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【钢铁知识】钢铁冶金节能典型方法技术介绍

发布时间:2015-12-14

  【钢铁知识】钢铁冶金节能典型方法技术介绍

  一、高炉炉顶煤气余压回收发电技术

  高炉炉顶煤气余压回收发电技术是利用高炉炉顶煤气中的余压能及热能经透平膨胀做功来驱动发电机发电的一项技术。所用的透平装置TRT(Blast Furnace Top-pressure RecoveryTurbine Unit国际上简称为T R T)是利用炉顶煤气压力回收炼铁生产过程中的二次能源,是不消耗燃料,无污染的经济的发电设备。现代高炉炉顶压力达0.15到0.25兆帕,炉顶煤气中存在大量势能。TRT就是利用炉顶煤气剩余压力使气体在透平内膨胀做功,推动透平转动,带动发电机发电。这种发电方式既不消耗任何燃料,也不产生环境污染,发电成本又低是高炉冶炼工序的重大节能项目,经济效益十分显著。此技术在国外非常普及,国内正在逐步推广。TRT发电不消耗任何燃料就回收大量电力,根据炉顶压力不同每吨铁可发电20-40Kwh,如果高炉煤气采用干法除尘发电量可增加30%左右。一般炉子越大,炉顶压力越高,投资回收期越短。

  根据高炉炉顶煤气除尘方式的不同,TRT流程技术有干湿之分,使用水来降低高炉炉顶煤气温度和除尘并设置TRT装置的工艺称为湿法TRT,而高炉炉顶煤气采用干式除尘并设置TRT装置的工艺为干式TRT。

  提高TRT发电量的主要措施:

  一、积极采用高炉煤气干法除尘技术装备;

  二、提高高炉煤气压力,减少煤气从炉顶到透平机的压力损失;

  三、保持高炉煤气稳定地以最大发生量供给透平机;

  四、调整好TRT入口的静叶角度;

  五、合理优化TRT工艺参数技术。

  未来发展趋势:TRT 发电设备的高功率化

  对于TRT 发电设备高功率化,现在占TRT发电设备主流的湿式TRT 发电系统,目前已由离心透平向轴流透平转化;由高炉尾气的部分回收系统向全量回收系统的系统改良;控制方式由调速阀控制改为静叶可调机构控制等。通过这些改善措施,产品已基本达到了成熟的阶段。干式TRT 发电系统被看作是TRT 发电设备高功率化的本命(最优先候选系统),从湿式发电系统的开发经历数年已迈出了实用化的第一步。但是,因为受TRT 干式发电系统关键技术的有关干式除尘系统的设置、运用等各类技术问题(炉况异常时的温度控制、气体温度降低造成结露的防治对策、防腐对策、除尘器的长寿命化等)的阻碍,产品在设备中的应用仍处于踏步状态。今后TRT 发电设备的高功率化,首先取决于干式除尘系统运用的稳定化(一部分也涉及到高炉作业自身的稳定性)。可以说,对于TRT 发电系统的高功率化来讲,其最大的课题就是解决有关干式除尘系统的诸问题。

  二、干法熄焦技术

  干法熄焦技术(Coke Dry Quenching)是相对于用水熄灭炽热红焦的湿法熄焦而言的,简称“干熄焦”。它是回收红热焦显热、改善操作环境的一项先进工艺技术,有利于提高焦炭质量,降低焦化工序能耗和改善大气环境质量。

  干熄焦技术的基本原理是:利用冷的惰性气体(如氮气或氩气等)或燃烧后的废气,在干熄炉中与炽热红焦换热从而冷却红焦,吸收了红焦热量的惰性气体将热量传给干熄焦锅炉产生蒸汽,被冷却的惰性气体再有循环风机鼓入干熄炉冷却红焦。干熄焦锅炉产生的中压蒸汽(或高压)蒸汽或并入厂内蒸汽管网或送去发电。

  干熄焦自身能耗约为29Kh/t焦,而湿熄焦约为29Kh/t焦。干熄焦自身能耗虽高,但回收红焦显热。出炉的红焦显热月占焦炉能耗的35-40%,这部分能量相当于炼焦煤能量的5%,若将其回收和利用,不仅可起到节能降耗的作用,同时还将大大降低冶金产品成本。采用干熄焦可回收80%的红焦显热,平均每熄一顿焦炭可回收3.9Mp、4500C的蒸汽0.45-0.6吨。若将这些干熄焦产生的蒸汽用来发电,采用全凝机组时,平均每熄一顿红焦,净发电95-110Kwh。扣除干熄焦自身的能量消耗,包括低压蒸汽、氮气、电力、纯水等,采用干熄焦平均降低炼焦能耗40kgce/t焦左右。

  国外某公司曾对钢铁企业炼铁系统所用节能措施进行分析,结果表明:干熄焦节能占总节能量的50%,可见干熄焦技术在炼铁厂的节能减排中的重要作用。

  目前干熄焦技术是国外应用较广泛的一项技术。2004年采用我国干熄焦技术与设备的马钢和通钢干熄焦示范装置顺利投产,标志着我国实现了干熄焦技术与设备的国产化,以后又实现和大型化和系列化。现在我国可以设计建设50-200t/h各种规模的干熄焦装置。截止2008年底,我国投产的干熄焦装置共69套,有6103万吨年焦炭生产能力配置了干熄焦装置,占我国焦产量3.18亿吨的15.8%,占我国2008年钢铁工业耗焦总量27000万吨的22.6%。每年至少可少用1200万吨强粘结性煤。我国在建和已近投产的干熄焦装置128套,已近和正在为12462万吨焦炭生产能力配置干熄焦装置,占我国焦产量的32.3%。

  干熄焦的设备投资大事一个不能忽视的问题,但是就其环保节能及产品的质量来说是非常可取的,我从在鞍山钢铁公司的实习中深有体会,采用干熄焦技术大大减少了污染气体的排放,改善了工人作业环境,其次虽然其设备投资达到4亿,但其在两年内就将其成本收回,据现场师傅讲,如将加热的蒸汽外卖的话,每天可收入20多万,将其用来发电可节约很多的能源。

  三、煤调湿技术

  煤调湿技术(Coal Moisture Control简称CMC)是“装炉煤水分控制工艺”的简称,是在干燥煤炼焦工艺(将湿煤在炉外预先脱水干燥至水分含量6%以下,再转炉炼焦工艺)的基础上发展来的一种通过加热来降低并稳定、控制转炉煤水分的一种炼焦用煤的预处理技术。其核心是不管原料的水分是多少,装入炉内的煤的水分要控制在5%~6%的范围内。

  煤调湿技术的特点:①采用煤调湿技术,煤料含水量每降低1%,炼焦耗热量就降低62.0MJ/t(干煤)。当煤料水分从11%下降到6%的时候,炼焦耗热量节约310MJ/t(干煤)。②装炉煤水分的降低,使装炉煤堆密度提高,干馏时间短,因此,焦炉生产能力可提高5%~11%,改善焦炭质量,其DI可提高1%~1.5%,焦炭反应后强度CSR提高1%~3%。③在保证焦炭质量不变的情况下,可多配弱粘结煤8%~10%④煤料水分的降低可减少1/3的剩余氨水量,减轻了废水处理装置的生产负荷。⑤采用焦炉烟道气进行煤调湿,减少温室效应平均每吨入炉煤可减少约35.8的CO2的排放量。⑥煤料水分的稳定可保持焦炉操作的稳定,有利于延长焦炉寿命。

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