钢铁企业煤气资源的利用途径.pdf

Vol 34 Ne
冶金能源
May.2015
ENERGY FOR METALLURGICAL INDUSTRY
钢铁企业煤气资源的利用途径
胡建江谢国威
(中钢集团鞍山热能研究院有限公司)
摘要钢铁企业副产煤气资源约占企业耗能总量的40%,合理利用煤气资源不仅可以提高
煤气利用效率,减少污染排放,还可以节约能源成本。针对钢铁企业的实际情况,分析了副
产煤气合理利用的途径,并提出了一些建议。
关键词钢铁企业高炉煤气焦炉煤气转炉煤气利用
Analysis of reasonable utilization of gas resources
in iron and steel enterprises
Hu Jianjiang Xie Guowei
(Sinosteel Anshan Research Institute of Thermo-energy Co, Ltd.
Abstract By -product gas resources account for 40% about the total energy consumption in iron and
steel enterprises reasonable utilization of a ures not ly to improe the utilization efficieney, to
reduce environmental pollution, but also to save energy cost. According to actual situation of iron an
steel enterprises, reasonable utilization ways of by-product gas were analyzed, and some suggestions
were put forward
Keywords iron and steel enterprise BFG COG LDG utilization
钢铁企业副产煤气资源主要包括高炉煤气旽钢可产生80~-100m3,是一种发热值较高的煤
( Blast Furnace Gas,简称BFG)、焦炉煤气气。钢铁企业耗能约占全国工业总能耗12%
( Coke Oven Gas,简称COCG)和转炉煤气钢铁企业的副产煤气约占企业耗能总量的
( Lindz- Donawitz Gas,简称LDC),由于产生工40%2],钢铁企业副产煤气的利用水平,关系
艺不同,这三种煤气的成分和发热值存在很大差着企业能源利用水平和能耗水平。副产煤气是钢
异山。BFG是铁矿石和焦炭在高炉中发生还原铁企业能源收入的重要部分,对企业能源系统的
反应时产生的,主要成分是CO、N2,发热值为平衡和调节起着重要的作用,煤气资源的回收
3000~3800kJ/m3,平均吨铁可产生1400~合理利用对于钢铁企业和整个工业领域的节能
800m3,是一种低发热值媟气。COC是炼焦煤减排具有非常重要的意义?。
在焦炉中隔离空气状态下干馏产生的,主要成分1高炉煤气合理利用
是H2、CH4,发热值为16000~19300kJ/m3,吨
焦可产生400~450m3,是一种高发热值煤气。
高炉煤气是高炉炼铁的副产品,可燃成分少
LDC是转炉炼钢发生氧化反应时产生的,主要约有30%,不可燃成分N2占51%~55%4,钢
成分是CO、CO2,发热值为7500~8000/m3,铁企业高炉煤气利用率低的原因是煤气中惰性气
体含量高、发热量低、燃烧温度低、燃烧稳定性
收稿日期:2014-10-28
差。表1是高炉煤气的组成和发热值。
胡建江(1980-),工程师;114044辽宁省鞍山市。
冶金能源
ENERGY FOR METALLURGICAL INDUSTRY
May.2015
表1BFG的组成(%)和发热值(kI/m3)
C_H
其它
发热值
l.4~3.00.1~0.5
20~26
l4~20
5l~55
0.1~0.3
灰
3000~3800
高炉煤气主要用户是高炉热风炉、焦炉、蒸量的提高相当于减少可燃混合物中的惰性气体,
汽锅炉,以及单独或与焦炉煤气混合后用于轧钢氧化剂中含氧量越高,火焰的传播速度越大。所
加热炉和钢包烘烤器等。主要利用途径有以以,高炉煤气采用富氧空气或纯氧燃烧,可提高
下几种。
燃烧强度、稳定燃烧过程
(1)燃气一蒸汽联合循环发电(CCPP)
(5)组合式燃烧
燃气一蒸汽联合循环发电的工作原理:除尘
组合式加热炉是针对钢铁企业高热值煤气用
后的高炉煤气与空气混合后在汽轮机的燃烧室燃量不足、低热值煤气过剰的现象,开发的一种组
烧,产生高温高压气体推动透平机组做功、发合式炉型结构,采用常规燃烧和蓄热燃烧相结合
电;高温气体再进入余热锅炉产生蒸汽,推动蒸的供热方式,在加热炉的预热段和均热段采用燃
汽轮机做功、发电。此技术用于钢铁企业副产煤烧高热值煤气的常规式燃烧技术,在炉子的加热
气发电系统的热电转换效率较高,系统一般由高段采用燃烧高炉煤气的蓄热式燃烧技术。加热炉
炉煤气或混合煤气供给系统、燃气轮机系统、余采用组合式加热技术后,在温度控制上可采取多
热锅炉系统、蒸汽轮机系统和发电机组系统组点供热、多段控制、分散换向的控制技术,不仅
成。与常规锅炉发电机组相比,燃气一蒸汽联合能满足钢坯要求的加热温度,而且炉温控制的准
循环发电的热电转换效率提高10%左右,可达确性也有显著提高。
45%以上,发电成本大为降低,具有显著的节能
(6)化工合成气
效果,较好的经济效和环境效益
采用高效的分离技术将高炉煤气进行分离提
(2)高温空气蓄热燃烧(HTAC)
纯后,将其中有效的CO和H2用于化工合成氨
高温空气蓄热燃烧技术,又叫无焰燃烧技甲醇、乙二醇等,不仅能提高高炉煤气的利用效
术,具有高效烟气回收、高温预热空气等多个优率,显著减少CO2的排放,还能为国内氨、甲
点。其特征是最大限度地回收烟气热量,实现超醇、乙二醇等化工合成成本的降低提供强有力的
高温(助燃空气被预热到1000℃以上)、超贫氧保证。
浓度(燃料在低氧浓度)燃烧,实现高炉煤气
的高效利用和燃烧产物低NO、排放的目的。热
2.焦炉媟气合理利用
效率可提高85%,既减少钢铁企业高炉煤气的
焦炉煤气是炼焦过程的副产物,可燃成分含
放散,又节约能源,是满足当前资源和环境要求大量的H2、CH4?。炼焦煤在干馏初期先释放
的先进技术。
出水蒸气及吸附在煤粒表面的CO2、CO、CH4、
3)煤气、空气双预热
N2等气体;在200℃以上时,煤中短侧链开始分
高炉煤气不预热的条件下,很难满足工业加解形成CO2和CO,此时煤气发热值、产率都不
热要求,导致高炉煤气大量放散。若利用高炉煤高;从400℃左右开始,煤气析出量急剧增加;
气燃烧的烟气对高炉煤气、助燃空气进行预热,在500~550℃时,逸出气体中CH4含量达到
完全可以满足工业加热的高温要求,这不仅可以45%~55%,H2含量为11%~20%,此时煤气
节约大量的燃料,而且可以减少对大气环境的污发热值很高;在550~750℃时,从半焦中析出
染,扩大高炉煤气的应用范围的。
大量气体,逸出量约占煤气总生成