冶金業(yè)高爐煤氣運用論文.doc

冶金業(yè)高爐煤氣運用論文冶金業(yè)高爐煤氣運用論文1高爐煤氣的特點高爐煤氣是高爐煉鐵的副產(chǎn)品,煤氣成分以N2、CO2和CO為主,其特點是含塵量大、不易著火、燃燒不穩(wěn)定、熱值低,一般為3000~3800kJ/m3(見表1),產(chǎn)出波動大,尤其是高爐休風或發(fā)生待料的時候高爐煤氣的主要用戶是高爐熱風爐、焦爐、電站鍋爐以及燃用高焦混合煤氣的軋鋼加熱爐等由于高爐煤氣的熱值較低,一般企業(yè)在煤氣平衡不好時首先選擇放散高爐煤氣,因此高爐煤氣放散率一般作為衡量一個企業(yè)煤氣平衡措施和程度的標志[1]表2為近幾年我國重點統(tǒng)計鋼鐵企業(yè)副產(chǎn)煤氣利用情況[2],由于煉鐵產(chǎn)能的增加,高爐煤氣產(chǎn)量逐年增多,高爐煤氣利用情況不容樂觀2高爐煤氣在鋼鐵廠的應用高爐煤氣因熱值低、含塵含水量大、壓力波動大等因素在鋼鐵企業(yè)中難以適應消費需要,大局部鋼鐵廠除高爐熱風爐、焦爐等用戶使用外,剩余的大量煤氣被白白地放散掉,但在先進鋼鐵企業(yè),高爐煤氣除滿足消費設備的加熱外,很大一局部用于發(fā)電或產(chǎn)生蒸汽表3為近幾年我國寶鋼高爐煤氣的利用情況,可以看出,高爐煤氣放散逐年減少,2023年寶鋼高爐煤氣有60.89%用于各種工業(yè)爐窯加熱,35.00%用于電站鍋爐發(fā)電,放散率僅為0.13%,遠遠低于全國平均程度。

新日鐵高爐煤氣43%用于各種工業(yè)爐窯加熱,57%用于發(fā)電;焦爐煤氣80%用于工業(yè)爐窯加熱,20%用于發(fā)電;轉爐煤氣64%用于工業(yè)爐窯加熱,36%用于發(fā)電放散均為零,煤氣再利用率約為100%[3]燒純高爐煤氣鍋爐發(fā)電技術、燃氣-蒸汽結合循環(huán)發(fā)電機組和高溫蓄熱式燃燒技術的研制成功并在鋼鐵企業(yè)中的廣泛應用,為高爐煤氣的有效利用提供了很好的途徑如作為世界首臺大容量單燒低熱值高爐煤氣的燃氣-蒸汽結合循環(huán)機組在寶鋼的建成,使寶鋼每年被放散約20余億m3高爐煤氣得到有效利用,不僅解決了大型鋼鐵結合企業(yè)的煤氣平衡問題,而且對環(huán)境保護起到了積極的作用2.1純燒高爐煤氣鍋爐發(fā)電技術鍋爐燃燒高爐煤氣,是鋼鐵企業(yè)中利用大量低熱值高爐煤氣進展發(fā)電的一項新技術,在不影響鍋爐平安運行的情況下,可通過調(diào)整發(fā)電負荷來增減高爐煤氣的使用量,既有效地利用了高爐煤氣資,作為緩沖用戶又能及時地調(diào)整煤氣管網(wǎng)的壓力波動首鋼應用燒純高爐煤氣鍋爐發(fā)電技術以來,每年消費蒸汽57.6×104t,發(fā)電4320×104kWh,節(jié)約17.6×104t標準煤,綜合年效益在4000萬元以上目前,國內(nèi)主要有杭州鍋爐廠、江西鍋爐廠、無錫鍋爐廠消費此類鍋爐,有130~220t/h高溫高壓電站鍋爐機組。

此技術已在鞍鋼、馬鋼、武鋼、沙鋼、梅鋼、安鋼等企業(yè)廣泛使用2.2燃氣蒸汽結合循環(huán)發(fā)電燃氣-蒸汽結合循環(huán)發(fā)電(CCPP)其工作原理是除塵后的低熱值煤氣(高爐煤氣)與空氣混合后在汽輪機的燃燒室燃燒,產(chǎn)生高溫高壓氣體推動透平機組做功、發(fā)電;高溫氣體再進入余熱鍋爐產(chǎn)生蒸汽,推動蒸汽輪機做功、發(fā)電另外,充裕的轉爐煤氣、焦爐煤氣也可供低熱值煤氣熱電聯(lián)供發(fā)電,進展綜合利用,以進步發(fā)電效率該技術是當前世界上熱電轉換效率較高的用于鋼鐵行業(yè)副產(chǎn)煤氣發(fā)電的系統(tǒng),一般由高爐煤氣或混合煤氣供應系統(tǒng)、燃氣輪機系統(tǒng)、余熱鍋爐系統(tǒng)、蒸汽輪機系統(tǒng)和發(fā)電機組系統(tǒng)組成,與常規(guī)鍋爐發(fā)電機組相比,CCPP熱電轉換效率進步近10個百分點,可達45%以上(見表4),使發(fā)電本錢大為降低,具有顯著的節(jié)能效果、較好的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益目前在寶鋼、通鋼、濟鋼都已投入消費,鞍鋼的CCPP也正在建立,預計2023年可投入使用2.3高溫蓄熱室燃燒技術(HTAC)高溫空氣蓄熱燃燒技術(HTAC)是一項全新的燃燒技術,亦稱為無焰燃燒技術,具有高效煙氣回收和高溫預熱空氣及節(jié)能效果十清楚顯等多重優(yōu)越性它的特征是煙氣熱量被最大限度地回收,實現(xiàn)了超高溫(助燃空氣被預熱到1000℃以上)、超貧氧濃度(燃料在低氧濃度)下燃燒,做到了燃料化學能的高效利用和燃燒產(chǎn)物的低NOx排放。

它從根本上進步了加熱爐的.能利用率(熱效率進步了85%),既減少了鋼鐵企業(yè)充裕高爐煤氣的放散,又節(jié)約了能,是滿足當前資和環(huán)境要求的先進技術近幾年,蓄熱式火焰爐開展迅猛,我國已經(jīng)建成、投產(chǎn)或正在新建的蓄熱式火焰爐已達200多座3進步高爐煤氣利用的措施低熱值高爐煤氣的特點是可燃成分低,燃燒不穩(wěn)定,燃燒溫度低,煙氣量大火焰穩(wěn)定直接關系到燃燒的平安性,對低熱值煤氣一般都采用穩(wěn)定強化燃燒的措施,如富化高爐煤氣或采用換熱器對高爐煤氣和助燃空氣雙預熱等3.1富化高爐煤氣煉鐵過程中產(chǎn)生的大量高爐煤氣也作為高爐熱風爐的燃料使用,一般占到煤氣產(chǎn)量的40%左右然而,隨著高爐入爐焦比的降低,高爐煤氣的熱值已降到3300kJ/m3以下[4],顯然,假如不采取其它附加措施,用此高爐煤氣獲得高風溫是不大可能的為了獲得高風溫,國內(nèi)外根本上采用富化高爐煤氣的方法,即摻燒一局部高熱值煤氣(如焦爐煤氣、轉爐煤氣等)以獲得高風溫寶鋼2#高爐摻燒轉爐煤氣、鞍鋼局部高爐摻燒焦爐煤氣均以獲得高風溫來滿足消費3.2采取雙預熱,進步高爐煤氣利用率在高爐煤氣不被預熱的條件下,很難滿足工業(yè)加熱要求,因此大量的高爐煤氣因無法使用被放散假如對這些低熱值煤氣及其助燃空氣進展預熱,完全可以滿足工業(yè)加熱的高溫要求,這不僅可以節(jié)約大量的燃料,而且可以減少對大氣環(huán)境的污染,擴大了低熱值煤氣的應用范圍[5]。

耗能設備(如加熱爐、熱處理爐等)的燃料利用系數(shù)指的是遺留于爐內(nèi)的熱量(有效熱與爐子熱損失的和)與供應爐子的燃料燃燒熱量之比,或在熱工設備中,物料得到的有效能和設備的熱損失之和與燃料的燃燒熱之比叫做燃料的利用系數(shù)[6]可見,燃料和空氣預熱,可以進步燃料利用系數(shù),假如回收利用高溫煙氣進展空氣和高爐煤氣預熱,那么可進步高爐煤氣的利用系數(shù),使低熱值高爐煤氣得到更為廣泛的應用4結論(1)高爐煤氣是清潔的氣體燃料,在先進鋼鐵企業(yè)全部被回收再利用,進步高爐煤氣利用率,優(yōu)化鋼鐵廠能構造,實現(xiàn)鋼鐵企業(yè)煤氣的零排放是節(jié)能的方向之一2)高爐煤氣除作為加熱燃料供鋼鐵廠使用外,還能用于發(fā)電等其它用處,利用好這局部副產(chǎn)能不僅能降低企業(yè)的能消耗,還將改善鋼鐵企業(yè)對周邊環(huán)境的污染3)通過高爐煤氣富化及助燃空氣、煤氣雙預熱等手段可以進步高爐煤氣的利用效率,克制高爐煤氣熱值低、燃燒困難等問題,增加高爐煤氣用量,減少高爐煤氣放散第 6 頁 共 6 頁。