冶金業(yè)高爐煤氣運(yùn)用論文

冶金業(yè)高爐煤氣運(yùn)用論文冶金業(yè)高爐煤氣運(yùn)用論文1高爐煤氣的特點(diǎn)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(diǎn)是含塵量大、不易著火、燃燒不穩(wěn)定、值低,一般為3000~3800kJ/m3（見表1）,產(chǎn)出波動(dòng)大,尤其是高爐休風(fēng)或發(fā)生待料的時(shí)候。高爐煤氣的主要用戶是高爐風(fēng)爐、焦?fàn)t、電站鍋爐以及燃用高焦混合煤氣的軋鋼加爐等。由于高爐煤氣的值較低,一般公司在煤氣平衡不好時(shí)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(gè)公司煤氣平衡措施和水平的標(biāo)志[1]。表2為近幾年我國重點(diǎn)統(tǒng)計(jì)鋼鐵公司副產(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(yīng)用高爐煤氣因值低、含塵含水量大、壓力波動(dòng)大等因素在鋼鐵公司中難以適應(yīng)生產(chǎn)需要,大部分鋼鐵廠除高爐風(fēng)爐、焦?fàn)t等用戶使用外,剩余的大量煤氣被白白地放散掉,但在先進(jìn)鋼鐵公司,高爐煤氣除滿足生產(chǎn)設(shè)備的加外,很大一部分用于發(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,2022年寶鋼高爐煤氣有60.89%用于各種工業(yè)爐窯加,35.00%用于電站鍋爐發(fā)電,放散率僅為0.13%,遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于全國平均水平。日本新日鐵高爐煤氣43%用于各種工業(yè)爐窯加,57%用于發(fā)電；焦?fàn)t煤氣80%用于工業(yè)爐窯加,20%用于發(fā)電；轉(zhuǎn)爐煤氣64%用于工業(yè)爐窯加,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(shù)、燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組和高溫蓄式燃燒技術(shù)的研制成功并在鋼鐵公司中的廣泛應(yīng)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(tái)大容量單燒低值高爐煤氣的燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)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聯(lián)合公司的煤氣平衡問題,而且對環(huán)境保護(hù)起到了積極的作用。2.1純燒高爐煤氣鍋爐發(fā)電技術(shù)鍋爐燃燒高爐煤氣,是鋼鐵公司中利用大量低值高爐煤氣進(jìn)行發(fā)電的一項(xiàng)新技術(shù),在不影響鍋爐安全運(yùn)行的情況下,可通過調(diào)整發(fā)電負(fù)荷來增減高爐煤氣的使用量,既有效地利用了高爐煤氣資源,作為緩沖用戶又能及時(shí)地調(diào)整煤氣管網(wǎng)的壓力波動(dòng)。首鋼應(yīng)用燒純高爐煤氣鍋爐發(fā)電技術(shù)以來,每年生產(chǎn)蒸汽57.6×104t,發(fā)電4320×104kWh,節(jié)約17.6×104t標(biāo)準(zhǔn)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、無錫鍋爐廠生產(chǎn)此類鍋爐,有130~220t/h高溫高壓電站鍋爐機(jī)組。此技術(shù)已在鞍鋼、馬鋼、武鋼、沙鋼、梅鋼、安鋼等公司廣泛使用。2.2燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)發(fā)電燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電（CCPP）其工作原理是除塵后的低值煤氣（高爐煤氣）與空氣混合后在汽輪機(jī)的燃燒室燃燒,產(chǎn)生高溫高壓氣體推動(dòng)透平機(jī)組做功、發(fā)電；高溫氣體再進(jìn)入余鍋爐產(chǎn)生蒸汽,推動(dòng)蒸汽輪機(jī)做功、發(fā)電。另外,富余的轉(zhuǎn)爐煤氣、焦?fàn)t煤氣也可供低值煤氣電聯(lián)供發(fā)電,進(jìn)行綜合利用,以提高發(fā)電效率。該技術(shù)是當(dāng)前世界上電轉(zhuǎn)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給系統(tǒng)、燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)、余鍋爐系統(tǒng)、蒸汽輪機(jī)系統(tǒng)和發(fā)電機(jī)組系統(tǒng)組成,與常規(guī)鍋爐發(fā)電機(jī)組相比,CCPP電轉(zhuǎn)換效率提高近10個(gè)百分點(diǎn),可達(dá)45%以上（見表4）,使發(fā)電成本大為降低,具有顯著的.節(jié)能效果、較好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。目前在寶鋼、通鋼、濟(jì)鋼都已投入生產(chǎn),鞍鋼的CCPP也正在建設(shè),預(yù)計(jì)2022年可投入使用。2.3高溫蓄室燃燒技術(shù)（HTAC）高溫空氣蓄燃燒技術(shù)（HTAC）是一項(xiàng)全新的燃燒技術(shù),亦稱為無焰燃燒技術(shù),具有高效煙氣回收和高溫預(yù)空氣及節(jié)能效果十分明顯等多重優(yōu)越性。它的特征是煙氣量被最大限度地回收,實(shí)現(xiàn)了超高溫（助燃空氣被預(yù)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(xué)能的高效利用和燃燒產(chǎn)物的低NOx排放。它從根本上提高了加爐的能源利用率（效率提高了85%）,既減少了鋼鐵公司富余高爐煤氣的放散,又節(jié)約了能源,是滿足當(dāng)前資源和環(huán)境要求的先進(jìn)技術(shù)。近幾年,蓄式火焰爐發(fā)展迅猛,我國已經(jīng)建成、投產(chǎn)或正在新建的蓄式火焰爐已達(dá)200多座。3提高高爐煤氣利用的措施低值高爐煤氣的特點(diǎn)是可燃成分低,燃燒不穩(wěn)定,燃燒溫度低,煙氣量大?；鹧娣€(wěn)定直接關(guān)系到燃燒的安全性,對低值煤氣一般都采用穩(wěn)定強(qiáng)化燃燒的措施,如富化高爐煤氣或采用換器對高爐煤氣和助燃空氣雙預(yù)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風(fēng)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,高爐煤氣的值已降到3300kJ/m3以下[4],顯然,如果不采取其它附加措施,用此高爐煤氣獲得高風(fēng)溫是不大可能的。為了獲得高風(fēng)溫,國內(nèi)外基本上采用富化高爐煤氣的辦法,即摻燒一部分高值煤氣（如焦?fàn)t煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣等）以獲得高風(fēng)溫。寶鋼2#高爐摻燒轉(zhuǎn)爐煤氣、鞍鋼部分高爐摻燒焦?fàn)t煤氣均以獲得高風(fēng)溫來滿足生產(chǎn)。3.2采取雙預(yù),提高高爐煤氣利用率在高爐煤氣不被預(yù)的條件下,很難滿足工業(yè)加要求,因而大量的高爐煤氣因無法使用被放散。如果對這些低值煤氣及其助燃空氣進(jìn)行預(yù),完全可以滿足工業(yè)加的高溫要求,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(kuò)大了低值煤氣的應(yīng)用范圍[5]。耗能設(shè)備（如加爐、處理爐等）的燃料利用系數(shù)指的是遺留于爐內(nèi)的量（有效與爐子損失的和）與供給爐子的燃料燃燒量之比,或在工設(shè)備中,物料得到的有效能和設(shè)備的損失之和與燃料的燃燒之比叫做燃料的利用系數(shù)[6]?？梢?燃料和空氣預(yù),能夠提高燃料利用系數(shù),如果回收利用高溫?zé)煔膺M(jìn)行空氣和高爐煤氣預(yù),則可提高高爐煤氣的利用系數(shù),使低值高爐煤氣得到更為廣泛的應(yīng)用。4結(jié)論（1）高爐煤氣是清潔的氣體燃料,在先進(jìn)鋼鐵公司全部被回收再利用,提高高爐煤氣利用率,優(yōu)化鋼鐵廠能源結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)鋼鐵公司煤氣的零排放是節(jié)能的方向之一。（2）高爐煤氣除作為加燃料供鋼鐵廠使用外,還能用于發(fā)電等其它用途,利用好這部分副產(chǎn)能源不僅能降低公司的能源消耗,還將改善鋼鐵公司對周邊環(huán)境的污染。（3）通過高爐煤氣富化及助燃空氣、煤氣雙預(yù)等手段能夠提高高爐煤氣的利用效率,g服高爐煤氣值低、燃燒困難等問題,增加高爐煤氣用量,減少高爐煤氣放散?！疽苯饦I(yè)高爐煤氣運(yùn)用論文】