干熄焦培训课件.ppt

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1、钢铁企业余能回收,（烧结、干熄焦、转炉）大唐时代节能科技有限公司2012年12月,钢铁生产流程示意图,钢铁生产过程中的二次能源,钢铁生产过程中还会产生大量的二次能源，体现在产品的余热（红焦炭、赤热的炉渣，烧结矿和球团矿的显热、液态的铁水和钢水的显热，以及铸坯的热量等），外排废气的显热（包括烧结、球团、热风炉、加热炉、焦炉等）、高炉炉顶煤气的压力能，以及冶炼设备冷却水所带走的热量，以及炉体散热等形式。总体来讲，钢铁工业生产过程中，所用的能量约有70%左右是要转换为各种形式的二次能源。这里有占34%的副产煤气，炉渣显热约占9%等。国内外钢铁工业公认，现可以回收利用的二次能源量（不包括副产煤气）约占

2、钢铁企业总用能的15%左右。新日铁已将这15%中的92%加以回收利用，宝钢为77%，大多数我国钢铁企业是在50%以下。这就是我国钢铁企业还有节能潜力所在。,高炉、烧结机、焦炉、转炉数量多，节能潜力大,2010-09-21，目前我国有高炉1370多座，大于1 000 m3以上容积的高炉有227座，比上年增加36座。沙钢5 800 m3高炉于2009年投产，首钢京唐钢铁公司曹妃甸2号5500 m3高炉和首钢迁钢4 000 m3高炉均于2010年投产；使我国成为已拥有近20座4000 m3以上容积高炉的国家( 据不完全统计, 世界有51 座4000 m3以上容积的高炉)。我国拥有500多台烧结机，其

3、中大于180 m2的有105台，大于130 m2的有150多台，大于400 m2的有20多台。中国现有大小焦化厂140余家，400余座焦炉，其中大、中型以上焦炉120余座。我国目前氧气顶吹转炉有400多座，其中100t以上的转炉有约150座，最大公称吨位为300t。,一、烧结矿生产余热回收,烧结矿主要化学成分（%） ：TFE（ 57.0）FeO（ 8.0）CaO（9.18）SiO2（ 5.1）MgO（2.0）S（ 0.018） P（ 0.051） CaO/SiO2（1.8） 含铁原料、熔剂（白云石和生石灰）、 燃料(碎焦或无烟煤)、钢渣铁灰。1、烧结工艺流程图2、烧结余热回收原理3、烧结余热利

4、用技术4、烧结余热回收关键技术5、烧结厂的主要技术经济指标6、燃料理论燃烧温度和焓7、烧结机余热回收功率估算8、烧结抽风机轴功率9、汽轮机功率计算,1、烧结工艺流程图（圆筒造球机、振动筛),2、烧结余热回收原理,（1）原理。烧结机尾卸落的烧结饼温度高达600-800 ，高温烧结矿冷却的过程中，热烧结矿和冷空气间进行热交换，热空气中的大量热能就能被我们用来发电。吸收烧结矿潜热后温度升高的热空气从环冷机风道排出后，进入烧结余热锅炉进行换热，锅炉产生的蒸汽进入汽轮机带动发电机发电，从烧结余热锅炉冷却后的热空气进入循环风机重新鼓入环冷机。 余热利用方式。 名称 高温段 中温段 低温段 温度/ 450-

5、300 300-200 200-150 回收方式 热交换 直接利用 直接利用 用途 余热发电 热风烧结，热风点火 料矿预热，原料,烧结余热利用,3、烧结余热利用技术, 利用鼓风环冷机的废气余热回收方案。 二道冷却（加热）方式余热回收技术。 废气循环加热方式余热回收技术。, 利用低沸点有机工质循环的余热发电装置（简称ORCS）。 烧结低温余热热水驱动透平发电。,（1）利用鼓风环冷机的废气余热回收方案,1979年在日本入幡厂建成世界上第一台烧结矿低温余热透平,发电能力5700千瓦。该装置是利用鼓风环冷机的300-400度的废气(35万标立米/时)获得250度的饱和蒸汽(约140吨/时)驱动透平发电

6、。排出的蒸汽经汽水分离后,蒸汽(压力0.596MPA,25.6吨/时)进入闪蒸透平的第一级,经逐段闪蒸(降压蒸发)后,顺序进入透平的后三段,透平共有6级。 酒泉钢铁集团烧结低温环形冷却机余热利用发电工程，1号汽轮机：进汽2.3MPa,320;2号汽轮机：进汽0.8MPa,225。,兴宝钢铁公司余热利用工艺流程图,（2）二道冷却（加热）方式余热回收技术,为了提高排气温度,将冷却机罩分段,使低温段的冷却空气空气通过高温段以后再排出,日本人把这种方式称作二道冷却方式。二道方式虽比一道方式的设备复杂一些,但对于同同样的传热容积,其气体流速为一道方式的二倍,回收的热量比一道方式增加40-50%。,(3)

7、 废气循环加热方式余热回收技术,日本住友鹿岛3号烧结机的废热回收系统,将余热锅炉排出的140170度的热废气,鼓入带式冷却机的前段,加热至388度,再返回余热锅炉,废气量为500000立米/时,可产生蒸汽量59吨/时,蒸汽压力0.9MPA,蒸汽用于发电。,(4)利用低沸点有机工质循环的余热发电装置（简称ORCS）,日本新日铁君津厂1981年在3号烧结机的环形冷却机上,建成一套利用低沸点有机工质F-85循环的余热发电装置,简称ORCS,功率为12500千瓦,设备费25亿日元,三年收回投资。 烧结矿冷却机废气(69万标立米/时,345)送入锅炉,废气余热使低沸点介质变为蒸汽,带动蒸汽透平发电。 使

8、用后的低沸点介质在冷凝器内冷凝后返回锅炉循环使用。由于这种媒体的沸点比水低,蒸发潜热小,加之其比容仅为水的五分之一,所以发电效率高,在同一条件下,其发电效率比蒸汽高10-15%,且不自燃,无毒,无腐蚀性,是理想的工质,缺点是价格较高。,（5)烧结低温余热的热水驱动透平发电,热水透平的效率虽然比蒸汽透平低，但是热水的回收率高，回此这种热水发电方式对大量的中低温余热源来说，还是很有前途的。另外，该系统是用水作工质，其成本比有机工质便宜得多，为了进一步提高效率，可采用蒸汽热水混合喷射透平，也可考虑与热水供应系统结合，组成复合系统。 日本于1979年在入幡厂建成世界上第一台烧结矿低温余热热水发电透平,

9、发电能力5700千瓦。该装置是利用鼓风环冷机的300-400度的废气(35万标立米/时)获得250度的饱和水蒸汽(约140吨/时),用它驱动透平发电。排出的蒸汽经汽水分离后,蒸汽(压力0.596MPA,25.6吨/时)进入闪蒸透平的第一级,热水经逐段闪蒸(降压蒸发)后,顺序进入透平的后三段,透平共有6级。广东省丰顺利县1982年投产运行热水电站，利用95地温热水经过闪蒸气产生蒸汽带动汽轮机机组发电，设计装机容量300kW,直到2006年稳定运行了20多年，目前情况不清楚。汽轮机由中科院广州能源所设计，广州汽轮机厂制造。,热水发电系统流程图,4、烧结余热回收关键技术,目前，我国生产和在建的烧结余

10、热回收装置约有80套，占烧结机总数（重点企业）的15%。大多数企业的烧结余热回收装置没有达到设计水平，烧结余热资源具有品质较低、波动大等特点，回收的关键技术： （1）烧结机烟气余热收集与烟气处理； （2）烧结余热源参数预测； （3）烧结余热回收工艺与废气温度调节； （4）废气循环对烧结矿质量影响与烧结冷却制度优化； （5）冷却机余热回收锅炉、回收系统选型与优化等； （6）开发余热发电系统的稳定运行调控技术。 烧结余热回收应以冷却机废气余热回收为主, 并重点保证系统稳定运行、提高回收效率, 其中, 热源参数预测技术是基础, 热风循环技术是有效手段, 余热锅炉和发电系统热力参数优化、参数匹配和动态

11、特性优化是核心。,5、烧结厂的主要技术经济指标,1、台时利用系数：1m2抽风面积在1h内的产量，它一般为1.5-2.0t/m2.h； 2、作业率：年实际作业时间与日历时间的比值，作业率反映了烧结机连续作业水平；3、质量合格率：理化性能符合要求的烧结矿量与总产量之比称为烧结矿合格率。检测烧结矿理化性能的项目主要有全铁（TFe）、亚铁（FeO）、碱度、含硫量、转鼓指数（大于5mm）和粉末等。,6、燃料理论燃烧温度和焓,燃料理论燃烧温度 燃料理论焓,7、烧结机余热回收功率估算,1、知道烧结机面积，计算年产量： 年产量（t）=烧结机面积（m2）利用系数烧结机年作业小时数 例如：国内现有烧结厂小球烧结生

12、产经验，大型烧结机利用系数为1.60t/(m2h)，本烧结机作业率为90.4%（即330d/a），则烧结机面积为： S=1.0228x104/(1.624330) =180m2选取烧结机面积为2台90 m2，年产量： Q=290243301.6 =228.1万t 2、国外先进企业每吨烧结矿可回收余热蒸汽80100kg。,8、烧结抽风机轴功率,9、汽轮机功率计算,通过水蒸气的h-s图查取。 状态1：根据t1，p1，查 得h1，s1； 状态2：根据p2及s2= s1， 查得h2、t2 及x2； 汽轮机输出功： w= h1-h2 (kJ/kg)。 循环效率： t=（h1-h2)(h1-120)。 其

13、中：h焓；s熵； t1汽轮机进口温度； p1 汽 轮机进口压力； p2 汽轮机出 口压力； t2 汽轮机出口温度；X 蒸 汽干度。,二、干熄焦余热发电,焦炭是高温干馏的固体产物，主要成分是碳，是具有裂纹和不规则的孔孢结构体（或孔孢多孔体）。 干法熄焦是目前国外较广泛应用的一项节能技术，其英文名称为 Coke Dry Quenching,简称CDQ 。到2010年底，我国共投产的干熄焦105套 ,占我国焦炭产能的27%。1050.27=389套。 1、炼焦工艺流程及主要设备简图 2、焦碳生产的工艺流程 9、每1t干熄焦焦碳产中高压蒸汽量 3、干熄焦余热利用原理 10、干熄焦的气料比 4、干熄焦的

14、技术特点 11、循环风机风量计算附件 5、干熄焦流程图 12、干熄焦的社会效益 6、干熄焦发电工艺流程 7、余热蒸汽发电工艺流程图 8、干熄焦的关键技术,1、炼焦工艺流程及主要设备简图,2、焦碳生产的工艺流程,炼焦煤：按照煤炭用途进行划分，作为生产原料，用来生产焦炭，进而用于钢铁行业的煤炭种类。 现代焦碳生产过程分为洗煤、配煤，炼焦和产品处理等工序，工艺流程如下： 原煤场洗煤贮煤场配煤 干燥粉碎贮煤塔焦炉 初冷器 饱和器 终冷器洗苯塔 焦炉煤气 焦炉熄焦筛分焦碳烧结厂 炼焦煤主要包括：贫瘦煤、瘦煤、焦煤、1/3焦煤、肥煤、气煤、气肥煤七种。,3、干熄焦余热利用原理,干法熄焦是将红热的焦碳放入熄

15、焦炉内，用惰性气体循环回收焦炭的物理热，时间为2-4小时。在干熄焦过程中，红焦从干熄炉的顶部装入，低温惰性气体由循环风机鼓入干熄炉冷却段红焦层内，冷却后的焦炭从干熄炉底部排除；吸收红焦潜热后温度升高的惰性气体从干熄炉环形烟道排出后，进入干熄焦余热锅炉进行换热，锅炉产生的蒸汽进入汽论机带动发电机发电，从干熄焦余热锅炉冷却后的惰性气体进入循环风机重新鼓入干熄炉。,4、干熄焦的技术特点,利用熄焦产生的大量余热用来发电，实行热电联产是比较好的热能利用方式。它可以降低企业电耗，发电后的蒸汽还可以用到其它生产工序中。降低企业成本，提高企业经济效益。采用干熄焦可回收80%的红焦显热，平均每熄1吨焦炭可回收3

16、.9MPa、 450的蒸汽0.45吨-0.6吨。对规模为年产100万吨焦炭的焦化厂而言，采用干熄焦每年可以减少8-10万吨动力煤燃烧向大气排放的各种污染物。国际上公认，大型高炉采用干熄焦焦炭可使其焦比降低2%，使高炉生产能力提高1%。在保持原焦炭质量不变的条件下，采用干熄焦可以降低强粘结性的焦、肥煤配入量10-20%，有利于保护资源和降低焦炭成本。,5、干熄焦流程图,6、干熄焦发电工艺流程,加入红焦,熄焦炉,除尘器,余热锅炉,循环风机,汽轮机,给水泵,排出冷焦,7、余热蒸汽发电工艺流程图,8、干熄焦的关键技术,工艺参数的优化。干熄焦工艺流程紧密，技术参数相互制约性强。以焦炭的烧损为例，我国与国

17、际先进水平仍存在一定差距，最好的烧损率一般在2.0%左右，但从我国已投产的干熄焦装置实际运行统计结果看，吨干熄焦焦炭烧损为0.025吨，产出中高压蒸汽在0.53吨0.58吨波动，焦炭烧损大，产出蒸汽少，影响干熄焦装置整体效益的发挥。安全长寿运行的攻关。干熄炉内可燃气体的控制，制约着干熄焦装置的安全和寿命。采用导入空气燃烧法稀释炉内一氧化碳气和氢气，此方法虽然经济有效，提高了产汽量，但又增加了焦炭的烧损。正在研发一种导入空气量与循环气体量相对应的智能化控制技术，来降低焦炭烧损率。压力9.8兆帕次高压干熄焦锅炉。此技术被列入国家鼓励推广节能技术中。循环风机、主要阀门、部分电控部件等关键设备的质量使

18、用寿命短。我国干熄焦设备的国产化率已达97%，在我国干熄焦技术大型化应用的进程中，此外还存在着干熄炉环形烟道损坏严重这一突出问题，威胁着干熄炉的寿命，成为干熄焦技术推广应用的“瓶颈”，其材质及设计亟须优化，要求攻关，年修时间由1.5年延长到2年以上 。,9、每1t干熄焦焦碳产中高压蒸汽量,用干法熄焦替代传统的湿法熄焦工艺，可回收红焦约80%的显热，平均每熄1吨红焦可回收4.0兆帕、450蒸汽0.50 t 。武钢干熄焦：排焦量 136.8 t/h主蒸汽流量73 t/h，主蒸汽温度430 ，平均0.534t蒸汽 t焦。（宝钢为0.568 t蒸汽 t熄焦，日本为0.60.7 t蒸汽 t焦）。我国已投

19、产的干熄焦装置实际运行统计结果看， t干熄焦焦炭烧损为0.025 t ，产出中高压蒸汽在0.530.58 t蒸汽。 干熄焦装置额定处理能力140t/h，采用带横移的旋转焦罐及高温高压自然循环余热锅炉，产生蒸汽最大80.5t/h，实际71.87t/h，主蒸汽调节阀后压力9.5MPa，温度540。配置1套25MW抽凝式汽轮发电机组用来发电和供热。,10、干熄焦的气料比,武钢干熄焦：排焦量 136.8 t/h ，循环风量 16.2万Nm3/h，平均为1184.2Nm3t，排焦温度150以下 。 我国140 t/h以上大型干熄焦装置的主要性能指标达到了国际先进水平，如干熄炉冷却室高径比达到0.9，气料

20、比达到1200Nm3/ t焦，干熄率达93%，排焦温度200。干熄炉冷却室容积480m3（直径8.9m高7.68m）。,11、循环风机风量计算,VL=Q(t2 -t1） C3 式中： VL干熄焦理论循环风量，m3h； Q 循环气体吸收的热量，KJ h； t1 进干熄炉循环气体的温度，； t2 出干熄炉循环气体的温度，； C3循环气体的平均比热，kJ/kg； 循环气体的密度，kg / m3 。 VF=qVL 式中： VF 循环风机风量，m3h； q 风量安全系数，一般取为1.5。,12、干熄焦的社会效益,高温高压锅炉的干熄焦装置，可产生10兆帕、450的蒸汽，与背压发电相比，可使干熄焦吨焦发电量

21、提高15%。每吨干熄焦炭可以减排0.1吨0.18吨二氧化碳 。每吨焦炭可省去15 18m3 的熄焦水。 对焦炭规模为100万吨/年焦化厂而言，采用干熄焦技术，每年可以减少8万吨10万吨动力煤燃烧对大气的污染，相当于少向大气排放160吨烟尘和140吨二氧化硫，尤其是每年可以减排12万吨二氧化碳，减少240吨NOx排放量。,三、转炉炼钢余热回收发电,我国目前粗钢产量近10亿吨，80%以上由转炉生产。转炉在吹炼时会产生大量的高温和高浓度的一氧化碳烟气(1300以上)，烟气中可燃性气体成分高达85%,可以作为工业燃料,但是烟气中还含有大量高浓度金属粉尘,因此必须对高温烟气进行冷却以便除尘及回收煤气。为

22、降低烟气温度、回收高温烟气中的余热，转炉配套设置了烟道式汽化冷却余热锅炉。 干式除尘吨钢用水量约为0.053，是湿式系统的1/5左右；吨钢耗电量为3.05，较湿式系统吨钢节电3.72。 在烟气冷却过程中还可以利用余热通过余热锅炉回收系统回收烟 气余热生成的蒸汽。 转炉设计了转炉煤气回收系统和转炉烟气余热回收系统 。转炉煤气中的CO含量最高可达75% 。转炉煤气回收占转炉工序能量回收的80%以上。,主要内容,1、转炉炼钢生产工艺流程图 2、转炉炼钢的工艺流程 3、转炉炼钢的炼钢原料 4、转炉裙式活动单烟罩示意图 5、转炉烟气汽化冷却回收蒸汽量 6、转炉炼钢回收煤气的数量 7、转炉煤气回收量 8、

23、转炉湿法煤气处理系统 9、转炉干法煤气处理系统 10、转炉干法与湿法的经济指标对比 11、转炉烟气余热回收工艺流程简述 12、转炉汽化冷却饱和蒸气发电系统 13、转炉过热蒸汽发电热力系统 14、转炉煤气回收及余热利用系统 15、转炉煤气利用方向,1、转炉炼钢生产工艺流程图,2、转炉炼钢的工艺流程,氧气顶吹转炉炼钢设备工艺，如图4所示。按照配料要求，先把废钢等装入炉内，然后倒入铁水，并加入适量的造渣材料（如生石灰等）。加料后，把氧气喷枪从炉顶插入炉内，吹入氧气（纯度大于99%的高压氧气流），使它直接跟高温的铁水发生氧化反应，除去杂质。在除去大部分硫、磷后，当钢水的成分和温度都达到要求时，即停止吹

24、炼，提升喷枪，准备出钢。出钢时使炉体倾斜，钢水从出钢口注入钢水包里，同时加入脱氧剂进行脱氧和调节成分。钢水合格后，可以浇成钢的铸件或钢锭，钢锭可以再轧制成各种钢材。,3、转炉炼钢的炼钢原料,金属料：铁水、废钢、铁合金；非金属料：造渣料（如生石灰 等） 、熔剂、冷却剂；气体：氧气、氮气、氩气、二氧化碳等。,4、转炉裙式活动单烟罩示意图,5、转炉烟气汽化冷却回收蒸汽量,钢厂转炉烟气余热从20世纪70年代开始才由水冷烟罩、烟道改为汽化冷却方式回收利用蒸汽，但大多数以12kg/cm2的低压饱和蒸汽方式回收，并入企业的动力管网利用。少数钢厂采用25-45kg/cm2的中压回收蒸汽，却要通过减压才能并入公

25、司蒸汽管网回收利用，浪费了大量能源。回收的转炉蒸汽直接用来发电，我国转炉冶炼蒸汽回收量还较低，一般80kg/t钢，最大94.4kg/t钢与日本普遍100kg/t钢的水平还有较大差距。,6、转炉炼钢回收煤气的数量,转炉回收的能量主要包括：转炉煤气和蒸汽回收。转炉煤气回收量主要受到生产操作水平、供氧强度、原料条件、装备水平等因素的影响。 转炉负能炼钢技术清洁生产指标：煤气平均回收量达到90 m3/吨钢；回收煤气的热值应大于7MJ/m3（CO含量应大于55%）；按热值2000kcal/m3折算成的标准煤气量（Nm3）来统计，水平高的可达110Nm3/t钢，水平差的则60Nm3/t钢。大多数钢厂100

26、Nm3/t钢，最好为107.9Nm3/t，与日本钢厂普遍110Nm3/t钢的水平还有很大的差距。,7、转炉煤气回收量,式中： QlDC转炉煤气回收量； Tb铁水比； Tc 铁水含碳量； Gc碳质发热剂量； wc钢水含碳量。,8、转炉湿法(OG)煤气处理系统OG(Oxygen Gas Recovery System),转炉湿法(OG)煤气处理系统,9、转炉干法(LT)煤气处理系统,转炉干法煤气处理系统,10、转炉干法与湿法的经济指标对比,11、转炉烟气余热回收工艺流程简述,转炉设计了转炉煤气回收系统和转炉烟气余热回收系统 。转炉烟气余热回收系统采用烟道式余热锅炉回收烟气余热。烟道式余热锅炉设置于

27、转炉炉顶,汽包、蒸汽蓄热器设置于距地面50 m的位置。烟道式余热锅炉的汽化冷却装置将烟气中的热量回收后,汽化冷却管道中的水变为汽水混合物,汽水混合物由自然循环或循环泵强制循环进入汽包,由汽包将汽水混合物分离。分离出的饱和蒸汽经管道送至蓄热器,薄膜调节阀调节压力后,由管道送至汽轮机。,12、转炉汽化冷却饱和蒸气发电系统,13、转炉过热蒸汽发电热力系统,14、转炉煤气回收及余热利用系统,15、转炉煤气利用方向,转炉煤气的热值在66887106KJm3。宝钢代表了国内的最高水平，其转炉煤气热值达到了约8360 kJm3。 (1)替代焦炉煤气或天然气用于炼钢烘烤。转炉煤气可用于钢包烘烤；与焦炉煤气混合可用于中间包烘烤。 (2)用于活性石灰生产。转炉煤气可以替代传统的焦炭和煤粉用于石灰生产，该技术已经十分成熟。和焦炉煤气、高炉煤气比较，转炉煤气热值适中非常适合气烧石灰窑的生产需要；并且转炉煤气中基本不含S，是生产炼钢用低硫石灰的优质燃料。 转炉煤气可用于钢包烘烤；与焦炉煤气混合可用于中间包烘烤。 (4)转炉煤气含CO较高，是一种优质的化工原料。,电炉饱和蒸汽发电热力系统,电炉过热蒸汽发电热力系统,加热炉单压余热发电热力系统,谢谢！,