物料特性、物料出力、进料温度、出料温度、换热介质进出温度、布置空 等。

汽化冷却技术主要用于轧钢加热炉、炼钢转炉、球团竖炉、焦炉上升管等工业设备中，以汽化冷却技 术回收蒸汽替代原有的水冷系统，最终提高系统能源利用效率。包括以下： a）轧钢加热炉应优先采用汽化冷却装置替代炉内主要水冷部件； b）炼钢转炉应优先采用汽化冷却烟道代替原有水冷烟道； c）球团竖炉应优先采用汽化冷却装置代替原有水冷梁； d）焦炉应优先采用上升管高效换热器代替原有上升管。

储热设备分类如下： a）按温度分类：可分为低温储热设备（100℃以下）；中温储热设备（100℃～400℃之间）；高温储 热设备（400℃以上）三类； b）按照储热原理分类：显热储热设备、相变储热设备、热化学储热设备三类。显热储热设备是指通 过储热材料温度升高（降低）来实现储（放）热的设备，主要包括液体显热储热（水、导热油等）、固 体显热储热设备（金属氧化物、混凝土、陶瓷、岩石、金属等）等；相变储热设备是指通过储热材料 的相变而实现储放热的设备，主要包括液气相变储热设备（蒸汽）、液固相变储热设备（石蜡、 无机盐、冰、有机物等)等；热化学储热设备是指利用物质在可逆化学反应中的吸热和放热过 程达到储放热的目的，主要包括氢氧化物化学储热、结晶水合物化学储热、金属氧（氢）化 物等。

A. 5.2 适用场合

储热设备主要用于不连续、不稳定或富余的热能存储，或者缓解热用户波动，最终实现系统运行 效。

根据热电转换原理或循环工质种类可分为：水蒸气朗肯循环发电、有机工质朗肯循环发电、卡琳娜循 环发电、热电材料发电等

A. 6. 2 适用场合

水蒸气朗肯循环发电主要适 循环发电和卡琳娜循 主要适用于中低温余热资源： 空间要求极高的特定场合。

根据原理可分为：吸收式余热制冷、吸附式余热制冷、喷射式制冷等

吸收式余热制冷利用70℃以上热液或相当余热资源制取16℃及以下冷水，当热液温度达到90℃ 以上时，可制取7℃及以下冷水；吸附式余热制冷可适用于利用75℃以上热液制取7℃及以下冷水；喷 射式制冷一般适用于具有低压蒸汽资源的场合等。

根据原理，用于工业余热回收的热泵可分为压缩式热泵（包括螺杆式、离心式、涡旋式、活塞 收式热泵（包括第一类吸收式热泵、第二类吸收式热泵）、吸附式热泵、化学热泵、蒸汽喷射式热

用于建筑供暖和工业用热

钢铁流程中主要余热资源见表B.1。

钢铁流程中主要余热资源见表B.1。

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表B.1钢铁流程中主要余热资源

附录C （资料性附录） 焦化余热梯级利用总体思路与案例

附录C （资料性附录） 焦化余热梯级利用总体思路与案例

按照“温度对口、梯级利用”余热梯级规划方法，结合焦化生产工艺特点，以“主体设备”为中心，研究 主体设备的热能梯级利用系统，促进工序能耗降低

C.2主要余热资源概况

单项技术包括但不限于以下技术： 干熄焦余热发电技术； b) 荒煤气显热回收技术； 焦炉烟道气余热回收技术； 循环氨水余热回收制冷（热)技术； 初冷器上段余热回收制冷(热)技术

综合焦炉系统红焦、烟气、荒煤气、循环氨水、初冷器上段、冷却水等不同余热资源，考虑余热资源种 类、品位、环境等要素，结合焦炉系统所需煤气预热、空气预热、人炉煤干燥、给水加热、除氧用汽、焦化用 汽、区域制冷等不同需求，采用“回用、替代、提质、转换”等不同技术措施，按焦炉系统能源利用最大化原 则进行焦炉能源梯级综合利用，实现炼焦工序能耗最低

C.5余热梯级综合利用方法示例

.5.1利用现有的70℃以上循球 器低温段及具他段制冷需求 制冷效率COP最高可达0.8以上，循环

图C.1循环氨水余热回收利用工艺流程示慧图

.5.2焦化初冷器通常分为上中下三段，上段通常采用循环冷却水冷却，为节约能源，在制冷其

C.5.2焦化初冷器通常分为上中下三段，上段通常采用循环冷却水冷却，为节约能源，在制冷期利用初

冷器上段的热量制取16℃冷水，用于初冷器下段及其他工段的制冷需求，减少制冷机的蒸汽或电力消 耗.流程示意见图C.2.

附录D （资料性附录） 烧结余热梯级利用总体思路与案例

附录D （资料性附录） 烧结余热梯级利用总体思路与案例

遵循“温度对口、梯级利用”原则，实现系统内高、中、低不同品位能量的耦合与转换利用，在热量供求 方面最大程度地实现“量”与“质”的匹配，力求能级差最小，拥效率最高，重点考虑烧结机烟气和冷却机废 气余热“热、电、冷”梯级利用

D.2主要余热资源概况

要包括烧结机烟气余热、烧结矿冷却废气余热等

单项技术包括但不限于以下技术： a) 烧结机烟气余热产蒸汽技术； b) 冷却机废气点火技术； 冷却机废气热风烧结技术； d) 烧结矿冷却废气余热回收（发电）技术； e) 烧结热水混料技术。

考虑烧结系统烧结机烟气和冷却机（烧结矿）废气量大余热资源梯度分布特点，结合烧结点火、烧 混匀、区域制冷等不同的能源需求，整合烧结烟气循环、中温双压余热锅炉、低温余热发电及制冷 按照“温度对口、梯级利用”的原则实现烧结余热“热、电、冷”梯级综合利用方案

D.5余热梯级综合利用方法示例

环冷机冷却过程较长，从烧结矿落料口到出料口，冷空气与烧结矿换热后，排放出的废烟气温度在 450℃～80℃范围内变化，通过对烧结环冷机排出的废气按温度高低进行逐级回收实现废气余热梯级利 用。以700m烧结的环冷机为例，该冷却机设有40×10m/h（标态）风量的冷却鼓风机5台，分段后，1 号和2号排气筒排放的热废气可达到中高温品位，其中1号排气筒热废气温度药450℃，2号药315℃， 混合后废气的平均温度约380℃；3号～5号排气筒排放的热废气属于低温废气，其中3号、4号、5号排 气筒排放的低温废气温度分别在220℃、150℃、80℃左右。 常规环冷机废气去向分烧结点火、余热锅炉产蒸汽、外排三部分组成。环冷机中温段（1号、2号排气 简）废气综合温度约350℃，通常利用双压余热锅炉技术回收蒸汽直接使用或发电使用，废气热量回收后 返回环冷机重新对烧结矿进行冷却；同时300℃以下中低温废气（3号、4号、5号排气筒）因为温度低全 部排空，存在能源浪费。

针对以上向题，采用余热梯级利用规划方法，形成烧结环冷机废气余热梯级利用方案，如图D.1所 示。环冷机中温段（1号、2号排气筒）废气余热的利用方式与常规方式一样，不同的是充分利用了环冷机 的低温段余热资源，环冷机低温段（3号排气筒）废气温度约150℃～220℃，可通过高温热水交换器，回 收低温废气热能与前段余热锅炉产生的次低压蒸汽一起用于有机工质朗肯循环发电，以提高余热资源利 用效率，余热回收后的废气汇合环冷机低温段（4号排气筒）烟气通过风机送到烧结机台车面上的烟气罩 内用于热风烧结。环冷机更低温废气余热可用于生产生活热水供现场使用，最终实现第3号、4号、5号 排气筒低温余热的回收与利用。烧结环冷机废气余热梯级利用方案受热源、用户、环境等因素影响而不 尽相同，最终以“效率”“效益”双优作为最后评价的基准

图D.1烧结环冷机废气余热资源梯级利用系经

附录E （资料性附录） 高炉炼铁余热梯级利用总体思路与案例

性能的前提下，系统分析工序余热特 生、规模和品位、从需求出 利用效率最太化

E.2主要余热资源概况

安全生产标准单项技术包括但不限于以下技术： a） 高炉热态熔渣矿棉技术； b） 热风炉烟气双预热技术； c）热风炉烟气煤粉干燥技术； d）高炉冲渣水显热回收技术

将低品位的冲渣水余热及炉体冷却水余热由高效换热器，通过能量“替代、提质”将热量输送给用户 预热、采暖及生活热水使用，或者经过转换”输出冷量给冷用户使用，实现余热利用；热风炉低温烟气余 热经烟气双预热技术“回用”替代热风炉用燃气，“回用”后烟气余热进行煤粉干燥，或提升部分热水温度 供更高热用户使用；在熔渣沟内设置蓄热体及换热元件吸收高温熔融渣显热回收高品位热源，实现高炉 区域能源利用最大化。

E.5余热梯级综合利用方法示例

冲渣水低温余热利用：炼铁工序高温熔渣温度药1500℃，由于缺乏成熟的熔渣余热回收技术，目前 通常采用水淬法对熔渣进行处理。熔渣携带的绝大部分热能通过冲渣水排放，冲渣水温度在60℃～ 88℃之间。为了节约水资源，采用冷却塔将冲渣水进行冷却后再利用。不仅将大量的热量排放到大气， 而且还需要消耗大量的补充水。 为获得较高品位的低温余热，可在出铁场附近空余位置新增1套冲渣水取水布线标准，高效换热及末端应用 系统。由车辆或管道输送至末端用户为客户提供生活热水或冬季采暖、吸收制冷所需热量

附录F （资料性附录） 炼钢余热梯级利用总体思路与案例

综合转炉（电炉）、精炼、连铸系 热产蒸汽、蓄热式烘烤等技术，结合炼钢 统能源利用最大化。