ICS 77-010 H 04
YB
中华人民共和国黑色冶金行业标准
YB/T48822020
钢铁余热资源梯级综合利用导则
Guideline for waste heat cascade comprehensive utilization in
iron and steel industry
2021-04-01实施
2020-12-09发布
中华人民共和国工业和信息化部 发布 YB/T4882—2020
目 次
前言 1范围 2规范性引用文件· 3术语和定义 4钢铁余热资源的分类
4.1按载体分类 4.2按品位分类. 5梯级综合利用基本原则与规划方法 5.1梯级综合利用基本原则 5.2梯级综合利用规划方法： 6梯级综合利用步骤· 6.1 概述· 6.2 确定系统边界： 6.3余热资源和热用户需求现状调查 6.4余热梯级综合利用方案确定 6.5方案的实施… 6.6余热利用绩效后评估 7典型工序梯级综合利用思路 7.1主要余热资源· 7.2 典型单项技术. 7.3典型工序梯级综合利用思路 8节能效果计算… 8.1节能量 8.2余热利用率 8.3节能效益附录A（资料性附录） 余热利用的典型设备附录B（资料性附录） 钢铁流程中主要余热资源种类附录C（资料性附录） 焦化余热梯级利用总体思路与案例附录D（资料性附录） 烧结余热梯级利用总体思路与案例附录E（资料性附录） 高炉炼铁余热梯级利用总体思路与案例附录F（资料性附录) 炼钢余热梯级利用总体思路与案例附录G（资料性附录） 轧钢余热梯级利用总体思路与案例附录H（资料性附录) 公辅系统余热梯级利用案例
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11 12 14 16 17 19 21
I YB/T 4882—2020
前言
本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草。 本标准由中国钢铁工业协会提出。 本标准由全国钢标准化技术委员会（SAC/TC183)归口。 本标准起草单位：上海宝钢节能环保技术有限公司、马钢(集团)控股有限公司、邢台德龙钢铁有限公
司、冶金工业规划研究院、东北大学、宝山钢铁股份有限公司、鞍山钢铁集团有限公司、首钢集团有限公司、包头钢铁(集团)有限责任公司、山东钢铁集团日照有限公司、冶金工业信息标准研究院、河北唐银钢铁有限公司、宝武清洁能源有限公司、潍坊特钢集团有限公司、松下制冷（大连）有限公司、常熟市龙腾特种钢有限公司、云南曲靖呈钢钢铁有限公司、国能合纵(北京)能源电力技术中心、上海工业节能产业技术创新战略联盟、仟亿达集团股份有限公司。
本标准主要起草人：曹先常、李新创、桂其林、肖邦国、陈池、李冰、汪为民、吴静怡、杜涛、马光宇、 王永民、戴坚、仇金辉、王姜维、吴刚、陈力军、王四海、张颖、陈志良、纪凤芹、刘明军、季丙元、徐华瀚、 郭英朋、王京彬、王昌华、李勋、郑两斌、孙文强、林高平、李德权、张泊、张利娜、霍咚梅、李志永、朱杰人、 刘咏梅、郭云高、刘景元。
Ⅲ YB/T4882—2020
钢铁余热资源梯级综合利用导则
1范围
本标准规定了钢铁企业余热资源分类及其梯级综合利用基本原则、规划方法、具体措施、利用方法、 实施步骤和余热利用效率及效益的计算方法。
本标准适用于黑色金属冶炼和压延加工企业的余热资源利用，其他冶金领域可参照本标准执行。
2规范性引用文件
2
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单)适用于本文件。
GB/T1028--2018工业余能资源评价方法 GB/T 3486 评价企业合理用热技术导则 GB/T 4754 国民经济行业分类 GB/T13234 用能单位节能量计算方法 GB/T 14909 能量系统分析技术导则 GB/T 28750 节能量测量和验证技术通则 GB/T31346 节能量测量和验证技术要求 交水泥余热发电项目 GB/T32045 节能量测量和验证实施指南
3术语和定义
GB/T1028、GB/T13234界定的以及以下术语和定义适用于本文件。
3. 1
钢铁余热资源 原wasteheatresources inironand steel industry 钢铁工艺及辅助系统生产过程中未被直接利用并以气体、液体、固体三种形式排放的热量。
3. 2
钢铁余热资源量 amountof thewasteheatresources inironand steel industry 以标准工况为基准，按热力学第一定律计算得到的钢铁余热资源热量总和。
4钢铁余热资源的分类
4.1按载体分类
根据载体形态可分为固态载体余热、液态载体余热及气态载体余热。固态载体余热资源包括红焦显热、矿料显热、高炉渣显热、钢渣显热、坏材显热、氧化铁皮显热等；液态载体余热资源包括各类冷却水、蒸汽冷凝水、锅炉排污水等；气态载体余热资源包括炉窑烟气显热、烧结废气显热、荒煤气显热、放散蒸汽余热、压缩空气余热等。
1 YB/T4882—2020
4.2按品位分类
根据不同的载体类型，以温度为表观特征，综合考虑回收利用的技术经济性，进行品位划分，分类见表1。
表1 1余热资源的分类
载 体液态载体余热 >200 ℃ 95℃~200℃
等级高品位中品位低品位注1：余热以水蒸气形式体现时，其作为一种能源载体，单独考虑，不纳入本标准上述三类余热资源范畴。 注2：以余压为主要组成的余能资源（如高炉煤气余压），不纳入本标准上述三类余热资源范畴。 注3：混合态载体余热品位分类，根据其主要载体的具体情况，参考上述参数合理确定，
固态载体余热 >700 ℃ 400℃~700℃ <400℃
气态载体余热 >300 ℃ 200℃~300℃ <200℃
<95℃
5梯级综合利用基本原则与规划方法
5.1梯级综合利用基本原则
钢铁余热资源梯级综合利用基本原则：量热度需、热尽其用，温度对口、梯级利用。结合钢铁生产特点，在确保安全可靠、不降低所在系统现有性能的前提下，系统分析工序余热特性、规模和品位，综合考虑需求情况，冶炼（炼焦、烧结、炼铁、炼钢)区域以“主体设备”为中心，研究工序余热资源的梯级利用系统，促进工序能耗降低；轧钢及公辅区域以“区域用能”为中心，研究区域热能梯级利用系统，合理采用余热利用措施推动余热的充分高效利用，实现区域能源利用效率最大化。 5.2梯级综合利用规划方法 5.2.1基本要求
钢铁余热资源梯级综合利用的方法分为回用、替代、提质、转换四类，根据梯级利用基本原则，综合考虑能源利用效率的高低、周边环境用户需求特点等因素，余热利用宜按回用、替代、提质和转换四个层级，从第一层级向第四层级逐级规划，实现余热“热尽其用、梯级利用”。 5.2.2第一层级“回用”
以用能设备为中心，通过热量传递或交换，将余热返回到原有设备及其所在工艺系统中，减少用能设备外部高品位能量输人、实现余热减量的过程或方法，见表2。
表2回用示例
内 容用热风或热废气进行烧结
项目热风烧结烧结热风点火煤粉干燥热风炉双预热加热炉蓄热式燃烧
利用烧结冷却机200℃～500℃的热风供烧结的点火炉燃烧
利用高炉热风炉废气余热干燥高炉喷吹煤粉利用热风炉废气余热预热热风炉助燃用空气、煤气
利用高温烟气通过蓄热体加热加热炉的助燃空气和（或）燃气
2 YB/T4882—2020
5.2.3第二层级"替代”
通过热量储存、传递或交换，将余热返回到设备所在的工艺或周边系统中，替换外部能量输人，实现区域能量自平衡的过程或方法，见表3。
表3替代示例
项目
内 容
利用焦炉循环氨水余热或煤气初冷器上段余热进行供暖/制冷，替代外部能源输人利用焦炉200℃左右烟道气余热产生次低压蒸汽替代外部能源输人利用焦炉500℃～800℃荒煤气产生低压蒸汽，替代管网蒸汽或管式炉燃气等利用干熄焦装置回收红焦显热，实现热电联供，替代外部电力、蒸汽利用烧结机大烟道200℃～300℃烟气产生低压蒸汽，替代外部蒸汽利用烧结冷却机第一、二段中高温废气产蒸汽，替代锅炉产汽利用烧结环冷机第三段低温废气余热产热水进行发电、制冷、供暖，或者给锅炉补水加热，替代外界热源输人利用高炉冲渣水余热为周边区域供暖，替代外界热源供暖利用1500℃～800℃转炉烟气余热，在汽化冷却烟道中获得中压蒸汽，替代外界蒸汽热源采用汽化冷却工艺替代加热炉炉梁水冷系统，回收低压蒸汽，替代外界低压蒸汽输人利用低温烟气余热由低温多效海水淡化设备制水，替代海水淡化用热能利用低温烟气余热供物料干燥，替代因干燥物料所消耗的蒸汽或其他能源
焦化循环氨水余热/初冷器余热回收
焦炉烟道气余热回收
上升管荒煤气余热回收
干熄焦热电联产烧结烟气余热回收
烧结冷却中温废气余热回收
烧结冷却低温废气余热回收
高炉冲渣水余热供暖
转炉烟道汽化冷却
加热炉汽化冷却
海水淡化物料干燥
5.2.4第三层级“提质”
以外部能量或较高品位余热等中高品位能量为驱动，通过直接或间接热量交换或热力循环，将较低品位热能提升为较高品位热能，使其与用热需求匹配的过程或方法，见表4。
表4提质示例
项目
内 容
利用扩容器进行冷凝水闪蒸产生微压力（0.02MPa)蒸汽，以较高压力（0.50MPa)蒸汽通过喷射器回收微压力蒸汽产生中间压力(0.3MPa)蒸汽用户使用冷轧区域管网冷凝水集中回收后温度仅有60℃，通过管网蒸汽提质至75℃左右进人酸洗工段，实现外部蒸汽减量化利用冷却水余热通过热泵技术生产浴室用热水
蒸汽冷凝水潜热闪蒸回收
蒸汽冷凝水提质使用
冷却水余热供生活使用
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： a）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锅炉或换热器回收
3 YB/T4882—2020
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，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。
6梯级综合利用步骤
6.1概述
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。
6.2确定系统边界
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
应对系统边界内的余热资源和热用户需求现状进行调查和资料收集，包括但不限于以下内容： 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；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
b)
耗能工质的种类、数量等； c）美 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/T10282018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。
4 YB/T4882—2020
余热资源
回用：余热资源优先被应用于
替代：富余余热替代工业区域外系统或设备的输入能源
该设备中
香
是否有富余热能
是否有富余热能 E
是
替代：富余余热替代所在工艺
提质：利用外部高品位能源
系统外部输入能源
提升富余热能品位
是否有富余热能是
香
提质能源及是否富余热能
提质能源
是
替代：富余余热替代其他工艺
转换：转化为其他形式的能源
系统外部输入能源
香
是否有富余热能
是否转换能源
结束
图1余热梯级综合利用规划步骤
6.5方案的实施
应按照6.4所确定的方案组织实施。 6.6余热利用绩效后评估
应对余热利用方案实施后的余热利用效率及效益进行评估，方法可参照第8章。
典型工序梯级综合利用思路
7
7.1主要余热资源
主要余热资源包括以下内容：
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
a)
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。
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