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钢铁行业重点节能技术应用推广

2014-07-17    来源:中国节能网
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[ 导读 ]:  一.干式TRT技术  1.干式TRT技术(高炉炉顶余压余热发电技术):利用高炉炉顶煤气的余压余热导入透平膨胀机驱动发电机发电;400m3以上高
  一.干式TRT技术

  1.干式TRT技术(高炉炉顶余压余热发电技术):利用高炉炉顶煤气的余压余热导入透平膨胀机驱动发电机发电;400m3以上高炉,单位节能量50Kwh/t;配置的发电机功率大致约3.5~8Kw/m3,年均工作小时可达8000h以上,回收的发电量相当于高炉鼓风机电能消耗的30%。

  2.技术原理:能量回收透平装置(简称 TRT)是利用高炉冶炼的副产品———高炉炉顶煤气的余压余热,把煤气导入透平膨胀机,使压力能和热能转化为机械能,驱动发电机发电的一种能量回收装置。煤气干式透平,是为了适应高炉干式除尘系统而研制开发的新一代余压透平,它能充分利用高炉煤气原有的热能,最大限度地利用煤气压力能来进行发电,在高炉炉容相同的条件下,干法比湿法的回收功率可提高 30% -40% 以上。这主要是进透平机前的气态参数发生了变化,煤气湿式净化后的温度,一般在 50 ℃左右,而煤气干式净化后的温度一般在 120-230℃之间,两者之差为 70-180℃左右,且压力损失小,阻损一般为 5kPa,甚至更低。由于干式 TRT 的煤气温度提高,阻损降低,煤气热焓提高,透平做功的能力也相对提高。

  3.工艺流程:高炉煤气经重力除尘器、干式除尘器(一般为布袋除尘器)两次除尘后,在减压阀组前经过入口蝶阀、插板阀、快速切断阀进入透平膨胀机膨胀做功驱动发电机发电,膨胀后的高炉煤气压力约为 10kPa,经过出口插板阀、出口蝶阀进入减压阀组后的煤气总管网。高炉炉顶压力通过改变透平静叶的工作角度来控制,满足机组变工况的要求。

  4.TRT装置:由透平主机、大型阀门系统、润滑油系统、液压伺服系统、给排水系统、氮气密封系统、高/低发配电系统、自动控制系统等八大系统部分组成。

  5.TRT控制:根据主控室的指令,来实现TRT的开,停,转速控制,功率控制,炉顶压力以及过程检测等系统控制,要实现以上系统的功能控制,最终将要反映在控制透平机的转速上,就要控制透平静叶的开度,而控制静叶开度的手段就是电液位置伺服系统。由自控系统发出的指令信号,在伺服控制器中与油缸的实际位置信号相比较,偏差信号放大后,送入电液伺服阀。伺服阀按一定的比例将电信号转变成液压油流量推动油缸运动,由位置传感器发出的反馈信号不断改变,直至与指令信号相等时,油缸停止运动,即停在指定的位置上,使透平静叶稳定在此开度上。通过静叶开度的变化,达到控制转数、控制煤气流量、控制透平出力的目的。高低压发配电系统,高炉煤气余压透平发电装置,是利用高炉煤气压力能,通过透平膨胀做功驱动发电机的回收装置,是高炉系统的一项附属设备。由余压发电的特点决定了发电机的出力不能根据负荷的需要调节,而只能根据高炉工况变化进行调节,在保证高炉炉顶压力稳定的前提下,尽可能多发电,出力随着高炉炉顶压力波动而变化。将TRT与减压阀组进行并联,正常运行时,减压阀组全关。为配合TRT工程,对减压阀组进行如下改造:设置一台自动阀,接受来自顶压调节器的控制信号,自动调整炉顶压力;设置一台量程阀,根据自动阀阀位进行自动调整,保证自动阀在线性区工作;设置两台快开阀,一用一备,当TRT发生故障紧急停机时,该阀能够自动开启,保证炉顶压力的波动范围在允许值之内。

  6.高炉炉顶压力的控制:高炉炉顶压力的调节系统主要由顶压调节系统和前馈控制组成。TRT正常运行时的顶压调节原理: TRT对高炉顶压的调节以TRT侧的高炉顶压设定值为目标值,采用PID调节控制TRT静叶开度,达到控制高炉炉顶压力稳定的目的。静叶比高炉减压阀组调节目标值低3kPa左右,以保证静叶调节的优先性。TRT运行时,静叶在自动状态,高炉减压阀组自动阀同样保持自动状态,减压阀组各阀门全部关闭。正常运行时,机组两旁通快开阀全部关闭,一在自动位置(调节目标值比静叶高3kPa,以保证静叶调节的优先性),一在手动位置,一旦静叶调节出现问题,顶压波动超出正常范围,在自动位置的旁通快开阀会自动参与顶压调节。高炉顶压的前馈控制:对通过TRT的高炉煤气流量进行测量和温压补偿校正,以此信号控制旁通快开阀的开度。在机组正常运行时,旁通快开阀全关;当机组发生重故障时,两旁通快开阀快速打开相应开度(本机组两旁通快开阀无论在手动位置还是在自动位置,有重故障时均能快速打开),在静叶及快切阀快速关闭对高炉产生作用之前,快速打开,使高炉煤气形成畅通,消除这一不安全因素。重故障跳机后对顶压的控制:当TRT机组发生重故障时,由两旁通快开阀进行顶压控制。两旁通快开阀同时打开同样开度,两阀门同步对顶压进行自动调节。在高炉接到TRT跳机信号后,TRT运行人员可将旁通快开阀转为手动,并逐步关闭旁通快开阀,将顶压控制全部交给高炉控制室。

  二.钢铁行业烧结余热发电及热能回收技术

  钢铁企业的烧结、冶炼、加热等设备产生大量的低温废气,基本没有得到合理利用,所以其推广前景广阔,节能潜力巨大。

  1. 技术原理 :钢铁行业烧结、热风炉、炼钢、加热炉等设备产生的废烟气,通过高效低温余热锅炉产生蒸汽,带动汽轮发电机组进行发电。

  2. 关键技术 :通过分级利用余热,使得余热锅炉能最大限度的利用200~400℃的低温余热。

  3. 工艺流程 :烟气收集→余热锅炉→汽轮发电机。

  4. 热风炉双预热高风温技术:热风炉废气温度200-300℃,由于废气量大,带走的热量相当多。可利用热风炉的热量,预热加热用煤气和助燃空气达到200-300℃,以获得较高的热风温度,高风温有利于提高高炉产量,增加煤粉喷入量,降低焦比。风温约1000℃时,每提高100℃,降低焦比约10Kg。

  5. 烧结矿显热回收利用技术:完成烧结过程的烧结矿的温度约800℃,具有750MJ/t的显热,折合25Kgce/t。用冷空气作介质,以抽风或鼓风形式与烧结矿层进行热交换,使烧结矿冷却到150℃以下。加热后空气所含热量利用余热锅炉产生蒸汽加以回收,也可用作热风烧结工艺用风。

  6.烧结烟气余热回收利用途径:

  ⑴余热点火,保温炉助燃空气,降低燃料消耗;

  ⑵余热混合料,提高料温,降低燃料消耗;

  ⑶利用余热锅炉产生蒸汽,替代燃煤锅炉;

  ⑷余热发电。

  三.转炉煤气高效回收利用技术-LT干法除尘

  1.技术原理:采用电除尘净化转炉运转时的热烟气,并回收煤气,收集的除尘灰,进行热压块后又回到转炉中,作为转炉的冷却剂。转炉煤气干法烟气除尘处理,煤气回收即可以部分或全部补偿转炉炼钢过程中的能耗。

  2.主要特点:采用LT干法电除尘净化和除尘灰热压块技术:

  ⑴不消耗水资源(节约用水);

  ⑵降低了除尘风机的电力消耗;

  ⑶省却除尘水及污泥的处理;

  ⑷除尘灰经热压块后返回转炉用于炼钢,利用流程短,污染物排放少。

  ⑸干法烟气除尘将转炉除尘灰回收压块或制成化渣剂(冷固球团) 回用于转炉生产,可提高转炉的产量1%~2%,转炉炼钢指标得到显著改善,煤气及外排烟气粉尘均小于10mg/Nm3。

  3.关键技术 :1)蒸发冷却器系统:主要技术之一是蒸发冷却器,它精确要求通过雾状喷水直接冷却烟气,并根据烟气含热量精确调节喷水量,所喷的水完全变成蒸汽.;2)圆筒型电除尘器系统; 3)ID-Fan子午加速轴流风机 ;4)切换站和煤气冷却器; 5)放散烟囱 ;6)控制系统;

  4.主要技术经济指标: 

  1)烟气含尘量可以达到≤10mg/m3; 

  2)煤气含尘浓度低,一般在 10mg/m3以下; 

  3)吨钢耗电量为 6.2kWh/t。

  5.工艺流程见下图所示:略

  6.技术应用情况: 1994 年,我国宝钢二炼钢最先引进 LT 法回收技术。此后,山东莱芜钢铁公司、包钢二炼钢等转炉也先后采用了该技术. 

  7.典型用户及投资效益: 包钢薄板坯连铸连轧厂,将现有 2×210t转炉改造为干法除尘系统。干法除尘运行后,水耗降低了 60%,吨钢电耗降低了 9kWh,平均吨钢多回收煤气 20 m3 左右,转炉煤气回收处于稳定状态,煤气的热值保证在 1800 大卡左右,每期的回收量均在 18000m3以上,最大可达到 28000m3,煤气中CO的含量最大可达到 85%,回收煤气的含尘量只有 0.2mg/m3,远低于标准的 10 mg/m3。经 2006年10月的统计,二炼钢的工序能耗达到-8kgce/t.钢,已实现负能炼钢,全年综合经济效益 1389.72 万元。

  四.中压(高压)干熄焦技术(CDQ)

  1.技术原理:利用冷的惰性气体(燃烧后的废气)在干熄焦炉中与赤热红焦换热,从而冷却红焦,吸收了红焦热量的惰性气体,将热量传给废热锅炉产生蒸汽,被冷却的惰性气体再由循环风机,鼓入干熄炉冷却红焦,废热锅炉产生中压(或高压)蒸汽用于发电。

  2.工艺流程: 冷的惰性气体吸收了红焦的热量,进入干熄焦余热锅炉,锅炉受热面吸收了烟气的热量,传递给炉不断循环的水,从而产生蒸汽,蒸汽再带动汽轮发电机发电或供热。

  3.主要技术指标: 

  (1)余热锅炉利用干熄焦为 125t/h 的热量; 

  (2)余热锅炉参数:蒸发量 78t/h,温度 450℃,压力4.6MPa。

  4.优点:红焦温度950-1050℃,约1600MJ/t显热,折合55Kgce/t;红焦冷却到250℃以下,惰性气体与红焦换热后升温800℃左右。

  ⑴可回收80%显热,约45Kgce/t;

  ⑵节水0.5m3/t焦;

  ⑶减少含尘和H2S等废气的排放;

  ⑷提高焦炭质量,降低高炉炼铁焦比,利于高炉稳定运行,提高高炉产能。

  五.能源管理中心技术

  1.技术原理: 采用现代计算机技术、网络通信技术和分布控制技术,实现能源系统的实时监视、控制、调整,具有故障分析诊断、能源平衡预测、系统运行优化、高速数据采集处理及归档等功能,提高能源管理水平;及时发现能源系统故障,加快故障处理速度,使能源系统更安全;使能源系统的运行监视、操作控制、数据查询、信息管理实现图形化、直观化和定量化.。

  在钢铁生产全过程中对各类能源介质进行全面监视,分析并及时调度处理,及时进行能源使用情况分析、能源平衡预测、系统运行优化、专家系统运行,高速采集数据和反馈,实现能源系统的集中管理控制,基本实现对企业外购能源和企业内部能源的转换、余热余能的回收和利用等整个能源供给系统实施全方位管理,以求实现能源合理配置,优化使用,确保生产,降低消耗,提高能效。

  2.关键技术: 将各个单元的不同能源系统相互联系起来,进行统一调整的部门,对各种能源介质的发生与使用进行全面的监视,适时地进行能源介质切、投的处理,以保证能源介质的系统安全与经济使用。并对某一单元出现异常或事故时,在最短的时间内将可能造成对钢铁生产的影响限制在最小的范围内,做到能源的潮流监视、能源的经济分配、运行方式的合理化、事故时刻的紧急处理。运用 EMS 强大的功能和手段对各能源介质实现有效在线调控,充分利用钢厂二次能源,确保系统经济合理运行,节能和环保效益贡献突出。

  3.工艺流程: 能源中心有遥测、遥控仪表、自动控制装置以及大量电缆及桥架等,能源供应系统及所有用能设备必须配备有效准确的一次和二次检测装置,需要大量功能齐全的信号传输设施及计算机处理和集中控制中心。这样可使分布于全厂范围的全部变电所(室) 、排水泵站和给排水设施、煤气加压站、煤气混合站及能源分配设施等通过计算机网络联结在一起,实现能源系统的分散控制、集中管理、优化分配。能源管理系统(EMS)是基于引进先进技术设备,对全厂范围内能源系统进行监控和调整的大型在线管理系统,它体现在企业全程的能源监控设施的一整套硬件中,更关键的是体现一种能源的系统管理模式。

  4.典型用户及投资效益: 宝钢股份公司的能源中心,整个系统约 3 万点信号,使分布全厂范围的全部变电所(室) 、排水泵站和给排水设施、煤气加压站、煤气混合站及能源分配设施等通过计算机网络联结在一起,实现能源系统的分散控制、集中管理、优化分配。投资额约 1.1 亿,每年节能约 8.8万吨标煤,折合人民币约 5000 万元,投资回收期2 年。一个年产 800万吨钢的大型钢铁企业,年耗能源约 650万吨标准煤,年节能 1%即为 6.5万吨标准煤。
 
 
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