1 引言

　　能源是支撐人類文明進步的物質基礎，是現代社會發展不可或缺的基本條件，但同時也是長遠制約經濟發展的重要因素之一。隨著低碳經濟的到來，提高能源利用效率已形成全球共識。

　　據《中國的能源政策(2012)》指出，鋼鐵、有色、化工、建材四大高耗能行業用能占到全社會用能的40%左右[1]，且能源效率相對較低，單位增加值能耗較高。其中，鋼鐵產業的能耗約占全國總能耗的16.1%，鋼鐵工業排放的CO2占我國CO2排放總量的12%，因此推行鋼鐵工業節能減排是我國未來能源發展的重點。

　　在鋼鐵工業生產過程中，消耗能源推動物料轉變的同時會產生大量的余能，如何有效回收利用這些余能已成為鋼鐵業實現節能減排的重要途徑之一。近年來，國內外學者已對鋼鐵工業余熱余能回收利用的重要性及可行的技術理論問題展開了大量的研究[2～4]，對我國鋼鐵工業節能減排戰略的實施發揮了重要作用。

　　2 中國鋼鐵業余能回收利用技術現狀

　　鋼鐵生產消耗的一次能源中約40%以某種形式的熱能釋放，生產過程中產生的余能資源通常包括余熱、余壓以及副產品能源。當前，對于我國鋼鐵業余能回收利用的技術情況如下。

　　2.1 高爐爐頂煤氣余壓透平發電技術

　　高爐爐頂煤氣余壓回收發電(Top Gas Pressure Recovery Turbine，TRT)是利用高爐爐頂排出的高爐煤氣中的壓力能與熱能轉化為機械能并驅動發電機發電[5]。現代高爐大都采用高壓爐頂，從爐頂排出的高爐煤氣除具有化學能外，還具有一定的物理能，為促進這些可燃廢氣的綜合利用，通常采用高爐煤氣余壓透平發電技術(TRT)，將煤氣的壓力能轉化為機械能并驅動發電機發電。爐頂煤氣壓力大于120kPa的高爐均應有TRT裝置，目前我國TRT普及率已達90%以上。

　　2.2 干熄焦技術

　　干法熄焦是目前國外較廣泛應用的一項節能技術，其英文名稱為Coke Dry Quenching，簡稱CDQ。干熄焦是利用惰性氣體，在干熄爐中與紅焦換熱從而冷卻紅焦。吸收了紅焦熱量的惰性氣體將熱量傳給干熄焦鍋爐產生蒸汽，被冷卻的惰性氣體再由循環風機重新鼓入干熄爐冷卻紅焦，而鍋爐產生的蒸汽或并入廠內蒸汽管網或用于發電。在干熄焦過程中，80%的紅焦顯熱被回收，干熄每噸焦炭可產生0.42～0.45t中壓蒸汽(450℃，4.6MPa)，比傳統濕熄焦工藝節水0.5t，同時可避免濕熄焦過程中產生的含有大量酚，氰化物和硫化物蒸汽排入大氣中，從而有效改善生態環境。

　　2.3 自產煤氣回收利用

　　鋼鐵生產過程中，主要副產3種煤氣，分別是高爐煤氣、焦爐煤氣及轉爐煤氣，它們的熱值見表1[6]。

　　據統計，自產煤氣占鋼鐵生產總能耗的17%左右，除少量煤氣泄漏損失外，其余均可利用。自產煤氣主要用于加熱爐加熱，各種鐵包、鋼包烘烤，焦爐煤氣還可用于連鑄切割，制氫等。

　　焦化的化產工序要回收粗焦爐煤氣中的化工產品，所采用的工藝工種多樣。然而，當前煉鐵高爐煤氣、煉鋼轉爐煤氣均有干法回收技術替代早先的濕法回收技術。與傳統的濕法相比，高爐煤氣采用干法除塵技術，可以提高高爐煤氣的溫度，減少煤氣中的水含量，節約水資源;轉爐煤氣干法除塵技術，取消了規模龐大的濁環水處理系統以及笨重的機械設施，操作靈活，略可提高轉爐煤氣的回收量。

　　2.4 低溫煙氣回收技術

　　目前，我國鋼鐵業高溫煙氣余熱的回收利用較普及，而中低溫煙氣余熱的回收利用率較低。企業通常用高溫煙氣預熱助燃空氣，而通過空氣預熱器后約400～500℃的中溫煙氣則沒有被大部分企業加以利用，至于大量400℃以下的低溫煙氣余熱由于其投資回報差利用更少。為將低溫余熱轉化為各種環境都可利用的能源，利用低溫余熱發電成為低溫余熱利用技術研究的主要方向。其中，有機工質郎肯循環發電的研究和應用[7]最為廣泛，該技術可通過采用不同低沸點的有機物作為工質，可回收55℃以上的低溫熱源。

　　2.5 蓄熱式高溫空氣燃燒技術

　　蓄熱式高溫空氣燃燒技術的全名稱為高溫低氧空氣燃燒技術(High Temperature and Low Oxygen Air Combustion-HTLOAC)，也稱作HTAC (High Temperature Air Combustion)技術[8]。其特征是極大限度地回收燃燒產物中的顯熱，實現超高溫(助燃空氣可預熱至800～1000℃，甚至更高)、超貧氧(氧氣提及濃度3%～15%)燃燒。該技術可實現燃料化學能的高效利用和低NOX排放，從根本上提高了加熱爐的能源利用率(熱回收效率80%以上)，特別是在鋼鐵業對低熱值高爐煤氣的合理利用，既減少了污染物高爐煤氣的排放，又節約了能源，是滿足當前資源和環境要求的先進技術。