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鋼鐵行業(yè)中煤氣的綜合利用及余熱回收

作者:27發(fā)布時(shí)間:2016-02-16
   北極星節(jié)能環(huán)保網(wǎng)訊:21世紀(jì),隨著中國國民經(jīng)濟(jì)的高速增長和工業(yè)化進(jìn)程了加速,鋼鐵行業(yè)的持續(xù)發(fā)展受到高度關(guān)注。礦石資源、水資源等鋼鐵相關(guān)資源的短缺以及保護(hù)環(huán)境的要求成為制約鋼鐵工業(yè)發(fā)展的重要因素。因此冶煉過程中提高各個(gè)工序的循環(huán)使用率,是減少污染、降低能耗,實(shí)現(xiàn)綠色可持續(xù)發(fā)展的重要舉措,對(duì)于鋼鐵行業(yè)的進(jìn)步具有重要意義。

  目前,隨著連鑄和薄板坯連鑄機(jī)及近終型薄帶裝置的大量運(yùn)行,軋鋼部分將大大減少煤氣的使用量,鋼鐵聯(lián)合企業(yè)的剩余煤氣將會(huì)越來越多。同時(shí)由于,鋼鐵行業(yè)工藝流程長、工序多,且都以高溫冶煉為主,所以生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量的余熱,成為冶煉鋼鐵的副產(chǎn)品之一。綜合利用剩余煤氣、高效回收利用余熱是鋼鐵行業(yè)實(shí)現(xiàn)資源循環(huán)利用的重要舉措。

  1 鋼鐵行業(yè)中煤氣資源特質(zhì)

  在鋼鐵行業(yè)中副產(chǎn)煤氣主要包括:轉(zhuǎn)爐煤氣、高爐煤氣和焦?fàn)t煤氣,其中高爐和焦?fàn)t煤氣是煤氣中主要部分。煤氣燃料和其他種類燃料比起來有很大優(yōu)勢,因此綜合利用煤氣資源具有較大前景。

  首先,煤氣燃料與固體燃料相比,能夠很好的與空氣混合,能保證在最小過剩空氣系數(shù)下充分燃燒,物理、化學(xué)熱損失均很小;其次,煤氣燃料的燃燒轉(zhuǎn)置簡單靈活,能夠最大限度保證工藝要求和熱工制度;最后,煤氣資源運(yùn)輸方便、且燃燒容易控制,熱效率很高,在企業(yè)生產(chǎn)中深受歡迎。

  2 煤氣資源的綜合回收利用措施

  2.1 充分利用富余煤氣

  目前國內(nèi)鋼鐵行業(yè)的能源消耗率要高于國際先進(jìn)鋼鐵行業(yè),造成這種現(xiàn)象的一個(gè)重要原因就是大量的富余煤氣被放散,未加以利用。高爐煤氣回收后可以用于鍋爐發(fā)電、燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)發(fā)電;焦?fàn)t煤氣回收后可以生產(chǎn)焦?fàn)t直接還原鐵、生產(chǎn)甲醇、氨等;轉(zhuǎn)爐煤氣回收可以用于供應(yīng)熱軋、冷軋車間使用、用于煉鋼烤包等。國內(nèi)寶鋼、鞍鋼等已經(jīng)實(shí)現(xiàn)煤氣零排放,但是大部分鋼鐵企業(yè)仍然有較大幅度煤氣放散,合理優(yōu)化煤氣資源利用、實(shí)現(xiàn)煤氣零排放是發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)、挺高競爭力水平的重要措施。

  2.2 合理分配煤氣資源

  不同鋼鐵企業(yè)由于受到煤種配比、原料結(jié)構(gòu)的影響等,三種類型的煤氣所占比例各不相同,但是根據(jù)煤氣種類和工藝劃分,合理利用煤氣資源大體需要按照以下原則:

  2.2.1 高爐煤氣應(yīng)該首先考慮供給高爐熱風(fēng)爐、軋鋼、焦?fàn)t等用戶,其中焦化工序盡量考慮以高爐煤氣代替焦?fàn)t煤氣,實(shí)現(xiàn)以高爐煤氣為主,焦?fàn)t煤氣為輔的格局。

  2.2.2 結(jié)合焦?fàn)t煤氣參數(shù)波動(dòng)小,熱值高,毒性小等特點(diǎn),主要考慮將其用在熱值需求較高的設(shè)備上,如燒結(jié)點(diǎn)火爐等,同時(shí)可以與其他煤氣配合供給軋鋼。

  2.2.3 轉(zhuǎn)爐煤氣首先選擇煉鋼工序自用,比如混鐵爐的保溫、合金烘烤、連鑄中間包烘烤等等,然后可以考慮供給低壓鍋爐,最后供給對(duì)于燃料需求不嚴(yán)格的用戶,例如:石灰車間、初軋車間等。

  2.3 實(shí)施改造技術(shù),提高煤氣資源利用率

  鋼鐵行業(yè)中的軋鋼工序是煤氣資源消耗的大戶,其消耗的大部分煤氣用于加熱爐加熱鋼坯,因而對(duì)于此工序進(jìn)行技術(shù)和工藝研究改進(jìn),能夠有效提高煤氣的綜合利用率。

  首先,使軋鋼工序與煉鋼工序相互配合,研究開發(fā)連鑄與連軋協(xié)調(diào)技術(shù),提高鑄坯送熱的效率,通過研究表明,使鑄坯進(jìn)入加熱爐的溫度在600度以上,可以降低熱軋煤氣燃料消耗30%以上。同時(shí),采取運(yùn)輸過程中的保溫技術(shù),例如增設(shè)保溫罩等措施可以提高入爐溫度,降低煤氣資源的消耗。

  另外,對(duì)現(xiàn)有加熱爐實(shí)施蓄熱式高爐空氣燃燒改造技術(shù)。傳統(tǒng)的高爐大多存在火焰體積有限,爐溫不均勻,爐內(nèi)高溫火焰集中等情況。實(shí)踐表明,將助燃空氣預(yù)熱到600到1000度以上,與傳統(tǒng)的燃燒現(xiàn)象相比,可燃物與氧氣含量在爐內(nèi)均勻分布,燃燒完全且均勻。該技術(shù)可以有效節(jié)能25%左右,同時(shí)提高了加熱爐的熱效率。

  3 鋼鐵行業(yè)余熱回收利用

  鋼鐵余熱產(chǎn)生的形式有很多種,例如:燒結(jié)線余熱、轉(zhuǎn)爐余熱、電爐余熱等等。目前對(duì)于鋼鐵余熱回收主要是將其用于發(fā)電,我國在余熱發(fā)電這方面起步比較晚,因此技術(shù)還不成熟。余熱發(fā)電主要是利用以下三種方式。

  3.1 利用焦化、燒結(jié)工序煙氣余熱換熱產(chǎn)生過熱蒸汽發(fā)電,過熱蒸汽發(fā)電主要包括:干熄焦余熱發(fā)電和燒結(jié)余熱發(fā)電。干熄焦余熱發(fā)電技術(shù)主要利用焦?fàn)t生產(chǎn)出來的約1000攝氏度赤熱焦炭運(yùn)送入干熄爐,在冷卻室內(nèi)與循環(huán)風(fēng)機(jī)鼓入的冷惰性氣體進(jìn)行熱交換,惰性氣體吸收紅焦的顯熱,溫度上升至800攝氏度左右,經(jīng)余熱鍋爐生產(chǎn)中高壓過熱蒸汽,驅(qū)動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電;燒結(jié)是指將燒結(jié)機(jī)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的高溫廢煙氣,經(jīng)余熱鍋爐產(chǎn)生中低壓過熱蒸汽,驅(qū)動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電。

  3.2 飽和蒸汽發(fā)電。除上述的過熱蒸汽外,現(xiàn)代鋼鐵企業(yè)中軋鋼、煉鋼等工序還會(huì)產(chǎn)生大量的低壓飽和蒸汽。該種蒸汽與燒結(jié)、焦化中產(chǎn)生的余熱資源相比,利用價(jià)值比較低。但是飽和蒸汽產(chǎn)生量大,但利用效率低,特別是在南方大部分冬季不采暖地區(qū)的鋼鐵廠。采用飽和蒸汽發(fā)電,不僅能夠提供電能,還可以充分利用飽和蒸汽,避免蒸汽的大量放散造成的浪費(fèi)。因此,可以預(yù)計(jì)該項(xiàng)發(fā)電技術(shù)在今后的市場前景很好,發(fā)展?jié)摿薮蟆?/p>

  3.3 熱水發(fā)電。高爐煉鐵過程中,可以產(chǎn)生大約1000度的爐渣,同時(shí)爐渣在沖渣箱內(nèi)由沖渣泵提供的高速水流急冷沖成水渣并?;?,這一過程能夠產(chǎn)生大量的低溫?zé)崴?,每小時(shí)的熱水量可以達(dá)到幾千噸,如果長期排放低溫水,不僅造成了能源的浪費(fèi),還會(huì)嚴(yán)重污染環(huán)境,帶來水資源流失等問題。

  但是高爐爐渣水的溫度低,流量大,應(yīng)用起來比較困難。所以現(xiàn)階段只有少數(shù)鋼鐵企業(yè)采用其來供暖,大部分企業(yè)都沒有充分利用高爐爐渣水。

  針對(duì)這種情況,目前認(rèn)為比較可行的應(yīng)用措施是利用有機(jī)工質(zhì)形成雙循環(huán),吸收排放的廢熱水的熱能,將有機(jī)工質(zhì)加熱成汽液兩相,直接進(jìn)入螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)或汽輪機(jī),驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電。

  從技術(shù)角度分析,高爐沖渣水發(fā)電已完全可行,國內(nèi)也有多家鋼鐵企業(yè)對(duì)此項(xiàng)目進(jìn)行了前期論證,目前尚未有實(shí)際應(yīng)用實(shí)例,但隨著企業(yè)對(duì)節(jié)能減排工作的日益重視以及該項(xiàng)技術(shù)相關(guān)細(xì)節(jié)的進(jìn)一步完善,它的發(fā)展應(yīng)用將只是一個(gè)時(shí)間的問題。

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