【文章內(nèi)容簡介】 合利用技術(shù)四、 適用范圍 鋼鐵聯(lián)合企業(yè)五、 技術(shù)內(nèi)容技術(shù)原理近年來燃氣輪機循環(huán)熱效率得到進一步提高，燃氣輪機循環(huán)吸熱平均溫度高，純蒸汽動力循環(huán)放熱平均溫度低，把這兩種循環(huán)聯(lián)合起來組成煤氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)顯然可以提高循環(huán)熱效率。高爐煤氣等低熱值煤氣燃汽輪機CCPP技術(shù)是充分利用鋼鐵聯(lián)合企業(yè)高爐等副產(chǎn)煤氣，最大可能地提高能源利用效率，發(fā)揮煤氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)優(yōu)勢的先進技術(shù)。 工藝流程高爐等副產(chǎn)煤氣從鋼鐵能源管網(wǎng)送來后經(jīng)除塵器凈化，再經(jīng)加壓后與空氣過濾器凈化及加壓后的空氣混合進入燃氣輪機燃燒室內(nèi)混合燃燒，產(chǎn)生的高溫、高壓燃氣進入燃氣透平機組膨脹作功，燃氣輪機通過減速齒輪傳遞到汽輪發(fā)電機組發(fā)電。燃氣輪機作功后的高溫煙氣進入余熱鍋爐，產(chǎn)生蒸汽后進入蒸汽輪機作功，帶動發(fā)電機組發(fā)電，形成煤氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)。六、 主要設(shè)備此技術(shù)主要設(shè)備有：高爐煤氣供給系統(tǒng)、燃氣輪機系統(tǒng)、余熱鍋爐系統(tǒng)、蒸汽輪機系統(tǒng)和發(fā)電機組系統(tǒng)組成。主要設(shè)備有空氣壓縮機、高爐煤氣壓縮機、空氣預(yù)熱器、煤氣預(yù)熱器、燃氣輪機、余熱鍋爐、發(fā)電機和勵磁機等，一般分為單軸和多軸布置形式。七、 主要技術(shù)經(jīng)濟指標高爐煤氣綜合利用一直是鋼鐵企業(yè)能源利用的難點，過去作為鍋爐的燃料產(chǎn)生蒸汽來驅(qū)動汽輪機發(fā)電，其熱效率只能達25%左右，或者直接焚燒排放到大氣中，造成對大氣的污染。高爐煤氣等低熱值煤氣燃汽輪機CCPP技術(shù)先進，在不外供熱時熱電轉(zhuǎn)換效率可達40%～45%，已接近以天然氣和柴油為燃料的類似燃氣輪機聯(lián)合循環(huán)發(fā)電水平；比常規(guī)鍋爐蒸汽轉(zhuǎn)換效率高出近一倍。相同的煤氣量，CCPP又比常規(guī)鍋爐蒸汽多發(fā)70%～90%電。且此發(fā)電技術(shù)CO2排放比常規(guī)火力電廠減少45%～50%，沒有SO飛灰及灰渣排放， NOx排放又低，回收了鋼鐵生產(chǎn)中的二次能源，且為同容量常規(guī)燃煤電廠用水量的1/3左右。八、 技術(shù)應(yīng)用情況低熱值煤氣燃燒不易穩(wěn)定，低熱值煤氣體積龐大，煤氣壓縮功增加，這些都是此技術(shù)的難度。目前世界天然氣為燃料的大型CCPP的熱電轉(zhuǎn)換效率高達5058%，而低熱值煤氣為燃料的CCPP只有45%52%左右。低熱值煤氣燃燒技術(shù)只被少數(shù)公司掌握，一種是ABB、新比隆公司及日本川崎成套ABB的單管燃燒室燃氣輪機技術(shù)，另一種是ＧＥ公司與三菱公司的分管燃燒室的燃機，國內(nèi)目前已采用此引進或合資聯(lián)合制造技術(shù)設(shè)備的有寶山鋼鐵公司、通化鋼鐵公司和濟南鋼鐵公司，目前還有不少大型聯(lián)合企業(yè)在進行技術(shù)交流和方案比較。九、 技術(shù)推廣的建議采用高爐煤氣等低熱值煤氣燃汽輪機CCPP技術(shù)前提條件是鋼鐵企業(yè)必須具有完善的煤氣平衡計劃，避免因煤氣流量不足而使機組負荷不足，而影響效能發(fā)揮。由于高爐煤氣熱值低，需要大流量高效率的煤氣壓縮機，同時高爐煤氣中含塵量大，在進入煤氣壓縮機之前需要進行除塵。與常規(guī)燃氣輪機相比，燃料系統(tǒng)增加了壓縮機、除塵器，因而其調(diào)節(jié)系統(tǒng)比較復(fù)雜，調(diào)節(jié)的參數(shù)多，調(diào)節(jié)的精度要求高。如熱值、壓力、Ｈ2含量、Ｏ2含量、清潔度等，不允許有很大波動。煤氣燃燒后產(chǎn)生煙氣也要進行后處理，減少對后部煙道和余熱鍋爐等發(fā)電設(shè)備的影響。如果高爐煤氣不足而大量使用焦爐煤氣補充，經(jīng)濟上是不合算的，沒有低成本的副產(chǎn)煤氣燃料和較好的上網(wǎng)電價政策支持，企業(yè)經(jīng)濟效益會受嚴重影響。轉(zhuǎn)爐負能煉鋼工藝技術(shù)一、 所屬行業(yè) 鋼鐵二、 技術(shù)名稱 轉(zhuǎn)爐負能煉鋼工藝技術(shù)三、 技術(shù)類型 節(jié)能技術(shù)四、 適用范圍 大中型轉(zhuǎn)爐煉鋼企業(yè)五、 技術(shù)內(nèi)容技術(shù)原理轉(zhuǎn)爐實現(xiàn)負能煉鋼是衡量一個現(xiàn)代化煉鋼廠生產(chǎn)技術(shù)水平的重要標志，轉(zhuǎn)爐負能煉鋼意味著轉(zhuǎn)爐煉鋼工序消耗的總能量小于回收的總能量，即轉(zhuǎn)爐煉鋼工序能耗小于零。轉(zhuǎn)爐煉鋼工序過程中支出的能量主要包括：氧氣、氮氣、焦爐煤氣、電和使用外廠蒸汽，而轉(zhuǎn)爐回收的能量主要包括：轉(zhuǎn)爐煤氣和蒸汽回收。傳統(tǒng)“負能煉鋼技術(shù)”定義是一個工程概念，體現(xiàn)了生產(chǎn)過程轉(zhuǎn)爐煙氣節(jié)能、環(huán)保綜合利用的技術(shù)集成。 工藝流程轉(zhuǎn)爐負能煉鋼工藝技術(shù)在轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)流程中體現(xiàn)，能量變化指標從消耗部分與支出部分折算而來。該技術(shù)工藝流程包括生產(chǎn)流程和能源支出/回收利用技術(shù)工藝流程。最初提出負能煉鋼技術(shù)時，轉(zhuǎn)爐煉鋼工序定義為從鐵水進廠至鋼水上連鑄平臺的轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)全部工藝過程。隨著煉鋼技術(shù)發(fā)展，煉鋼廠增加了鐵水脫硫預(yù)處理、爐外精煉等新技術(shù)，而爐外精煉特別是LF爐能耗較高，整體計算,實現(xiàn)負能煉鋼難度大大增加，但從提升轉(zhuǎn)爐煉鋼整體技術(shù)水平出發(fā)，評價負能煉鋼技術(shù)水平應(yīng)包括爐外精煉等。鐵水預(yù)處理頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐爐外精煉高爐鐵水模鑄連鑄 六、 主要設(shè)備轉(zhuǎn)爐鋼生產(chǎn)工藝必須的生產(chǎn)設(shè)備鐵水預(yù)處理爐、頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐、爐外精煉爐等，還應(yīng)包括轉(zhuǎn)爐煤氣凈化處理、余熱利用及轉(zhuǎn)爐煤氣利用等設(shè)備。如OG法等濕式除塵設(shè)備或LT法等干式除塵設(shè)備、除塵風(fēng)機、余熱鍋爐、回收轉(zhuǎn)爐煙氣物理熱設(shè)備及各種轉(zhuǎn)爐煤氣利用技術(shù)設(shè)備等。七、主要技術(shù)經(jīng)濟指標轉(zhuǎn)爐負能煉鋼技術(shù)清潔生產(chǎn)指標：煤氣平均回收量達到90 m3/噸鋼；回收煤氣的熱值應(yīng)大于7MJ/m3（CO含量應(yīng)大于55%）；蒸汽平均回收量80Kg/噸鋼；排放煙氣含塵量10 mg/m3。若按全面推廣應(yīng)用轉(zhuǎn)爐負能煉鋼技術(shù)，今后若轉(zhuǎn)爐鋼生產(chǎn)2億噸左右規(guī)模時，全年將節(jié)能236萬噸標煤。轉(zhuǎn)爐煤氣回收率大幅提高，不僅可減少CO排放使之有效地轉(zhuǎn)化為能源，還可減少煙塵等排放，有效改善廠區(qū)環(huán)境質(zhì)量。八、 技術(shù)應(yīng)用情況我國大型轉(zhuǎn)爐負能煉鋼技術(shù)已日益成熟，寶鋼等企業(yè)已達到國際領(lǐng)先水平；中型轉(zhuǎn)爐已逐步實現(xiàn)負能煉鋼；小型轉(zhuǎn)爐也初步具備相應(yīng)生產(chǎn)裝備條件，通過加強煤氣回收也可實現(xiàn)負能煉鋼。相關(guān)企業(yè)在應(yīng)用轉(zhuǎn)爐負能煉鋼技術(shù)過程中取得的經(jīng)驗有：提高轉(zhuǎn)爐作業(yè)率，縮短冶煉周期可降低冶煉電耗；優(yōu)化二次除塵風(fēng)機運行參數(shù)，實現(xiàn)節(jié)電；采用計算機終點控制等技術(shù)，降低氧氣消耗；加強設(shè)備維護，加強煤氣回收，減少轉(zhuǎn)爐煤氣放散率；采用蓄熱燃燒技術(shù)烘烤鋼包，有效增加轉(zhuǎn)爐煤氣用戶；縮短冶煉時間，提高生產(chǎn)效率；合理優(yōu)化工藝流程。九、 技術(shù)使用單位 寶鋼是我國最早實現(xiàn)“負能煉鋼”的鋼鐵企業(yè)，雖然調(diào)整品種結(jié)構(gòu)，增加爐外精煉、電磁攪拌等耗能新工藝裝備，轉(zhuǎn)爐工序能耗壓力加大，但通過深入挖潛，繼續(xù)保證了轉(zhuǎn)爐負能煉鋼技術(shù)有效實施。近年來武鋼三煉鋼、馬鋼一煉鋼、鞍鋼一煉鋼、本鋼、唐鋼等一批中型轉(zhuǎn)爐也都成功應(yīng)用負能煉鋼技術(shù)，在萊鋼等小型轉(zhuǎn)爐負能煉鋼技術(shù)也取得突破。但各技術(shù)使用單位在負能煉鋼涵蓋范圍方面還不統(tǒng)一，有些企業(yè)未將鐵水脫硫預(yù)處理、爐外精煉等能耗納入其中。十、 技術(shù)推廣的建議為進一步提高轉(zhuǎn)爐負能煉鋼技術(shù)應(yīng)用，在提高煤氣回收質(zhì)量和減少蒸汽放散量方面：應(yīng)優(yōu)化鍋爐設(shè)計，提高蒸汽壓力和品質(zhì)；開發(fā)真空精煉應(yīng)用轉(zhuǎn)爐蒸汽的工藝技術(shù)，增加煉鋼廠本身利用蒸汽能力；發(fā)展低壓蒸汽發(fā)電技術(shù)，提高電能轉(zhuǎn)化效率；在優(yōu)化轉(zhuǎn)爐工藝方面：可采用高效供氧技術(shù)，縮短冶煉時間，加快鋼包周轉(zhuǎn)；努力降低鐵鋼比，增加廢鋼用量；采用鐵水“三脫”預(yù)處理技術(shù)減少轉(zhuǎn)爐渣；優(yōu)化復(fù)合吹煉工藝，降低氧耗，提高金屬收得率；采用自動煉鋼技術(shù)，實現(xiàn)不倒爐出鋼；改善鐵鋼界面，提高鐵水溫度；采用單一鐵水罐進行鐵水運輸，降低鐵水溫降損失等?！柏撃軣掍摗辈⑽慈亢w煉鋼全工藝過程能量轉(zhuǎn)換與能量平衡，不能作為整體評價煉鋼工序能耗水平的唯一標準，但國際先進鋼鐵企業(yè)都把實現(xiàn)轉(zhuǎn)爐負能作為重要指標。我國轉(zhuǎn)爐鋼比例超過80%，因此轉(zhuǎn)爐負能煉鋼技術(shù)全面推廣對鋼鐵行業(yè)清潔生產(chǎn)意義重大。 新型頂吹沿沒噴槍富氧熔池煉錫技術(shù)一、 所屬行業(yè) 有色金屬冶金二、 技術(shù)名稱 新型頂吹沿沒噴槍富氧熔池煉錫技術(shù) 三、 技術(shù)類型 新工藝新設(shè)備的開發(fā)利用四、 適用領(lǐng)域 金屬錫冶煉企業(yè)五、 技術(shù)內(nèi)容 基本原理 新型頂吹沿沒噴槍富氧熔池煉錫技術(shù)是一種典型的頂吹沉沒噴槍熔池熔煉技術(shù)，其基本過程是將一根經(jīng)過特殊設(shè)計的噴槍，由爐頂插入固定垂直放置的圓筒型爐膛內(nèi)的熔體之中，空氣或富氧空氣和燃料從噴槍末端直接噴入熔體中，在爐內(nèi)形成劇烈翻騰的熔池，經(jīng)過加水混捏成團或塊狀的爐料可由爐頂加料口直接投入爐內(nèi)熔池。本技術(shù)的特點是熔池強化熔煉過程。在熔煉過程開始前必須形成一個有一定深度的熔池。在正常情況下，可以是上一周期留下的熔體。若是初次開爐則需要預(yù)先加入一定量的干渣，然后插入噴槍，在物料表面加熱使之熔化，形成一定深度的熔池，并使爐內(nèi)溫度升高到1150℃左右即可開始進入熔煉階段。在正常的錫冶煉過程中一般采用三段熔煉：（1）熔煉階段。將噴槍插入熔池，控制一定的插入深度和壓縮空氣及燃料量，通過經(jīng)噴槍末端噴出的燃料和空氣造成劇烈翻騰的熔池。然后由上部進料口加入經(jīng)過配料并加水潤濕混捏過的爐料團塊，熔煉反應(yīng)隨即開始。隨著熔煉反應(yīng)的進行，還原反應(yīng)生成的金屬錫在爐底部積聚，形成金屬錫層。由于作業(yè)時噴槍被保持在上部渣層下一定深度（約200mm），故主要是引起渣層的攪動，從而可以形成相對平靜的底部金屬層。當金屬錫層達到一定深度時，適當提高噴槍的位置，開口放出金屬錫，而熔煉過程可以不間斷。 如此反復(fù)，當爐渣層達到一定深度時，停止進料，將底部的金屬錫放完，就可以進入渣還原階段。熔煉階段耗時6個小時要左右。渣還原階段根據(jù)還原程度的不同分為弱還原階段和強還原階段。（2）弱還原階段。弱還原階段作業(yè)的主要目的是對爐渣進行輕度還原，即不使鐵過還原而生成金屬鐵，產(chǎn)出合格金屬錫的條件下，使爐渣含錫從10%降低到4%左右。為此，這一階段作業(yè)爐溫要提高到1200℃左右。這時要把噴槍定位在熔池的頂部（接近靜止液渣表面），同時快速加入塊煤，促進爐渣中SnO2的還原。弱還原階段作業(yè)時間約20~40min。作業(yè)結(jié)束后，迅速放出金屬錫，即可進入強還原階段。（3）強還原階段。強還原階段是對爐渣進一步還原，使渣中含錫降至1%以下，達到可以拋棄的程度。這一階段爐溫要升高到1300℃左右，并繼續(xù)加入還原煤。由于爐渣中含錫已經(jīng)較低，因此，不可避免地有大量鐵被還原出來，所以，這一階段產(chǎn)出的是FeSn合金。強還原階段約持續(xù)2~4小時。作業(yè)結(jié)束后讓FeSn合金留在爐內(nèi)放出大部分爐渣經(jīng)過水淬后丟棄或堆存。爐內(nèi)留下部分渣和底部的FeSn合金，保持一定深度的熔池，作為下一作業(yè)周期的初始熔池。殘留在爐內(nèi)的FeSn合金中的Fe將在下一周期熔煉過程中直接參與同SnO2或SnO的還原反應(yīng)：SnO2+2Fe = Sn+2FeO （1）SnO+Fe = Sn+FeO （2）因此，強還原階段用于Fe的能源消耗最終轉(zhuǎn)化為用于Sn的還原。在特殊情況下，為使爐渣中含錫降至更低的程度，可以繼續(xù)在同一爐內(nèi)在強還原階段結(jié)束后放出FeSn合金，并將爐溫升高到1400℃以上，把噴槍深深插入渣池中，同時加入黃鐵礦，實際是對爐渣進行煙化處理。錫精礦還原反應(yīng)過程主要是SnO2同CO之間的氣固反應(yīng)，而控制該反應(yīng)速度的主要因素是CO向精礦表面擴散和CO2向空間的逸散速度和過程。在反射爐熔煉過程中，物料形成靜止料堆，不利于上述過程的進行。而在澳斯麥特熔煉過程中，反應(yīng)表面受到不斷地沖刷以及由于燃料在物料表面直接燃燒的高溫可形成更高的CO濃度，有力地促進了上述的擴散和逸散過程，改善了反應(yīng)的動力學(xué)過程，加快了還原反應(yīng)的進行。正如前面的分析那樣，由于反射爐熔煉過程中渣相和金屬相之間達到平衡，因此，要想得到含鐵較低的粗錫而大幅度降低渣中含錫是不可能的，渣中含錫量和金屬相中的含鐵量成負相關(guān)關(guān)系，即當平衡情況下，爐渣中的含錫量低于2%時，粗錫中的含鐵量將急劇上升。在熔煉過程中，由于噴槍僅引起渣的攪動，可以形成相對平靜的底部金屬相，因此可以在熔煉過程中連續(xù)或間斷地放出金屬錫，破壞渣錫之間的反應(yīng)平衡，SnO渣+Fe金屬 = FeO渣+Sn金屬 （3）迫使上述反應(yīng)向右進行，從而可以降低渣中的含錫量。Mc Clelland等的渣還原過程熱力學(xué)模型分析結(jié)果表明，在熔池中渣錫之間達到完全平衡和不形成平衡的情況下，錫的還原程度和渣中含錫量出現(xiàn)明顯區(qū)別。本工藝取得的試驗數(shù)據(jù)已經(jīng)處于平衡曲線以下，即在相同條件下，可以取得更低的渣含錫指標，已接近理論理想指標。本工藝可以通過調(diào)節(jié)噴槍插入熔體的深度、噴入熔體的空氣過剩量或加入還原劑的量和加入速度，以及通過多次或分批放出金屬等手段，達到控制反應(yīng)平衡和速度的目的，從根本上解決了傳統(tǒng)熔池熔煉過程中渣含錫過高的問題。這是由于生成的金屬及時排出，破壞了反應(yīng)(4)和(5)（SnO）渣+CO = [Sn]金屬+CO2 （4） [Fe]金屬+（SnO）渣 = [Sn]金屬+（FeO）渣 （5）的平衡，迫使兩個反應(yīng)向右進行，除降低了渣含錫之外，還通過單獨的渣還原過程，提高溫度和快速加入還原劑，使渣表面形成較高的CO濃度，促使反應(yīng)（4）向右進行。盡管隨著金屬錫的析出會促使平衡反應(yīng)（5）向左進行，但是據(jù)有關(guān)研究證明該反應(yīng)相應(yīng)較慢，因此可以通過加快反應(yīng)進程和及時放出錫，阻止上述反應(yīng)的進行。 工藝流程圖（理解性示意圖）云南錫業(yè)集團有限責任公司的新型頂吹沿沒噴槍富氧熔池煉錫技術(shù)工藝流程示意圖： 技術(shù)評價情況（1）熔煉效率高、熔煉強度高。本工藝的核心，是利用一根經(jīng)特殊設(shè)計的噴槍插入熔池，空氣和粉煤燃料從噴槍的末端直接噴入熔體中，在爐內(nèi)形成一個劇烈翻騰的熔池，極大地強化了反應(yīng)的傳熱和傳質(zhì)過程，加快了反應(yīng)速度，提高了熱利用率，有極高的熔煉強度。單位熔煉面積的物料處理量（爐床指數(shù)）是反射爐的15~20倍。噴槍由經(jīng)特殊設(shè)計的三層同心套管組成，中心是粉煤通道，中間是燃燒空氣，最外層是套筒風(fēng)。噴槍被固定在可沿垂直軌道運行的噴槍架上，工作時隨爐況的變化由DCS系統(tǒng)或手動控制上下移動。熔煉過程中，經(jīng)潤濕混捏的物料從爐頂進料口加入，直接跌入熔池，燃料（粉煤）和燃燒空氣以及為燃燒過剩的CO、C和SnO、SnS等的二次燃燒（套筒）風(fēng)均通過插入熔池的噴槍噴入。當更換噴槍或因其他事故需要提起噴槍保持爐溫時，則從備用燒嘴口插入、點燃備用燒嘴。備用燒嘴以柴油為燃料。（2）處理物料的適應(yīng)性強。由于澳斯麥特技術(shù)的核心是有一個翻騰的熔池，因此