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钢铁工业中使用高炉煤气的七种方法

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钢铁工业中使用高炉煤气的七种方法

发布日期:2018-11-12 00:00 来源:http://www.debonere.com 点击:

     高炉煤气是无色、无味、有毒的易燃易爆气体,是钢铁工业中高炉炼铁过程中副产的一种低热值气体燃料,与转炉煤气、焦炉煤气相比,高炉煤气热值低,应用范围小,许多钢铁厂并没有充分利用,甚至大量放散,既浪费了能源,又污染了环境。

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    高炉煤气的产生量约为高炉鼓风风量的1.2~1.40倍。冶炼1吨生铁可产生高炉煤气15002000Nm³左右。高炉煤气发生量主要与鼓风量有关,与富氧和冶炼生铁品种也有关系,喷吹煤粉和烧结矿中的残碳量也会对高炉煤气的产生量有较大影响。


高炉煤气的典型组成 

1、高炉煤气的典型组成

 

    因高炉煤气中含CO量在30%以下,造成燃烧速度低、火焰长,因此高炉煤气的理论燃烧温度为1400~1500℃。高炉煤气中有大量N2和CO2,其主要可燃的成份为CO、H2和CH4(含量很少),故其发热值较低。一般冶炼制钢铁时,发热值为2850 kJ/m³~3220kJ/m³;冶炼铸造铁时,发热值为3550kJ/m³~4200kJ/m³。


    在钢铁工业用能结构中,煤炭约占70%左右,在煤炭的热能转换中有65.88%是以焦炭和煤粉形式参与冶炼生产的,另有34.12%的热能是以可燃气体(包括高炉煤气、转炉煤气、 焦炉煤气)形式出现。可燃气体的热能数值大,合理、科学、充分地利用对钢铁工业节能工作具有积极的作用。与转炉煤气、焦炉煤气相比,高炉煤气热值低,应用范围小,许多钢铁厂还没有充分利用,甚至大量放散,既浪费了能源,又污染了环境。

 

    为了充分利用富余的高炉煤气,一般情况是在燃煤动力锅炉中掺烧一部分或供小型混合煤气锅炉混烧,回收量都不是很大。对其进行综合利用,将成为一个重要发展趋势。下面介绍几种常见且实用的高炉煤气利用技术。

 

1、高炉热风炉 

    高炉热风炉是目前单一使用高炉煤气应用最广泛的工业炉,高炉热风炉凭借炉内耐火砖砌体热容量大所形成的高温环境,使单一高炉煤气能够稳定燃烧。如要获得更高的热风温度,需将高炉煤气和助燃空气预热后送入热风炉燃烧。

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2、蓄热式轧钢加热炉 

    蓄热式轧钢加热炉高温空气燃烧技术(HTAC)是将高炉煤气与助燃空气双预热到1000℃以上,使单一高炉煤气的理论燃烧温度达到2200℃以上。高炉煤气与助燃空气的预热是通过蓄热室得到的,与传统蓄热燃烧的区别在于蓄热材料耐高温、耐急冷急热,以获得高温;蓄热体比表面积大,换向周期短至不到1分钟,使蓄热体小型化;排烟温度低于150℃。蓄热室轧钢加热炉效率比常规加热炉提高30%以上,炉内呈贫氧燃烧气氛,钢坯氧化烧损少,有利于提高成材率,燃烧产物中NOx含量低,自动化程度高。

 

3、复热式炼焦炉 

    复热式炼焦炉直接使用高炉煤气为燃料,将高炉煤气和助燃空气通过蓄热室的格子砖预热到1000℃左右,然后进入燃烧室立火道燃烧,可使炭化室炉墙加热到1100℃以上。

 

4、与高热值气体掺混为混合燃气 

    高炉煤气可与焦炉煤气、天然气、液化石油气等混合为混合煤气,作为均热炉、加热炉、热处理炉等的燃料,并可由于烧结机点火,也可用于加热热轧的钢锭、预热钢水包等。高炉煤气与高热值气体掺烧是目前钢厂高炉煤气利用技术中除热风炉以外另一种重要的利用方法。

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煤气热值分析仪

5、高炉炉顶煤气差压发电技术 

    高炉炉顶煤气压力在大于0.08MPa时,采用压差发电技术(TRT)是可行的。由于压力在0.08MPa时,所发出的电量与设备自身消耗电量相等,故要求煤气压力要大于0.08MPa时才有收益。煤气压力越高,效益越大。因此建议炉顶煤气压力大于0.15MPa的高炉应当积极采用煤气压差发电技术。采用TRT装置,吨铁发电量在20~40kWh。如采取干法煤气除尘技术,可使发电量增加30%左右。总体上讲,TRT装置可回收高炉鼓风机所需能量的30%,经济效益可观,是炼铁工序重大节能项目。

 

6、高炉煤气燃气-蒸汽联合循环发电技术 

    采用高炉煤气燃气-蒸汽联合循环发电技术(CCPP),是目前国际上公认的最有价值的二次能源利用技术。CCPP技术气电转化率高,约在40%~50%(不对外供热时),比常规锅炉蒸汽发电多70%90%,节水约1/3;但对煤气质量要求高(如热值、压力、煤气量要稳定、含尘量小等)

 

    CCPP一般由高炉煤气供给系统、燃气轮机系统、余热锅炉系统、蒸汽轮机系统和发电机组系统组成。其工艺流程为:高炉煤气经除尘加压后进入燃气轮机燃烧器燃烧,而后进入燃气轮机启动涡轮机做功从而带动发电机发电。做完功后的烟气(温度约540℃,压力约5kPa~6kPa)进入余热锅炉生产中压或次高压蒸汽(通常参数为3。82MPa~5。9MPa450~550),并使蒸汽在汽轮机中继续作功发电,其抽汽或背压排汽用于供热和制冷。CCPP排烟中的CO2排放比常规火力电厂减少45%50%,没有飞灰和灰渣排放,SO2NOx排放都很低。


燃气蒸汽联合循环发电系统

   

   总之,高炉煤气燃气-蒸汽联合循环发电技术在高效、节能、环保方面均具有较大的优势,而且从发展眼光看,其具有广阔的发展前景。近年已开始被国内许多钢铁企业推广使用。

 

7、高炉煤气CO提纯技术 

    高炉煤气CO提纯技术是采用变压吸附的方式将高炉煤气中的主要可燃气体CO进行提纯,根据需要得到40%~99%CO产品气,该产品气可作为高热值燃烧气体,还原性气体,或者也可用于化工生产等。非常适用于高炉气存在放散情况的钢铁企业,也适合天然气、液化气等资源紧张地区的钢铁企业,可以帮助企业回收高炉煤气中的有效成分,实现节能减排,低碳炼铁。

 

    除了将高炉煤气与转炉煤气、焦炉煤气或其他高热值燃气按不同比例进行混合使用,提高其热值,以满足钢铁工业各种炉窑温度、洁净度、燃烧速度、燃烧形态等方面的要求外。蓄热式燃烧技术的推广,提高了高炉煤气的使用范围,可替代出部分焦炉煤气,使高炉煤气得到了更高效利用。高炉煤气用于发电是近年增长最快利用途径,钢铁企业应充分回收和高效利用高炉煤气,从而实现高炉煤气的零排放,向企业少购电或不外购电方向发展。高炉气中的CO也可以提取出来,用作碳一化工的原料,合成许多重要的化工产品,也是是潜力很大的一个高炉煤气综合利用方向。


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