焦爐余熱回收再利用技術匯總
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“目前鋼鐵企業尚有30%的余熱、余能未被回收利用。其中,焦化過程約有50kg/t焦。”這意味著,在2012年的煉焦生產過程中,有44323萬t×50kg/t焦=2216萬tce的余熱未被回收利用。因此,煉焦生產…
“目前鋼鐵企業尚有30%的余熱、余能未被回收利用。其中,焦化過程約有50kg/t焦。”這意味著,在2012年的煉焦生產過程中,有44323萬t×50kg/t焦=2216萬tce的余熱未被回收利用。因此,煉焦生產過程的余熱回收利用、節能減排的潛力巨大。
1焦爐輸出熱充分回收利用
焦爐是能量轉換裝置中高效率的熱工設備,凈效率高達87%-89%。這是因為煉焦過程不僅是一個較完善的能量轉換過程,產生優質的二次能源,而且焦爐本體設備經過一百余年的不斷改進,在煤氣燃燒、煙氣熱量利用、絕熱等方面均較完善。但這并不能說明它已達到最完善的程度,沒有節能的余地了。
高效回收利用在煉焦過程中產生的余熱資源是資源節約、環境友好的綠色焦化廠節能的主要方向和潛力所在,也是提高效率的主要途徑之一。
分析焦爐生產過程的物質流和能量流可以看出,在焦爐的輸出端:
950-1050℃的紅焦炭承載著較多部分的能量,其作為物質流從炭化室被推出。出爐紅焦顯熱約占焦爐總輸出熱量的37%,當大型焦爐煉焦耗熱量為108kgce/t焦時,則生產每噸焦炭紅焦帶出40.0kgce熱量。
650-700℃荒煤氣和氣態化學產品帶著熱能和化學能以能量流的形式從上升管排出。則生產每噸焦炭荒煤氣帶出熱約占焦爐總輸出熱量的36%,相當于帶出38.9kgce熱量。
250-300℃焦爐煙道廢氣帶著熱能和動能以能量流的形式從煙囪逸出。則生產每噸焦炭煙道廢氣帶出熱約占焦爐總輸出熱量的17%,相當于帶出18.4kgce熱量。
一部分熱量作為能量流的一部分,從焦爐爐體表面散發損失至環境空氣中。爐體表面熱損失約占焦爐總輸出熱量的10%,相當于生產每噸焦炭損失10.8kgce熱量。
2深入推廣干熄焦技術,充分回收利用紅焦余熱
干熄焦是相對于用水熄滅熾熱紅焦的濕熄焦而言的。其基本原理是利用冷惰性氣體在干熄爐中與紅焦直接換熱,從而冷卻焦炭。
采用干熄焦技術可回收約80%的紅焦顯熱,平均每熄1t紅焦可回收3.9MPa、450℃蒸汽0.5-0.6t,可直接送入蒸汽管網,也可發電。采用中溫中壓鍋爐,全凝發電95-105kWh/t;采用高溫高壓鍋爐,全凝發電110-120kWh/t。
采用干熄焦技術可以改善焦炭質量、降低高爐焦比,或在配煤中多用10%-15%的弱粘結性煤;噸焦炭節水大于0.44m3;可凈降低煉焦能耗30-40kgce/t焦,效率高達70%。
至2012年末,我國已投產和在建的干熄焦裝置近200套,干熄焦炭能力近2億t,占我國2012年煉鐵消費焦炭量的近57%。我國鋼鐵企業已有88%以上的焦爐配置了干熄焦裝置;獨立焦化廠依據節能減排的理念,也開始采用干熄焦技術。按干熄焦套數和干熄能力計算,我國已位居世界第一。
近幾年,我國干熄焦技術發展的特點是:
1)干熄焦技術在鋼鐵企業焦化廠發展迅速。
按照國家產業政策要求,鋼鐵企業新建焦爐必須配套建設干熄焦裝置。要求“十二五”期間鋼鐵企業焦爐100%都要采用干熄焦技術。至2012年底,我國鋼鐵企業焦化廠已經有88%以上的焦爐配套了干熄焦裝置。
2)大型鋼鐵企業從以往的濕熄焦備用改為干熄焦備用。
以前為節省基建投資,我國干熄焦裝置幾乎都是采用濕熄焦備用,因為一套濕熄焦裝置的投資僅為干熄焦裝置的1/4-1/5。即當干熄焦裝置正常檢修或事故停產時,啟動備用的濕熄焦裝置,臨時向高爐供應濕熄焦炭,以維持焦爐的正常生產,但對大型高爐的正常操作會帶來一些不利影響。為此,需要采取一些特殊措施,如有的焦化廠臨時在入爐煤配比中增加10%強粘結性的肥煤或焦煤,以提高焦炭質量,緩解對高爐的不利影響。
近年來,隨著我國大型鋼鐵聯合企業大型、特大型高爐的快速發展,高爐的穩定操作對整個鋼鐵聯合企業的生產與效益越發重要。如某大型鋼鐵公司因干熄焦檢修,大型高爐調整不順,兩個多月生產不正常,損失近十億元人民幣。因此,一些大型鋼鐵聯合企業如沙鋼、武鋼、馬鋼、太鋼等開始要求焦化廠全部采用干熄焦裝置,即備用也采用干熄焦裝置,以保證大型、特大型高爐連續不斷地獲得質量穩定的干熄焦炭。從投入和產出的對比來看,全干熄方式比干熄為主濕熄備用方式投資高,但這些增加的投資可在兩年多一點的時間內收回,因此,全干熄方式得到了認可和采用。
3)獨立焦化廠開始形成建設干熄焦裝置熱潮。
國家的產業政策并未強制要求獨立焦化廠必須配套建設干熄焦裝置,主要是因為:采用干熄焦提高焦炭質量,其對煉鐵高爐的延伸效益,較難體現;經生化處理的焦化廢水不能作濕熄焦補充水,無出路,只能外排,較難實現“零”排放。
但是,最近一些獨立焦化廠從節能和環保角度出發也在配套建設干熄焦裝置,如河北中潤、安徽臨煥、山西焦化、長治潞寶、山東博興誠力、河北九江、徐州天裕等。尤其一些發展循環經濟、延長產業鏈的獨立焦化廠,需要更多的蒸汽和電力,主動采用干熄焦技術。
4)合同能源管理政策推動了干熄焦技術的采用推廣。
國家提倡的合同能源管理政策,為一些想建設干熄焦裝置、但在資金方面又有困難的焦化廠提供了建設機會,如山東博興誠力、江蘇徐州天裕、蘭州渝中等焦化廠紛紛采用合同能源管理模式吸引資金,建設干熄焦裝置。
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