钢铁行业中煤气的综合利用及余热回收
2016-02-16 04:31:43   来源： ()　   评论：0 点击：

　　北极星节能环保网讯：21世纪，随着中国国民经济的高速增长和工业化进程了加速，钢铁行业的持续发展受到高度关注。矿石资源、水资源等钢铁相关资源的短缺以及保护环境的要求成为制约钢铁工业发展的重要因素。因此冶炼过程中提高各个工序的循环使用率，是减少污染、降低能耗，实现绿色可持续发展的重要举措，对于钢铁行业的进步具有重要意义。

　　目前，随着连铸和薄板坯连铸机及近终型薄带装置的大量运行，轧钢部分将大大减少煤气的使用量，钢铁联合企业的剩余煤气将会越来越多。同时由于，钢铁行业工艺流程长、工序多，且都以高温冶炼为主，所以生产过程中产生大量的余热，成为冶炼钢铁的副产品之一。综合利用剩余煤气、高效回收利用余热是钢铁行业实现资源循环利用的重要举措。

　　1 钢铁行业中煤气资源特质

　　在钢铁行业中副产煤气主要包括：转炉煤气、高炉煤气和焦炉煤气，其中高炉和焦炉煤气是煤气中主要部分。煤气燃料和其他种类燃料比起来有很大优势，因此综合利用煤气资源具有较大前景。

　　首先，煤气燃料与固体燃料相比，能够很好的与空气混合，能保证在最小过剩空气系数下充分燃烧，物理、化学热损失均很小;其次，煤气燃料的燃烧转置简单灵活，能够最大限度保证工艺要求和热工制度;最后，煤气资源运输方便、且燃烧容易控制，热效率很高，在企业生产中深受欢迎。

　　2 煤气资源的综合回收利用措施

　　2.1 充分利用富余煤气

　　目前国内钢铁行业的能源消耗率要高于国际先进钢铁行业，造成这种现象的一个重要原因就是大量的富余煤气被放散，未加以利用。高炉煤气回收后可以用于锅炉发电、燃气蒸汽联合循环发电;焦炉煤气回收后可以生产焦炉直接还原铁、生产甲醇、氨等;转炉煤气回收可以用于供应热轧、冷轧车间使用、用于炼钢烤包等。国内宝钢、鞍钢等已经实现煤气零排放，但是大部分钢铁企业仍然有较大幅度煤气放散，合理优化煤气资源利用、实现煤气零排放是发展循环经济、挺高竞争力水平的重要措施。

　　2.2 合理分配煤气资源

　　不同钢铁企业由于受到煤种配比、原料结构的影响等，三种类型的煤气所占比例各不相同，但是根据煤气种类和工艺划分，合理利用煤气资源大体需要按照以下原则：

　　2.2.1 高炉煤气应该首先考虑供给高炉热风炉、轧钢、焦炉等用户，其中焦化工序尽量考虑以高炉煤气代替焦炉煤气，实现以高炉煤气为主，焦炉煤气为辅的格局。

　　2.2.2 结合焦炉煤气参数波动小，热值高，毒性小等特点，主要考虑将其用在热值需求较高的设备上，如烧结点火炉等，同时可以与其他煤气配合供给轧钢。

　　2.2.3 转炉煤气首先选择炼钢工序自用，比如混铁炉的保温、合金烘烤、连铸中间包烘烤等等，然后可以考虑供给低压锅炉，最后供给对于燃料需求不严格的用户，例如:石灰车间、初轧车间等。

　　2.3 实施改造技术，提高煤气资源利用率

　　钢铁行业中的轧钢工序是煤气资源消耗的大户，其消耗的大部分煤气用于加热炉加热钢坯，因而对于此工序进行技术和工艺研究改进，能够有效提高煤气的综合利用率。

　　首先，使轧钢工序与炼钢工序相互配合，研究开发连铸与连轧协调技术，提高铸坯送热的效率，通过研究表明，使铸坯进入加热炉的温度在600度以上，可以降低热轧煤气燃料消耗30%以上。同时，采取运输过程中的保温技术，例如增设保温罩等措施可以提高入炉温度，降低煤气资源的消耗。

　　另外，对现有加热炉实施蓄热式高炉空气燃烧改造技术。传统的高炉大多存在火焰体积有限，炉温不均匀，炉内高温火焰集中等情况。实践表明，将助燃空气预热到600到1000度以上，与传统的燃烧现象相比，可燃物与氧气含量在炉内均匀分布，燃烧完全且均匀。该技术可以有效节能25%左右，同时提高了加热炉的热效率。

　　3 钢铁行业余热回收利用

　　钢铁余热产生的形式有很多种，例如：烧结线余热、转炉余热、电炉余热等等。目前对于钢铁余热回收主要是将其用于发电，我国在余热发电这方面起步比较晚，因此技术还不成熟。余热发电主要是利用以下三种方式。

　　3.1 利用焦化、烧结工序烟气余热换热产生过热蒸汽发电,过热蒸汽发电主要包括：干熄焦余热发电和烧结余热发电。干熄焦余热发电技术主要利用焦炉生产出来的约1000摄氏度赤热焦炭运送入干熄炉，在冷却室内与循环风机鼓入的冷惰性气体进行热交换，惰性气体吸收红焦的显热，温度上升至800摄氏度左右，经余热锅炉生产中高压过热蒸汽，驱动汽轮发电机组发电;烧结是指将烧结机生产过程中产生的高温废烟气，经余热锅炉产生中低压过热蒸汽，驱动汽轮发电机组发电。

　　3.2 饱和蒸汽发电。除上述的过热蒸汽外，现代钢铁企业中轧钢、炼钢等工序还会产生大量的低压饱和蒸汽。该种蒸汽与烧结、焦化中产生的余热资源相比，利用价值比较低。但是饱和蒸汽产生量大，但利用效率低，特别是在南方大部分冬季不采暖地区的钢铁厂。采用饱和蒸汽发电，不仅能够提供电能，还可以充分利用饱和蒸汽，避免蒸汽的大量放散造成的浪费。因此，可以预计该项发电技术在今后的市场前景很好，发展潜力巨大。

　　3.3 热水发电。高炉炼铁过程中，可以产生大约1000度的炉渣，同时炉渣在冲渣箱内由冲渣泵提供的高速水流急冷冲成水渣并粒化，这一过程能够产生大量的低温热水，每小时的热水量可以达到几千吨，如果长期排放低温水，不仅造成了能源的浪费，还会严重污染环境，带来水资源流失等问题。

　　但是高炉炉渣水的温度低，流量大，应用起来比较困难。所以现阶段只有少数钢铁企业采用其来供暖，大部分企业都没有充分利用高炉炉渣水。

　　针对这种情况，目前认为比较可行的应用措施是利用有机工质形成双循环，吸收排放的废热水的热能，将有机工质加热成汽液两相，直接进入螺杆膨胀动力机或汽轮机，驱动发电机进行发电。

　　从技术角度分析，高炉冲渣水发电已完全可行，国内也有多家钢铁企业对此项目进行了前期论证，目前尚未有实际应用实例，但随着企业对节能减排工作的日益重视以及该项技术相关细节的进一步完善，它的发展应用将只是一个时间的问题。