【文章內(nèi)容簡介】 4t/a 按 13kg/m3計(jì) 4 高爐煤氣 104Nm3/h 5 返焦 104t/a 按 5%返焦 6 返燒結(jié) 104t/a 按 6%返礦 三 主要原、燃料耗量 山西華豐冶煉集團(tuán)有限公司 2630 立方錳鐵合金 高爐煤氣 余壓 、 剩余 高爐煤氣 節(jié)能 綜合利用項(xiàng)目 10 序號 指標(biāo)名稱 單位 數(shù)值 備注 1 燒結(jié)礦 104t/a 包括 6%返礦 2 球團(tuán)礦 104t/a 3 塊礦 104t/a 4 焦炭 104t/a 包括 5%返焦 5 石灰石 104t/a 調(diào)劑用 采用 靜電 除塵 設(shè)施進(jìn)行高爐煤氣除塵。除塵后的煤氣 進(jìn)入 TRT 或 BPRT系統(tǒng)回收其中余壓能然后 送往 燃?xì)忮仩t 及其它煤氣用戶。 高爐設(shè)鼓風(fēng)機(jī)站一座，配置一臺全靜葉可調(diào)軸流壓縮機(jī)組，預(yù)留另一臺風(fēng)機(jī)位置。 風(fēng)機(jī) 型號 ： ，進(jìn)口流量 2530m3/min，進(jìn)口壓力 ，出口壓力 ，主軸轉(zhuǎn)速 5000r/min。 在高爐出鐵場、礦槽、鑄鐵機(jī)設(shè)除塵系統(tǒng)。 各輔助間、操作室、辦公室等處設(shè)采暖設(shè)施，保證冬季室內(nèi)不同的溫度要求。 高爐中央控制室、鼓風(fēng)機(jī)站、化驗(yàn)室等處，為滿足工藝設(shè)備對環(huán)境溫度的要 求，設(shè)空調(diào)設(shè)施。 各潤滑油站、動力油站、一次儀表室及各水泵站、加藥間等均根據(jù)室內(nèi)通風(fēng)換氣要求設(shè)有機(jī)械排風(fēng)或機(jī)械送風(fēng)系統(tǒng)。 企業(yè)能量利用存在問題 XXXX 冶煉集團(tuán)有限公司 在生產(chǎn) 錳鐵 合金鐵過程中產(chǎn)生的高爐煤氣一部分作為 燒結(jié)機(jī)和熱風(fēng)爐的燃料，一部分煤氣作為蒸汽鍋爐的燃料生產(chǎn)蒸汽使用， 剩余 約 50%的高爐煤氣 ， 過去通常采用高空放散，但 煤氣的放散一方面造成大氣的污染，另一方面造成高爐煤氣中大量的可燃物質(zhì) 的浪費(fèi)。 另外高爐煤氣由 排出高爐后經(jīng)降壓閥 減壓到常壓狀態(tài)，沒有山西華豐冶煉集團(tuán)有限公司 2630 立方錳鐵合金 高爐煤氣 余壓 、 剩余 高爐煤氣 節(jié)能 綜合利用項(xiàng)目 11 充分利用該部分煤氣壓力。 在能源日 益緊張的今天，企業(yè)必須要樹立節(jié)能意識，對一次性能源作到充分利用，所以必須尋找先進(jìn)的技術(shù)來實(shí)現(xiàn)突破。 高爐煤氣平衡表。 煤氣收入 煤氣支出 比例 (%) 供戶 供量（ NM3/h) 用戶 用量 (Nm3/h) 2630m3 錳鐵高爐 204750 熱風(fēng)爐 92137. 5 45. 00 燒結(jié)機(jī)點(diǎn)火 6600 3. 22 噴煤煙氣爐 3750. 00 1. 83 將采用 2 臺 75t/h燃?xì)忮仩t 102262. 50 49. 95 合計(jì) 204750 合計(jì) 204750 100 本項(xiàng)目擬實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)和 預(yù)期的效果 通過實(shí)施 節(jié)能綜合利用項(xiàng)目 ，使 高爐煤氣的余壓得到充分的利用，配套 余壓發(fā)電 、節(jié)電 設(shè)施投產(chǎn)后可回收鼓風(fēng)機(jī)約 30%的電耗 ，年可 發(fā)電、節(jié)電 5700 萬 kWh 的電量 ， 剩余高爐煤氣燃燒 發(fā)電、節(jié)電 約 15030 萬 kWh的電量。 兩項(xiàng)發(fā)電合計(jì) 20730 萬 kWh， 折合標(biāo)煤 萬噸 。若按標(biāo)煤含硫%，和脫硫效率 96%計(jì)算，年減少 SO2 排放 噸 。 項(xiàng)目的實(shí)施符合清潔生產(chǎn)的要求 清潔生產(chǎn)是指不斷采取改進(jìn)設(shè)計(jì)、使用清潔的能源和原料、采用先進(jìn)的工藝技術(shù)與設(shè)備、改善管理、綜合利用等措施，從源頭削減污染，提高資源 利用率，減少或是避免生產(chǎn)、服務(wù)和產(chǎn)品使用過程中的污染物的產(chǎn)生和排放，以減輕或消除對人類健康和環(huán)境的危害。 高爐煤氣余壓和剩余煤氣 的 節(jié)能 綜合利用 項(xiàng)目的實(shí)施可以回收高爐煤氣的壓力余能和剩余煤氣中可燃成分的余能，使煉鐵生產(chǎn)中副產(chǎn)的剩余能源得到較為充分的 再利用，降低了能耗， 同時(shí) 也降低了污染物排放總量。 山西華豐冶煉集團(tuán)有限公司 2630 立方錳鐵合金 高爐煤氣 余壓 、 剩余 高爐煤氣 節(jié)能 綜合利用項(xiàng)目 12 3 生產(chǎn)規(guī)模和產(chǎn)品方案 生產(chǎn)規(guī)模 （ 1） 1高爐建設(shè) TRT+12Mw 汽拖風(fēng)機(jī)設(shè)施，其中 TRT 裝機(jī)容量為 4500Kw，實(shí)際發(fā)電 3500 Kw， 年發(fā)電量 2770 萬 kWh。 汽拖風(fēng)機(jī)設(shè)施功率 10000kW， 年 節(jié)電 7900 萬 kWh，兩項(xiàng)合計(jì) 年 發(fā)電 、節(jié)電 10670萬 kWh 的規(guī)模 。 （ 2） 2高爐建設(shè) BPRT 風(fēng)機(jī) +15Mw 汽輪發(fā)電機(jī)組，其中 BPRT風(fēng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行功率 3700kW， 年節(jié)電 2930kWh。 汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組 實(shí)際 發(fā)電負(fù)荷 9000kW， 年發(fā)電量 7130 萬 kWh。兩項(xiàng)合計(jì) 年發(fā)電、節(jié)電 10060 萬 kWh 的規(guī)模。 兩座高爐煤氣的余壓發(fā)電、節(jié)電和剩余煤氣發(fā)電、節(jié)電總計(jì)為 20730萬 kWh。折合標(biāo)煤 51610 噸，節(jié)能 效益十分顯著 。 方案 以技術(shù)方案的成熟可靠前提下， 考慮 系統(tǒng)的整體可靠性和靈活性。具體建設(shè)方案為： （ 1） 1高爐采用 TRT+12Mw 汽拖風(fēng)機(jī)設(shè)施的方案，剩余煤氣燃燒產(chǎn)生的蒸汽 通過汽輪機(jī) 全部用來推動風(fēng)機(jī)的運(yùn)行，該蒸汽負(fù)荷可滿足高爐風(fēng)機(jī)的需求，同時(shí)減少了發(fā)配電系統(tǒng)的投入。 高爐煤氣 TRT 系統(tǒng)產(chǎn)生的電量全部上網(wǎng)。 （ 2） 2高爐采用 BPRT 風(fēng)機(jī) +15Mw 汽輪發(fā)電機(jī)組，高爐煤氣通過 BPRT 系統(tǒng)推動高爐風(fēng)機(jī)，可減少風(fēng)機(jī) 30%左右的用電量。剩余高爐煤氣 通過燃燒 75t 鍋爐、 發(fā) 配 電 設(shè)施生產(chǎn)的電量全部上網(wǎng)。 兩套高爐采用不同的 節(jié)能 綜合 利用 措施，形成供電互補(bǔ)的效果，有利山西華豐冶煉集團(tuán)有限公司 2630 立方錳鐵合金 高爐煤氣 余壓 、 剩余 高爐煤氣 節(jié)能 綜合利用項(xiàng)目 13 于系統(tǒng)的穩(wěn)定和靈活調(diào)節(jié)。 山西華豐冶煉集團(tuán)有限公司 2630 立方錳鐵合金 高爐煤氣 余壓 、 剩余 高爐煤氣 節(jié)能 綜合利用項(xiàng)目 14 4 工藝技術(shù)方案 工 藝方案的選擇 高爐煤氣余壓節(jié)能利用 現(xiàn)代高爐爐頂壓力高達(dá) ~，爐頂煤氣中存有大量勢能。傳統(tǒng)做法中采用減壓閥組將其壓力降低到所需壓力，減壓閥組工作時(shí)噪聲高，而且壓力能全部浪費(fèi)。采用爐頂余壓發(fā)電技術(shù)，就是利用爐頂煤氣剩余壓力使氣體在透平內(nèi)膨脹做功，推動透平轉(zhuǎn)動，帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電，根據(jù)爐頂壓力不同，每噸鐵約可發(fā)電 2040KWh。如果高爐煤氣采用干法除塵，發(fā)電量還可增加 30%左右，這種節(jié)能發(fā)電技術(shù)稱為 TRT 技術(shù)（ Blast Furnace Top Gas Recovery Turbine Unit,以下簡稱 TRT） ；同時(shí)也發(fā)展了煤氣透平直接帶動高爐鼓風(fēng)機(jī)（與鼓風(fēng)機(jī)電動機(jī)同軸驅(qū)動），從而減少后面配套的發(fā)配電裝置，簡稱 BPRT(Blast Furnace Power Recovery Turbine)。高爐煤氣余壓節(jié)能利用的特點(diǎn)是： （ 1）產(chǎn)生新的能量：利用高爐產(chǎn)生的煤氣余熱、余壓，通過透平（ TRT）膨脹做功帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電（或驅(qū)動鼓風(fēng)機(jī)的電動機(jī)），不消耗煤氣也不降低煤氣品質(zhì)； （ 2）環(huán)保：在透平工作過程中，煤氣通過透平機(jī)組，替代減壓閥組，減少氣流噪音（ TRT 主機(jī)噪音一般在 100dBA 左右，減 壓閥組一般在120~150dBA 左右）； （ 3）凈化煤氣：煤氣流經(jīng)透平時(shí)由于離心作用以及壓力降低，煤氣中的粉塵在透平機(jī)體內(nèi)沉積； （ 4）提高高爐產(chǎn)量：煤氣流經(jīng)透平時(shí)，其流量、壓力是經(jīng)過透平靜葉角度無級調(diào)節(jié)改變的，可以隨時(shí)控制煤氣壓力在一個很小的波動范圍山西華豐冶煉集團(tuán)有限公司 2630 立方錳鐵合金 高爐煤氣 余壓 、 剩余 高爐煤氣 節(jié)能 綜合利用項(xiàng)目 15 內(nèi)（一般可以控制高爐爐頂壓力正常時(shí)在 177。3kPa 左右，甩負(fù)荷時(shí)在 177。3kPa左右；一般減壓閥組控制高爐爐頂壓力在 10~20kPa 左右）使得爐頂壓力相對穩(wěn)定，提高高爐利用系數(shù)從而提高高爐產(chǎn)量； 剩余高爐煤氣的節(jié)能利用 XXXX 冶煉集團(tuán)有限 公司在生產(chǎn)錳鐵合 金鐵過程中產(chǎn)生的高爐煤氣一部分作為燒結(jié)機(jī)和熱風(fēng)爐的燃料，另外還剩余約 50%的高爐煤氣，該部分的剩余煤氣若高空放散，一方面造成大氣的污染，另一方面造成高爐煤氣中大量的可燃物質(zhì)的浪費(fèi)。但該部分的高爐煤氣可燃物質(zhì)主要由 CO 組成，其可燃物質(zhì)濃度較低，發(fā)熱量低，作為工業(yè)原料氣 的價(jià)值較低，一般作為燃料氣來回收其中的能量。通常的方法包括： ① 蒸汽輪機(jī)發(fā)電： 蒸汽輪機(jī)就是可燃?xì)怏w與空氣在燃燒器內(nèi)燃燒，燃燒產(chǎn)生蒸汽做功發(fā)電，蒸汽輪機(jī)發(fā)電技術(shù)已經(jīng)非常成熟 并且可以利用各種熱值、壓力的燃?xì)?，這屬于世界上早期的高爐煤氣發(fā)電技術(shù)。其 特點(diǎn)是：蒸汽輪機(jī)已經(jīng)在各個領(lǐng)域應(yīng)用了一百多年，技術(shù)成熟，穩(wěn)定性好，單機(jī)功率大。但系統(tǒng)復(fù)雜，集成度低，建設(shè)周期長，大修困難，維護(hù)復(fù)雜。 ② 燃?xì)廨啓C(jī)及燃?xì)? 蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電 燃?xì)廨啓C(jī)則是以空氣和燃?xì)鉃榻橘|(zhì)的旋轉(zhuǎn)式熱力發(fā)動機(jī)，它的結(jié)構(gòu)與飛機(jī)發(fā)動機(jī)一致。燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組是 20 世紀(jì)中葉發(fā)展起來的一項(xiàng)新技術(shù)，系統(tǒng)由燃?xì)廨啓C(jī)、余熱蒸汽鍋爐、蒸汽輪機(jī)等組成。其工作原理是由壓氣機(jī)將空氣加壓進(jìn)入燃燒室，燃料在燃燒室燃燒后，形成高溫高壓燃?xì)?，并在透平中膨脹做功，一部分功用于?qū)動壓氣機(jī)，剩余部分驅(qū)動發(fā)電機(jī)發(fā)電，透平排氣的 溫度約 500℃ ，排放的高溫?zé)煔庠龠M(jìn)入余熱鍋山西華豐冶煉集團(tuán)有限公司 2630 立方錳鐵合金 高爐煤氣 余壓 、 剩余 高爐煤氣 節(jié)能 綜合利用項(xiàng)目 16 爐產(chǎn)生蒸汽，二次發(fā)電。這一技術(shù)日趨完善 并得到了高度發(fā)展和廣泛應(yīng)用。但高爐煤氣燃?xì)廨啓C(jī)的容量規(guī)模大，一次性投資較大、維護(hù)費(fèi)用高 而且備件昂貴，大修困難。 ③ 燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)發(fā)電 燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)與汽油機(jī)在結(jié)構(gòu)上類似，但其燃料是可燃?xì)怏w，而不是汽油 利用柴油和汽油作為燃料的內(nèi)燃機(jī)技術(shù)非常成熟 世紀(jì)末就開始投入工業(yè)應(yīng)用。以天然氣作為燃料的內(nèi)燃機(jī)在 20 世紀(jì)末也已成熟，而在國內(nèi)利用變濃度 (低熱值等燃?xì)鉃槿剂系膬?nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組的研究才剛剛起步。各種發(fā)電機(jī)組各有優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，但對于氣源分散、供 應(yīng)不穩(wěn)定、氣量不大的情況，燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)具有突出的優(yōu)點(diǎn)。到目前為止國內(nèi)利用燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)建立的分布式電站已達(dá)到 100 多座，覆蓋了高爐煤氣、焦?fàn)t煤氣、冶煉尾氣、沼氣、秸稈氣等領(lǐng)域，裝機(jī)容量 60 萬 KW，年發(fā)電量 40 億 kWh， 運(yùn)行穩(wěn)定，事故率低，采用高爐煤氣內(nèi)燃機(jī)發(fā)電是我國自行開發(fā)的技術(shù)，國外尚未有研究和應(yīng)用的報(bào)道。 在現(xiàn)有燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)的基礎(chǔ)上改裝開發(fā)的高爐煤氣發(fā)動機(jī)發(fā)電機(jī)組具有單機(jī)容量小 (一般在 100~4000Kw)、發(fā)電效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、單機(jī)重量輕、 體積小、移動方便、建站靈活、啟?？旖荨⒉僮骱途S護(hù)簡單、投資小等優(yōu)點(diǎn) 。 高爐余壓節(jié)能方案 與剩余煤氣節(jié)能利用方案 的確定 綜合目前現(xiàn)有的三種剩余高爐煤氣發(fā)電的特點(diǎn)，公司內(nèi)部生產(chǎn)管理特點(diǎn)， 華豐 公司決定 對 1高爐剩余煤氣節(jié)能方案 采用蒸汽拖風(fēng)機(jī)方式，采用 75t 蒸汽鍋爐 +蒸汽輪機(jī)，直接驅(qū)動鼓風(fēng)機(jī)。 該方案 節(jié)省了該套系統(tǒng)山西華豐冶煉集團(tuán)有限公司 2630 立方錳鐵合金 高爐煤氣 余壓 、 剩余 高爐煤氣 節(jié)能 綜合利用項(xiàng)目 17 后續(xù)的發(fā)配電設(shè)施，提高了汽輪機(jī)做功的動能利用率 ，同時(shí)可滿足 1高爐鼓風(fēng)機(jī)的動力負(fù)荷需求 。 2高爐 剩余煤氣 節(jié)能方案為 75t 蒸汽鍋爐 +蒸汽輪機(jī) +發(fā)電機(jī)技術(shù)，為通常的火力發(fā)電方式，產(chǎn)生的電力接入電網(wǎng)供應(yīng)全廠用電 ，該方式可靈活調(diào)整發(fā)電方案。 高爐煤氣余壓節(jié)能利用方案與剩 余煤氣節(jié)能利用方案相配合，對于1高爐煤氣余壓節(jié)能方案，采用 TRT 技術(shù)對余壓能進(jìn)行發(fā)電利用；對于2高爐煤氣余壓采用 BPRT 技術(shù)，煤氣透平驅(qū)動鼓風(fēng)機(jī)的同軸電機(jī)，達(dá)到節(jié)電的效果。 余壓節(jié)能利用與剩余煤氣節(jié)能利用相互配合使用，可使公司該兩種能源綜合利用， 即 保持高效節(jié)能，同時(shí)保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定性與靈活性。 1高爐煤氣余壓 與剩余高爐煤氣 節(jié)能 綜合 利用 工藝流程 1高爐煤氣余壓 節(jié)能利用流程 從高爐送出的高壓煤氣經(jīng)旋風(fēng)除塵和靜電除塵后，送到余壓透平發(fā)電裝置和減壓閥組；在減壓閥組之前轉(zhuǎn)入 TRT 進(jìn)口管。 經(jīng)全封閉液壓插板閥，緊急切斷閥，調(diào)速閥，可調(diào)靜葉進(jìn)入透平膨脹做功，透平帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電。膨脹后的煤氣先經(jīng)旋流板脫水器脫水，再經(jīng)出口全封閉插板閥，送到減壓閥組后的煤氣主管上。這樣 TRT 與減壓閥組就形成了并聯(lián)關(guān)系。在入口插板閥之后，出口插板閥之前，與 TRT 并聯(lián)有一旁通管及快開慢關(guān)旁通閥（簡稱旁通快開閥），作為 TRT 緊急停機(jī)時(shí)， TRT 與減壓閥組之間的平穩(wěn)過渡之用，以確保高爐爐頂壓力不產(chǎn)生大的波動。從TRT 和減壓閥組出來的低壓煤氣再送到高爐煤氣柜和用戶。 1高爐剩余煤氣 節(jié)能利用流程 山西華豐冶煉集團(tuán)有限公司 2630 立方錳鐵合金 高爐煤氣 余壓 、 剩余 高爐煤氣 節(jié)能 綜合利用項(xiàng)目 18 剩余的高爐煤氣通過管 道直接輸送到燃?xì)忮仩t內(nèi)與預(yù)熱后的空氣在鍋爐內(nèi)燃燒，煙氣經(jīng)過熱器、省煤器等后通過高煙囪排放。鍋爐內(nèi)產(chǎn)生的蒸汽輸送到蒸汽輪機(jī)，再由蒸汽輪機(jī)帶動鼓風(fēng)機(jī)的電機(jī)帶動鼓風(fēng)機(jī)。經(jīng)過蒸汽輪機(jī)的蒸汽經(jīng)冷凝器冷凝后經(jīng)換熱、除氧器、再次進(jìn)入鍋爐。 2高爐煤氣余壓 與剩余高爐煤氣節(jié)能 綜合 利用 工藝流程 2高爐煤氣余壓 節(jié)能利用流程 2高爐煤氣余壓 節(jié)能方案為 BPRT 技術(shù)， 從高爐送出的高壓煤氣經(jīng)旋風(fēng)除塵和靜電除塵后，送到煤氣透平，產(chǎn)生的動能帶動鼓風(fēng)機(jī)的同軸電機(jī)。煤氣在減壓閥組之前轉(zhuǎn)入 BPRT 進(jìn)口管。經(jīng)全封閉液壓插 板閥，緊急切斷