钢铁行业节能技术-西安建筑科技大学

3钢铁行业节能技术西安建筑科技大学3.1钢铁行业实用节能技术及其节能效果3.1.1焦化工序3.1.2烧结工序3.1.3高炉工序3.1.4转炉工序3.1.5电炉工序3.1.6连铸与轧钢工序3.1.7企业综合能源利用和管理技术3.2钢铁行业节能新技术展望3.2.1焦炉工序3.2.2烧结工序3.2.3高炉工序3.2.4转炉工序3.2.5电炉工序3.2.6薄带连铸技术3.1.1焦化工序1干熄焦技术工艺原理利用冷的惰性气体（如氮气、氩气等）或燃烧后的废气，在干熄炉中与赤热红焦换热从而冷却红焦，吸收了红焦热量的惰性气体将热量传给干熄焦锅炉产生蒸汽，被冷却的惰性气体再由循环风机鼓入干熄炉冷却红焦。干熄焦锅炉产生的中压（或高压）蒸汽并入厂内蒸汽管网或送去发电。干熄焦装置焦炭运行系统、惰性气体循环系统和锅炉系统。干熄焦工艺流程干熄焦工艺流程技术特点自身能耗虽高，但回收红焦显热减少环境污染改善焦炭质量经济效益显著技术应用现状及展望截止2008年5月底，我国干熄焦装置57套，生产能力4880万吨/年占我国机焦产能3.6亿吨的13.5%。在建和已投产的干熄焦装置共119套，当前世界各国已投产、正在施工和设计的干熄焦装置月300套。随着国家对环境要求越来越严格、能源价格越来越高、能源供应越来越紧张的情况下，干熄焦的优点就越发显著，其回收炼焦余热，改善操作环境，实现环境经济具有十分重要的意义。应用案例：济钢116万吨焦炉1干熄焦技术2煤调湿技术工艺原理煤调湿通过直接或间接加热来降低并稳定控制入炉煤的水分，不追求最大限度地去除入炉煤的水分，而只把水分稳定在相对地的水平，降低炼焦耗热量，从而降低炼焦能耗。即达到增加效益的目的，又不因水分过低而引起焦炉和回收系统操作的困难，使入炉煤密度增大、焦炭及化工产品增产、焦炉加热用煤气量减少、焦炭质量提高和焦炉操作稳定等效果。工艺工艺系统流程图工艺流程图设备节能型滚筒干燥机、燃气热风炉、SFC型湿式除尘器、输送设备技术特点采用CMC技术后，煤料含水量从11%下降至6%；炉装密度提高，干馏时间缩短，焦炉产能提高11%；改善焦炭质量，提高1～1.5%，强度CSR提高1～3%，多配弱粘结煤8～10%，降低成本；减轻废水处理装置的生产负荷；减少CO2排放量35.8Kg/t；煤料水分稳定在6%左右，使得煤料的堆密度和干馏速度稳定，有益于改善高炉的操作状态，有利于高炉的降耗高产；水分稳定有利于焦炉操作稳定，益于延长焦炉寿命。2煤调湿技术技术应用现状及展望美国、德国、日本等国家开始进行装炉煤调湿装置的实验和生产实践，均取得很好的经济效益。我国旱季、雨季分明，入炉煤水分波动很大，雨季的入炉煤水分可高达12%以上，应用煤调湿技术可是水分降至5%左右，应重视这一节能技术的研究与应用。按2007年焦煤产量规模推算，采用煤调湿技术，可节约300万吨标准煤，减少焦化污水月1500万吨，CO2排放量减少1600万吨，节能减排效果显著。案例：济钢煤调湿工艺2煤调湿技术3型煤炼焦技术定义在炼焦前的配煤过程中，将一部分入炉煤先行配入粘结剂压成型快，然后与散装煤料混合加入焦炉炭化室内炼焦。优点与常规炼焦工艺相比，配型煤炼焦工艺可以明显改善焦炭强度，尤其是对粘结性偏低的煤。在保证焦炭强度一定的条件下，采用配型煤炼焦可以降低肥煤和焦煤的配入量。在焦炉炭化室内，入炉煤软化熔融阶段，型煤出现体积膨胀现象，有利于形成结构致密的焦炭；型煤内部煤粒间隙小，炼焦时能改善煤粒的粘结程度和结焦条件；型煤还能提高焦炭质量。工艺流程3型煤炼焦技术3型煤炼焦技术特点对焦炭和化学产品质量的影响装炉煤料的散密度随型煤配比的增加而提高，但随型煤配比的增加，结焦时间也相应延长。所以，型煤炼焦对增产焦炭的效果不明显。然而由于型煤添加了粘结剂，炼焦过程产生的焦油和煤气的产率比常规粉煤炼焦有不同程度的改变。在不降低焦炭质量的情况下，可在炼焦配煤中多配用10～20%低灰低硫的弱粘结性煤，以降低焦炭的灰分、硫分和焦炭成本。改善焦炭质量3型煤炼焦技术4捣固炼焦工艺定义捣固炼焦技术是将配和煤在捣固箱内捣实成体积略小于炭化室的煤饼后，由托板从焦炉的机侧推入炭化室内高温干馏。系统组成捣固焦炉、捣固机、装煤推焦车、除尘净化车、拦焦车、熄焦车等工艺流程3.1.2烧结工序1降低固体燃耗厚料层烧结烧结料厚度对与提高产量、降低能耗有重大的影响。厚料层烧结技术要点加强自动续热作用燃烧条件得到改善氧化放热反应加强燃料分加，改善固体燃料的染上条件偏析布料与双层配碳烧结提高混合料温度强化制粒工艺提高成品率以降低固体燃耗2降低电耗电能消耗约占整个烧结工序能耗的20%以上，而绝大部分是抽风机的消耗，烧结机的漏风率过大，不仅电耗增加，还是生产率下降，工作环境恶化。所以降低电耗的措施就是降低漏风率。3烧结工艺节能低温烧结烧结狂的还原度与强度之间存在矛盾，二者又和固体燃料消耗密切相关，低温烧结是上述矛盾趋于统一，同时减少固体燃料。低温烧结温度要求控制在足以将粘附粉熔化就够了。原料整粒、溶剂细碎、良好的料层透气性和充分的混匀烧结混合料。小球烧结将铁矿粉、返矿、溶剂和部分固体燃料等按一定比例混合后，通过造球机造球，并外滚一定量的焦粉或者煤粉，然后进行烧结，最终生产出一种集球团矿、烧结矿于一体的优质人造富矿。热风烧结将预先加热的空气抽入料层代替部分固体燃料进行烧结的方法。热风烧结可节约固体燃料消耗，并改善烧结矿质量，改善烧结矿的冶金性能，但随风温的提高，其降低固体燃耗的幅度在保证冶金性能的合格条件下逐渐降低，热风烧结已200～300℃为益3烧结工艺节能3.13高炉工序1高炉喷煤技术简介高炉喷煤是从高炉风口向炉内喷吹煤粉，以代替部分焦炭作为还原剂，使用廉价的非粘结性煤可降低炼铁成本，高炉喷煤是炼铁节能降耗的主要技术之一。特点高炉喷煤技术具有用非焦煤代替焦炭、改善环境、降低生产成本等特点采用高风温富氧喷煤综合鼓风技术可有效地强化高炉冶炼，明显改善喷煤效果，大幅度的降低高炉焦比和燃料比。天铁冶金集团有限公司安钢高炉喷煤流程图技术应用现状及展望高炉炼铁的能量消耗约占整个钢铁工业总能耗的70%左右，高炉喷煤是炼铁节能降耗、降成本的有效措施。近年来各企业一直致力于为提高喷煤量。目前，限制我国多数企业高炉炉喷煤量的两个主要因素是：风温和富氧高炉富氧喷煤技术的发展趋势是：提高富氧率，提高喷煤量为使高炉的喷煤比达到180Kg/t以上，鼓风的富氧率应保持在2～3%的水平。适宜的高风温水平，提高喷煤量适宜的高风温是1200～1250℃；高风温虽然可以提高喷煤量，但是过高影响热风炉的寿命，另外会对环境产生污染。1高炉喷煤定义现代高炉炉顶压力高达0.15～0.25MPa，炉顶煤气中存在大量势能。炉顶余压发电技术，就是利用炉顶煤气剩余压力使气体在透平内膨胀做功，推动透平转动，带动发电机发电。根据炉顶压力不同，每吨铁可发电约20～40KWh。炉子越大，炉顶压力越高，投资回收越短。该技术可回收高炉鼓风机所需能量的30%左右。这种发电方式既不消耗任何燃料。也不产生环境污染，发电成本又低，是高炉冶炼工序的重大节能项目。工艺流程2高炉炉顶煤气余压发电2高炉炉顶煤气余压发电2高炉炉顶煤气余压发电2高炉炉顶煤气余压发电技术特点TRT工艺有干、湿之分，使用水来降低煤气温度和除尘，并设置TRT装置的工艺称为湿式TRT；而采用干式除尘（布袋或电除尘）并设置TRT装置的工艺为干式TRT。干式TRT工艺的主要特点：利用干式除尘，生产每吨铁可节水9吨。生产每吨铁，干式电除尘耗电0.25～0.45KWh，较湿式的节电60～70%干式除尘器的出口煤气温度高，压力损失小，故电功率比湿式高30～50%。干式TRT系统排出的煤气温度高、水分低，所含热量多，煤气的理论燃烧温度高，用于烧热风炉，高炉热风温度可提高40～90℃，相应降低焦比8～16Kg/t。最高吨铁回收电量约50KWh。2高炉炉顶煤气余压发电2高炉炉顶煤气余压发电技术应用现状TRT发电不消耗任何燃料就可回收大量电力。目前国内大多采用的是湿式除尘装置与TRT相配，未来的发展趋势是干式除尘配TRT。TRT装置如果配有干式除尘装置，则吨铁回收电力将比湿法多30～40%。最高可回收电力约54Wh/t。2005年我国共有高炉1232座，其中1000m3以上高炉108座配备TRT，干式除尘比例达到30%左右。1000m3以上高炉TRT普及率达到100%。我国1000m3以下高炉只有约20多座高炉配备TRT，几乎全为干式除尘。一般说来不同容积的高炉使用不同类型的TRT，其经济效果也不同。高炉越大顶压力越高，回收效果越好。应用案例案例一：攀钢4#高炉高炉炉顶煤气余压发电案例二：鞍钢高炉高炉炉顶煤气余压发电2高炉炉顶煤气余压发电案例三：宝钢不锈炼铁厂高炉炉顶煤气余压发电TRT系统成功的经验TRT选型比较合理，根据高炉投产后的生产数据，考虑了高炉生产进步的可能而制定选型参数，实践证明比较适宜。严格按照技术操作规程进行操作的同时，进行不断的岗位挖潜，持续改进，总结经验，是TRT安全、稳定运行的保证。3全烧高炉煤气锅炉技术全烧高炉煤气锅炉技术采用高炉煤气为原料，设计高温高压发电用锅炉，可兼用冬季抽气供暖使用。其蒸发量为220t/h,出口蒸汽参数为540℃，9.8MPa。可与500MW汽轮发电机组配套。由于高炉煤气与燃煤相比含尘量少、含硫量低，所以它不但节能还有环保作用。工艺流程该流程主要是通过高炉煤气在锅炉中燃烧产生的蒸汽，蒸汽在汽轮中做功带动发电机发电，通过汽轮机抽汽可以供应工业蒸汽采暖，也可以用锅炉蒸汽拖动汽动高炉鼓风机向高炉供风。技术特点由于高炉煤气的热值较低，燃烧不稳定，设计是采用了大功率双旋高炉煤气燃烧器，通过旋流叶片，加强高炉煤气和助燃风的混合，在炉膛内采用了束腰结构、燃烧区敷设卫然带等，提高了炉膛的热强度。通过这项技术措施，保证了高炉煤气的稳定燃烧。3全烧高炉煤气锅炉技术该锅炉的燃料是气体，与煤粉炉比较，烟气量大，对流吸热所占比例增加，设计是采用了高沸腾度省煤器，沸腾度20%，协调了辐射受热面和对流受热面的比例关系。采用了分离式热管换热器预热煤气，提高煤气的入炉温度，稳定燃烧。研制开发了与该锅炉配套的高炉煤气锅炉安全保护系统。从运行情况看，该锅炉在低负荷下仍能稳定运行。技术应用现状及展望全烧高炉煤气锅炉技术在首钢总公司得到应用后，已经在全国推广。低热值高炉煤气发电技术推广应用情况33应用企业生产能力投产时间投入产出分析备注上海一钢公司（威钢公司）电站装机容量50MW1998年可回收利用高炉煤气15亿立方米1台马鞍山钢铁公司热电厂220t/h全烧高炉煤气锅炉50MW2000年一年回收投资2台鞍钢一发电厂220t/h全烧高炉煤气锅炉2002年2台沙钢220t/h全烧高炉煤气锅炉2台武钢150t/h高炉煤气锅炉2001年4台安阳钢铁公司220t/h全烧高炉煤气锅炉1台梅山钢铁公司自备电站高炉煤气锅炉新疆八一钢厂2*130t/h锅炉3全烧高炉煤气锅炉技术3全烧高炉煤气锅炉技术全烧高炉煤气锅炉运行不受季节限制，可以全天候回收高炉煤气，每年减少高炉煤气放散约16.26亿m3，全年可增加供蒸汽量57.6万吨，增加发电量4320万kWh，增加供电量3181.86万kWh，节约标准煤17.6万吨，综合经济效益达4000万元/年以上。高炉煤气发电技术刚刚进入市场，其价值已经被企业认可，不论从国家的能源与环保政策出发，还是从企业自身的发展出发，该技术的推广应用都有重大意义。应用案例案例一首钢全烧高炉煤气锅炉技术案例二上海威钢能源公司案例三马钢全烧高炉煤气锅炉技术3.14转炉工序根据回收转炉煤气有显热和潜热两种形式，转炉工序回收的二次能源形式也有转炉煤气和余热蒸汽两种形式。转炉煤气回收主要有湿法和干法两种，其中OG法转炉煤气回收系统是湿法工艺的代表，LT法转炉煤气回收系统是干法工艺