干熄焦培训课件.ppt
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1、钢铁企业余能回收钢铁企业余能回收(烧结、干熄焦、转炉)(烧结、干熄焦、转炉)大唐时代节能科技有限公司大唐时代节能科技有限公司20122012年年1212月月钢铁生产流程示意图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。
2、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、转炉数高炉、烧结机、焦炉、转炉数量多,节能潜力大量多,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
3、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一、烧结矿生产余热回收烧结矿主要化学成分(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.
4、018)P(0.051)CaO/SiO2(1.8)含铁原料、熔剂(白云石和生石灰)、含铁原料、熔剂(白云石和生石灰)、燃料燃料(碎焦或无烟煤碎焦或无烟煤)、钢、钢渣渣铁铁灰灰。1 1、烧结工艺流程图、烧结工艺流程图2 2、烧结、烧结余热回收原理余热回收原理3 3、烧结余热利用技术、烧结余热利用技术4 4、烧结余热回收关键技术、烧结余热回收关键技术5 5、烧结厂的主要技术经济指标、烧结厂的主要技术经济指标6 6、燃料理论燃烧温度和焓、燃料理论燃烧温度和焓7 7、烧结机余热回收功率估算、烧结机余热回收功率估算8 8、烧结抽风机轴功率、烧结抽风机轴功率9 9、汽轮机功率计算汽轮机功率计算1 1、烧结
5、工艺流程图、烧结工艺流程图(圆筒造球机、圆筒造球机、振动筛振动筛)2、烧结余热回收原理、烧结余热回收原理(1)原理。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。余热利用方式。名称名称 高温段高温段 中温段中温段 低温段低温段 温度/450-300 300-200 200-150 回收方式 热交换 直接利用 直接利
6、用 用途 余热发电 热风烧结,热风点火 料矿预热,原料 烧结余热利用烧结余热利用 3、烧结余热利用技术、烧结余热利用技术 利用鼓风环冷机的废气利用鼓风环冷机的废气余热回收方案。余热回收方案。二道冷却(加热)方式余热回收技术。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。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利用低沸点有机工质循环的余热发电装置(简称(简称ORCSORCS)。)。烧结低温余热热水驱动透平发电。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)利用鼓风环冷机的废气余热回收方案余热回收方案 1979年在日本入幡厂建成世界上第一台烧
7、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。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兴宝钢铁公司余热利用工艺流程图(2)二道二道冷却(冷却(加热)方式余热回收技术加热)方式余热回收技术 为了提高排气温度为了提高排气温度
8、,将冷却机罩分段将冷却机罩分段,使低温使低温段的冷却空气空气通过高温段以后再排出段的冷却空气空气通过高温段以后再排出,日本日本人把这种方式称作二道冷却方式。二道方式虽比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一道方式的设备复杂一些,但对于同同样的传热但对于同同样的传热容积容积,其气体流速为一道方式的二倍其气体流速为一道方式的二倍,回收的热量回收的热量比一道方式增加比一道方式增加40-50%40-50%。(3)废气循环加热方式余热回收技术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
9、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)(4)利用低沸点有机工质循环的余热发电装置利用低沸点有机工质循环的余热发电装置(简称(简称ORCSORCS)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
10、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)5)烧结低温余热的热水驱动透平发电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,发电能力5700千瓦。该装置是利用鼓风环冷机的300-400度
11、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热水发电系统流程图4、烧结余热回收关键技术、烧结余热回收关键技术 目前,我国生产和在建的烧结余热回收装置约有80套,占烧
12、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 1)烧结机烟气余热收集与烟气处理;)烧结机烟气余热收集与烟气处理;(2 2)烧结余热源参数预测;)烧结余热源参数预测;(3 3)烧结余热回收工艺与废气温度调节;)烧结余热回收工艺与废气温度调节;(4 4)废气循环对烧结矿质量影响与烧结冷却制度优化;)废气循环对烧结矿质量影响与烧结冷却制度优化;(5 5)冷却机余热回收锅炉、回收系统选型与优化等;)冷却机余热回收锅炉、回收系统选型与优化等;(6 6)开发余热发电系统的稳定运行调控技术。)开发余热发电系统的稳定运
13、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、参数匹配和动态特性优化是核心。5 5、烧结厂的主要技术经济指标、烧结厂的主要技术经济指标 1 1、台时利用系数:、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 2、作业率:、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 3、质量合格率:、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
14、(FeO)、碱度、含硫量、转鼓指数(大于5mm)和粉末等。6 6、燃料理论燃烧温度和焓燃料理论燃烧温度和焓 燃料理论燃烧温度燃料理论燃烧温度 燃料理论燃料理论焓焓7 7、烧结机余热回收功率估算烧结机余热回收功率估算 1 1、知道、知道烧结机面积,计算年产量: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=290243
15、301.6 =228.1万t 2 2、国外先进企业每吨烧结矿可回收余热蒸汽、国外先进企业每吨烧结矿可回收余热蒸汽8080100kg100kg。8 8、烧结抽风机轴功率烧结抽风机轴功率9、汽轮机功率计算、汽轮机功率计算 通过水蒸气的通过水蒸气的h-sh-s图查取图查取。状态状态1 1:根据t1,p1,查 得h1,s1;状态状态2 2:根据p2及s2=s1,查得h2、t2 及x2;汽轮机输出功:汽轮机输出功:w=h1-h2(kJ/kg)。循环效率:循环效率:t=(h1-h2)(h1-120)。其中:其中: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
16、口温度;X 蒸 汽干度。二、干熄焦余热发电二、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 1、炼焦工艺流程及主要设备简图炼焦工艺流程及主要设备简图 2 2、焦碳生产的工艺流程、焦碳生产的工艺流程 9 9、每、每1t1t干熄焦焦碳产中高压蒸汽量干熄焦焦碳产中高压蒸汽量 3 3、干熄焦余热利用原理、干熄焦余热利用原理 1010、干熄焦的
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