提高钢铁企业煤气综合利用降低煤气放散的探讨.pdf

Vol 30 No
冶金能源
Mar 2011
ENERGY FOR METALLURGICAL INDUSTRY
提高钢铁企业媒气综合利用降低煤气放散的探讨
李雨
(中治赛迪工程技术股份有限公司)
摘要针对钢铁企业出现的煤气放散现象,根据不同煤气的特点,探讨了副产煤气的利用
途径。并分析了通过煤气资源优化使用,充分发挥缓冲用户(装置)作用和先进的能源管理
与控制技术来降低煤气放散的可能
关键词煤气利用平衡放散
Investigation of improving comprehensive utilization of gas
and reducing gas discharging
Li Y
CISDI Engineering Co., Lte
Abstract Aiming at gas discharging in the iron and steel enterprises, depending on the characteristics
of gas, discussed the utilization of by-product of gas. And also analyzed the reducing gas discharging
through optimal usage of gas resources, giving full roles to buffer user(device )and advanced energy
management and control techniques
Keywords gas utilization balance discharging
钢铁工业是国民经济的基础产业,也是我国
能源资源消耗和污染排放的重点行业。2009年,
提高煤气综合利用率
全国钢铁工业能源消耗约占全国总能耗的1.1高炉煤气
16.1%、工业总能耗的23%。高炉、转炉煤气
高炉煤气发热量较低,燃烧温度亦较低,压
放散率分别达到6%和10%?。
力波动大,并且在钢铁企业内产生量大,是首先
伴随着炼焦、炼铁、炼钢的生产过程,副产放散的对象。蓄热式燃烧技术、燃气蒸汽联合循
的高炉煤气、转炉煤气、焦炉煤气是钢铁生产的环发电和富化等技术的研究和应用,为高炉煤气
主要燃料来源,约占钢铁企业能源总收入的的综合利用提供了很好的途径。
30%~40%。煤气是一种清洁燃料,也是难以储
(1)蓄热式燃烧技术
存的气体。充分有效地利用钢铁企业的副产煤
蓄热式燃烧技术是21世纪最具有发展潜力
气,提高煤气综合利用率,降低煤气大量放散现的节能、环保技术之ー。蓄热式加热炉通过蓄热
象,可以增加经济效益,减少对自然资源的需体回收烟气余热并将燃烧介质预热到较高温度
求,削减钢铁企业废气的排放量,改善企业对周(800~110,同时,在燃烧过程中通过燃烧
边环境的影响
介质的射流、卷吸烟气而实现高温贫氧燃烧,显
著降低燃烧过程中的NO2浓度。目前蓄热式燃烧
作为成熟技术在国内得到了广泛的应用2“4
收稿日期:2010-09-06
(2)燃气蒸汽联合循环发电(CCPP
李雨(1978-),土/工程师;40122重庆市渝北区。
高炉煤气、脱硫焦炉煤气混合,经煤气压缩
治金能源
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ENERGY FOR METALLURGICAL INDUSTRY
Mar.2011
机压缩,与燃烧室内的空气混合燃烧,生成高原料气。采用焦炉煤气制氢,只需按现有煤气处
温、高压的烟气,经燃气透平机膨胀做功,推动理工艺将其中的有害杂质去除,即可通过变压吸
然气透平带动压缩机和外部负荷高速旋转,从燃附等技术提取出满足工艺需要的高纯度(可达
气透平中排出的乏气引至余热锅炉,产生高温、99999%)的氢气。氢气现在主要应用在冷轧
高压蒸汽驱动汽轮机,与燃气透平一起带动发电保护气和连铸火焰切割机燃料。提纯氢气后,煤
机发电。
气的平均热值反而上升了约60%,这不仅大大
与常规锅炉发电机组相比,CPP热电转换减少了炉内因氢气直接燃烧使得大量蒸汽潜热被
效率提高近10个百分点,可达45%以上,发电烟气带走而造成的能量损失,还解决了锅炉尾部
成本大为降低,节能效果显著,并有较好的经济烟道因蒸汽分压过高而结露的问题。目前,我国
效益和环境效益。目前,CCP在国内多个钢铁用变压吸附方法从焦炉煤气中提氢技术已相当成
厂成功应用。
熟,在国内得到广泛应用。
CCPP有相当大的操作弹性(50%~110%
(2)焦炉煤气制甲醇
的范围),且CCPP的启动与停运也比较灵活,
焦炉煤气中含CH4约25%,通过适当的处
所以有缓冲煤气的能力,或者说对煤气量的波动理,可以转化成合成气,通过合成气可以生产甲
有相当的适应性。但另一方面,因CPP投资醇,与天然气和煤气化制甲醇相比,焦炉煤气制
高,运行效率高,エ厂要获取经济效益都会尽量甲醇生产成本较低。国内焦炉煤气制甲醇技术十
维持CCPP全负荷运行,CCPP的缓冲能力不能分成熟,普遍采用成熟的气相低压合成工艺。
很好的发挥,所以工厂在安排CCPP作缓冲用户
(3)焦炉煤气直接还原铁(DRI)
的同时,最好还有其它的煤气缓冲用户,如常规
焦炉煤气经过加氧热裂解,可将焦炉煤气中
锅炉等。
的甲烷热解成还原性气体H2和CO,这样焦炉
(3)高炉煤气富化技术
煤气中的主要成分就变成H2和CO,所占比例
高炉煤气有效燃烧成分主要为CO,约占约为70%和25%。它可以用于气基竖炉生产海
25%。若将高炉煤气脱除部分CO2和N2,使CO绵铁,可以大大降低炼焦煤和焦炭的消耗,是焦
集到60%~80%,热值就能达到7570~炉煤气综合利用的重要途径。DRI生产技术已经
10090k/m2,用这样的煤气来顶替焦炉煤气、混非常成熟,可以获得成倍高于焦炉煤气发电的经
合煤气或外购能源,如天然气、液化石油气、重济效益。目前我国直接还原铁产量仅占全国生铁
油等,将会产生巨大的经济效益。高炉煤气富产量的0.2%,推广焦炉煤气直接还原铁技术有
化,可以采用变压吸附技术或膜分离技术。
着广泛的市场前景。
使用高炉煤气富化技术要求钢铁企业高炉煤1.3转炉煤气
气剩余量来源可靠,且有煤气柜作富化装置运行
转炉煤气危险性大、热值不稳定,用户较
可靠性的保证。高炉煤气富化需要综合比较该厂少。同时随着控制和操作水平的提高,转炉煤气
其它燃料,如焦炉煤气、转炉煤气、混合煤气、吨钢回收量从原来的很低甚至不回收,到现在最
天然气或者重油价格,以及充分考虑装置运行的高可达120mt。转炉煤气的利用问题日渐突
电费及原料气高炉煤气的价格等信息,来确定富出。
化装置的可行性
(1)扩展转炉煤气用户
l.2焦炉煤气
转炉煤气回收后不加以使用,等于异地放
焦炉煤气产量相对稳定,各种参数波动小,散,因此还须扩展转炉煤气新用户。由于转炉煤
热值高,毒性小。前面述及的蓄热式燃烧技术不气热值介于高炉煤气和焦炉煤气之间,可以把原
仅大幅度降低了煤气消耗,而且省出了焦炉煤有的混合煤气用户改换转炉煤气用户。比如转炉
气,可为焦炉煤气深加工提供充足的原料。
煤气可用作石灰窑的燃料、板坯加热等。通过开
(1)焦炉煤气制氢

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