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钢铁工业废热和废气回收利用新技术
更新时间:2015.12.08 新闻来源:

钢铁生产工艺流程长,工序多,且主要以高温冶炼、加工为主,生产过程中产生大量余热能源,各种余热资源约占全部生产能耗的60%。本文介绍钢铁工业两项废热和废气回收利用新技术:iRecoveryEAF废气回收技术和GE气体涡轮机废气发电技术。

  1、特诺恩公司电炉烟气余热回收利用技术

  电炉输入能源包括电、天然气中的化学物质、油和碳等,而其中有大量的能源都随高温电炉烟气排放掉,一座150t/a的电炉产生的高温烟气可利用iRecovery技术发电29MW。特诺恩(Tenova)公司的iRecovery技术可以把这些高温烟气余热转换成蒸汽,但蒸汽的具体用途取决于钢厂的工艺配置。iRecovery Stage2系统流程如图1所示。

 图1:iRecovery Stage2系统流程

  特诺恩系统使用了与传统热回收系统相似的管-管式热交换结构和工作原理,利用冷却水(20-40℃)从电炉废气管道回收热能。而运行的不同点在于iRecovery技术使用了高压和高温热水(180-250℃)作为热交换介质回收高温含尘废气热量,从而降低了通过蒸发分离废气的热量。第一步在600℃利用辐射热传递,第二步用废热锅炉回收低温热水入口的热能。电炉的高温废气携带灰尘,所以必须使用如废物焚化炉一样的特殊废热锅炉。其重要参数决定了热回收系统的效率,如iRecovery系统出口的废气温度、入口温度和进入iRecovery系统前与废气混合的稀释空气体积。

  从理论经济学观点看,使用iRecovery系统发电虽然不是最好的选择,但它是最可行的,其它用途还可以用于真空脱气、酸洗、压缩机、空调、供暖和制氧等。如果过热蒸汽能够连续生产,则蒸汽涡轮机效益最高,如果蒸汽不能连续生产,选择正确的锅炉就成为重要的影响因素,最好使用Organic Rankine Cycle(ORC)锅炉,因为后者可以通过添加饱和蒸汽或热水实现自动停止和启动。

  2、通用电气能源公司(GE Energy)的气体涡轮机废气发电技术

  GE能源公司(GE Energy)将为我国邯郸钢铁公司一座170MW发电厂提供气体涡轮机设备。邯郸钢铁公司为了降低能源消耗成本,实现2015年的减排目标,决定投资启动该建设项目。在气体涡轮联合循环发电工艺中利用高炉煤气、焦炉煤气发电是传统锅炉系统燃烧发电的替代方案。同样的燃料,GE 9E气体涡轮机的发电量与传统锅炉相比可提高40%以上。该技术对钢厂使用燃料种类有很大灵活性,而且对废气产生量的变化有很强的适应性。

  邯郸使用的气体涡轮发电设备包括一台GE 9A5发电机、一个大型离心气体压缩机和GE MarkTM Vle控制器,提供包括燃料混合、压缩和清洗在内的全自动控制,发电使用混合燃料,主要是低热值高炉煤气和焦炉煤气。系统首先对燃料进行加工,然后用两级离心式气体压缩机给燃料增压,用电力除尘器净化。大型离心压缩机坚固耐用,处理钢厂废气时维修要求低。类似的GE 9E技术已用于钢厂的Corex废气发电,也可用于Finex和其它工艺废气发电。

  电厂的废气发电量与钢厂的烟气产生量密切相关。一个300万t/a联合钢厂的工艺废气除满足自身需要外还能供电厂发电170MW。一个500万t/a的钢厂能供一个210MW的电厂发电。如果钢厂有多座高炉和焦炉就能保证气体涡轮机正常运转,如遇大的检修工作可用天然气替代。

  一些钢厂用天然气和工艺废气发电供自己使用且对外销售,通过回收利用自己钢厂产生的废气就能成为主要电力生产者,例如意大利Ilva有3座与GE 9E类似的电厂已经运行了15年,共发电520MW。

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