（机械设计及理论专业论文）重钢能源的结构状况及煤气使用的研究.pdf

重庆大学硕士学位论文 中文摘要 摘要 钢铁工救是能耗犬户，认真贯彻钢铁产妲发展政策，是钢铁工娥落实科学发 展观，构建麓约型社会所面临的重要和现实的课题，也是关系到钢铁工业健康和 可持续发展的重要任务，更怒企业撬升市场竞争力和经济效益，减少污染籍 放、 实现清洁生产最有效途径。 按照国家“十一五”发畿规划纲要和锱铁产堑发展政策对钢铁工监带能、 工序能耗的娶求，论文详细论述了巍前钢铁行业的熊源消耗状况，找出重钢与国 内同行韭先进承平稠院较，在耐产煤气利蔫和冶金节能技术土存在酌差距，藿钢 现有生产工序中的不足。在分析对比的基础上，提出了如何降低能源和资源消耗， 降低成本的蹙体，遮蓟国家麓定要求的愚鼹和猎施。 重钢作为一个备项指标都偏下的钢铁联合企业，必须认识到我网宏观形势， 试冀贯镪嚣家产盈敬策，遥过节靛降耗来撬舞金监鹩竞争镌力。 关键溺：舔铁工韭；能源清耗；割产媒气 重庆大学硕士学位论文 英文摘要 a b s t r a c t s t e e li n d u s t r yi sl a r g ee n t e r p r i s et h a te o n g n l n c se n e r g yg r e a t l y i te a i t i e so nt h e s c i e n t i f i cd e v e l o p m e n tp o l i c yo f t h es t e e li n d u s t r ys e r i o u s l yw h i c hi st h ei m p o r t a n ta n d p r a c t i c a lt a s ko fc o n s t r u c t i n gt h ee c o n o m i cs o c i e t y , a n da l s oi st h ei m p o r t a n tt a s k r e l a t e d 幻t h eh e a l t h ya n dc o n t i n u ed e v e l o p m e n to fs t e e li n d u s t r y , a n di st h ee f f e c t i v e a p p r o a c ho fe n h a n c i n gt h em a r k e tc o m p e t i t i v ep o w e ra n de c o n o m i cb e n e f i t s , r e d u c i n g t h ed i s p l a c e m e n to f p o l l u t a n ta n da c h i e v i n g 幽ec l e a np r o d u c t i o n ， t h i sp a p e rd i s c u s s e st h ec u r r e n te n e r g yg o l r f e 2 鼯c o n s u m p t i o no f t h es t e e li n d u s t r y a c c o r d i n gt ot h ed e v e l o p m e n tp r o g r a mo fo u rc o u n t r y s t h ee l e v e n t hf i v e p l a na n d t h ed e m a n dt oe n e r g yc o n s e r v a t i o na n d p r o c e d u r ee n e r g yc o n s u m p t i o n i n ，f i n d so u tt h ed i f f e r e n c ec h o n g q i n g i r o n & s t e e lc o ，l t dw i t hw e n ta l o n ge n t e r p r i s ei no u rc o u n t r ya b o u tu s i n gb y - p r o d u c t g a sa n dt h ee n e r g yc o n s e r v a t i o nt e c h n o l o g y , a l s ot h el a c ki nt h ec u r r e n tp r o d u c e p r o c 苡i u r e b a s e do nt h ea n a l y s i sa n dc o m p a r e , i tp u t sf o r w a r dt h ei d e aa n dm e t h o d s h o wt or e d u c ee n e r g y $ o u r e e sa n dc o s t , a n dr e a c ht h er e q u i r e m e n t0 1 1 1 c o u n t r yd e f i n e d a sas t e e le n t e r p r i s ew i t hl o w e rg u i d e l i n e ，c h o n g q i n gi r o n & s t e e lc o 。，l t dm u s t k n o wt h en “啪s i t u a t i o no fo u rc o u n t r y , i m p l e m e n tt h es t a t e si n d u s t r i a lp o l i c y e a r n e s t l y , e 耋：1 h a l l g et h ec o m p e t i t i v e n e s so fo u rc o m p a n yb yi m p l e m e n t i n ge n e r g y c o n s e r v a t i o n k e y w o r d s ：i r o n & s t e e li n d u s t r y ，e n e r g ys o u r c ec o n s u m p t i o n , b y - p r o d u c tg a s n 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取 得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文 中不包含其德人已经发袭或撰写遘瞻研究成暴，也不包含为获得重迭盔堂 戏其他教育机构的学位溅证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本 研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名：予要驯签字目期：彩年7 。月目 学位论文版权使用授权书 本学位论文 乍者完全了鼹遵送态堂有关保餐、捷瑗学位论文的 规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许 论文被查阅和借阅。本人授权道迭盔堂可以将学位论文的全酃或部 分肉套编入有关数据麾避行检索，霹良采耀影露、缩窝竣据播等复溅手段 保存、汇编学位论文。 保密() ，在年解密后适用本授权书。 本学谴论文属于 不保密( ) 。 ( 请只猩上述一个括号内打“”) 学位论文作者签名：灸、移 签字日期：一b 年f 。月。日 导筛签名：僧妒 黢字日期：加厶年，z r l 岁日 重庆大学硕士学位论文1 绪论 l 绪论 1 1 阉内概况 钢铁工业是我国困民经济中耗能最多的行业之一，近十年来，钢铁工业能源 消费鲞占全黼总能源消费量的比重一蛊在硷一1 5 ，单位增粕篷能耗楚全部置监 平均水平的3 倍以上嗣。因此，钢铁工业节熊是关系到“十一五”能耗目标能磷顺 乖j 实现的一个重要谦遂，也怒关系到诵铁工簸未来麓震静一个重要闳蘧。 钢铁工业是资源、能源密集型产, j k t l 8 】。攥统计，2 0 0 4 年钢铁工业耗能近3 亿 吨标准煤，蠢全国麓源总量豹1 5 耗承近4 0 亿睫，占工效耗承总鲞的1 4 ， 运输量1 0 亿吨，占企社会货运量的6 ，而钢铁工业增加值仅占我嗣g d p 的3 1 4 。2 0 0 5 华7 雳嚣务院矮蠢酶镧铁产韭发震政繁魏定转日：灸确傈镶铁王盈 产业升级和实现可持续发展，对钢铁工业装备水平和技术经济指标准入条件中做 出臻褥麓定，潜髓要求现毒众监要逶：l 童技零改造努力透标。锈铁联合企盈在2 0 1 0 年技术经济指标达到：吨钢综合能耗低于7 3 0 k g c e ，吨钢可比能耗低于6 8 5 k g c e 懿要求，这到强蓠餮黼钢铁众娩静孛等承平；弱2 0 2 0 年，噫锈综合栽耗7 0 0 k g c e ， 吨钢可比能耗6 4 0 k g c e 。而腿我们要贯彻国家“十一赢”发展规划纲臻，实现钢铁 王数肇篷产镶下酶2 0 豹攘拣。“卡五”赣溺重熹大鳖钢铁众鲎夔变簧工廖施耗 下降幅度要达到钢铁行业政策规定的预测节能目标【4 】，详见袋1 1 。 表1 1 “十一五”期间大中型钢铁企业预测节能目标 t a b l e1 1t a r g e t o f e n e r g y c o n s e r v a t i o n f o r e c a s t e d b y l a r g e - 晷c a l e a n d m e d i u m - s i z e d s t e e l 2 0 0 5 年工瘩穗2 0 1 0 年工痔戆簿抵 工序名称 耗( k g c d t )耗( k g c e t )数值( k g c e t ) 百分比 烧缀6 4 8 3 6 04 。8 37 4 5 焦化1 4 2 2 l 1 2 02 2 2 i1 5 6 2 赛妒薅铁4 5 & 7 94 3 02 6 7 9 5 8 6 转炉炼钢3 3 3 41 51 8 3 45 5 ，0 1 电妒炼钢2 0 l 慰2 8 0l 慰o 5 l 轧钢8 8 5 2 9 01 4 8一1 6 7 重庆大学硕士学位论文1 绪论 2 0 0 0 年以来，我闰钢铁点业发展迅速n2 0 0 5 年全国粗钢产量达到3 5 2 亿 吨，楚2 0 0 0 雄租钢产藿的2 7 7 倍，矗全球褪钢产量院重达到3 1 。2 0 0 6 年l 6 月，众国粗钢产量达到l ，9 9 亿吨，比上年同期又增长1 8 3 。 与此同孵，我国错铁技术装备承平得翻了全面撵舜，重点大中型锯铁企艟主 体装备已达到国际先进水平，代表流程优化商水平的连铸连轧紧凑型流程有了长 足避媵。我豳钢铁工娩走出了一条通过技术翎新以及装备大凝化、造续仡实缆节 能降耗的新路子3 3 1 。目前，我国已投产或试生产的薄板坯连铸琏轧嫩产线达到 1 4 条，是紧凑垄流稔生产靛力氆赛第一的国家。2 0 0 6 年上半年，我嚣大孛鐾钢铁 企业连铸比为9 8 6 4 ，比2 0 0 0 年提高了1 3 8 个百分点。同时，高炉大喷煤、干 薅焦、炉外鞲炼、电妒炼钢余燕； l | 藤、转炉受能练锈、转炉溅渣护炉、在线热楚 理、蓄熟式轧钢加热炉、低热值煤气发电、动力系统节能等节能技术得到应用与 摆广。 由于装备大型化、连续化以及节能新技术的应用，2 0 0 5 年钢铁太中型企业吨 锈麓耗平鹭淹7 4 1 予宽标漾，滋2 0 0 0 年貔9 3 0 千壳椽煤下酶了2 0 3 。 尽管我圈钢铁工业节能取得了一定成绩，但与世界先进水平仍有2 0 的麓距； 更大弱差距述体瑶在钢铁产赫生鑫全藩藕懿节麓主，俸瑗在第髭薪鼓术夔疆究与 开发上。钢铁工业一次能源消耗7 0 是以煤炭为主，是高效、洁净使用煤炭资源 最爨翦途帮成效静簿泣。 1 2 国羚嘏、完 在2 0 0 6 年，全球钢铁企业掀起了并购高潮，7 月份，当时世界排名第三、 第瓣蘸家钢铁金鼗掰骞铁、滚壤刳铁宣毒终残联臻；8 男，键要最大鲸钢铁生产 商米塔尔宣布以3 4 0 亿美冗的价格正式收购排名第= 的阿塞洛，世界钢铁史上 最大戆一缓势魏案辫下骧黎：i o 嚣，印度锈铁毒l 遗囊塔塔镄铁( t a l as t e e l ) 宣 布以5 l 亿英镑( 合9 5 亿荛元) 收购欧洲第二大钢铁生产众业哥鲁氏( c o r u s ) ， 热桊戎璃，塔塔终超越宝镄，或尧全球第纛太钢铁妻芝产金效。“势魈”显然毫 经成为今年全球钢铁行业的关键词。 鏊井钢铁金韭凌苓叛弱提高产能集中度豹同时，也菲豢重视节能降耗。近 年来，国际钢铁工业界的技术创新活动主瑟集中谯钢铁产晶生命全周期的节能 酶秘与巧境保护鬏域，芳取褥了一篆烈重大技术成祭。一龙面，这些技术成果 缩短了流褪、减少了工序，从而大幅减少资源消耗的钢铁生产新工艺流程，包 括袁接还原法、熔融还原法、薄板坯连铸建轧、畿接薄带铸造等；另一方面， 是完善现翁工艺和技术装镛的有着明显节能降耗作用的新技术，如高炉大喷煤、 转炉溅渣护炉、豢l 轧的无头轧刳等胂 。 2 重庆丈学硕士学位论文1 绪论 此外，一系列具有节能份用的钢铁新产品被研究拜发出来，如高强度汽车扳、 高效电工钢、高温高趱锅炉臀、高强度高韧健管线钢、节能往房建筑用钢戳及激 光拼焊板、家电用彩涂钢扳，自润滑膜处理热镀锌钢板等。 在具体能耗指标方面，国际先进水平的高炉炼铁入炉焦眈在3 0 0 k g t 黻- f ， 国内先进水平在4 0 0 k g t 以下，仅宝铜入炉焦比低予3 0 0 k g t 国际上最低的燃料 比燕芬兰和瑞典的鬻炉，稠应为4 3 9 k g t 和4 5 7 k g t ，先进水平在5 0 0 k g t 良下。 我豳仅宝钢达到国际先进水平。 1 3 能源研究的意义 茸蘸入炎能够大规模稠糟、黻满足生产稿生活需要的鹣一次髓源主要罨煤 炭、石油、天然气等不可再生的化石燃料【3 ”。这三种能源占企世界所消耗能源的 9 0 左右，联计这释请猛在2 l 整纪还将持续糖当长辩蠲。然褥，这三释i 潦的储 量有限：根搬有关资料，世界煤炭的资源量约为3 x 1 0 ”吨，其中剩余可采储蹩约 舞1 1 x 1 0 撞堍；毽赛嚣油豹瓷源量约为3 。l1 3 x t o n 率襄，裂余霹采储量绦秀1 4 x 1 0 n 吨；常规天然气的资源量约为3 2 7 x 1 0 1 4 m 3 ，剩余可采储量约为1 4 5 x i 0 1 4 m 3 。在 2 0 既年的袋会雷胃掩续发最大会上，专家稻佑诗：攥炭大终还霹舞采2 0 0 余年， 石油和天然气大约还可开采7 0 年左右【3 0 】。最近又有专家估计各种化石燃料的剩 余霹采年鼗分澍灸：煤炭2 2 0 年左豢，夏i 瘗年焘蠢，天然气弱零左右，出这 些数字可以稽出，煤炭、石油、天然气这三种能源的储量确实有限，即使能供人 类溃赞2 0 0 牮甚至1 0 0 0 年，酆也不l 篷是久类历变长溪孛戆斑餐一疆。更 琴凌，煤 炭、石油、天然气等都还是非常宝凝的化工原料【7 l 。 毒建嗣瓣，惹滚转按秘溪费过稔孛鬟弓l 起熬琢襞污染、繁态酸豁蠲题墨耀当 严黧。据统计，在排放到大气的污染物中，9 1 的s 0 2 、9 9 的n o x 、9 9 的c o 、 7 8 戆c 0 2 、6 鹞懿粉尘亵4 3 豹玻纯氢是农戆源豹转换( 塞要通过燃烧) 避莛 中产生的【1 2 】。s 0 2 、n o x 、粉尘等是造成空气污染的主要物质，c 0 2 是引起温室 效袋瓣主要浮染物【8 l 。这些数字表爨，襞源农转换秘游费过程孛产璧豹污染楚薹l ： 境污染、特别是大气污染的罪魁祸酋。因此，钢铁业作为能耗大户，对其能源 进咎磺究不仅仅是繁麓洚耗、减少资源浪费，更是霹持续发篪帮环境保护豹爨求。 1 4 本文研究的奎要内容 国际上，先进的钢铁企妲在不断的提高产能的同时，也在优化自己的备个制 造环节；国内，钢铁产业发展政繁和国家“十一赢”发展溉划纲要都对我们钢 铁一业未来的发展朔工序能耗指标作了明确盼规定。重钢作为一个年产3 0 0 万吨 豹巾小型钢铁联合企业，在嚣项技术经济摆标都处于中等偏下的情况下，今后的 重庆犬学硕士学位论文1 绪论 发展道路是a # 常艰巨的。本文结合重钢的生产实际，对副产煤气综合剿用及箨项 节能技术的应用作了分析研究，提出了一些达到工序节能的措施，目的就是避 步的节能降耗，在提麓企业竞争力的嗣时也将产能扩大，以确保重钢在钢铁李亍业 的一席之地。 论文的主要内容如下： 1 绪论，综述国内外钢铁企韭发髅方向及今后静裔标和研究的主要内容。 2 分析麓钢近几年的工序能耗指标，找出差别火的工序。 3 钢铁企监副产煤气及箕应用。 4 如何利用好重钢的副产煤气。从具体的煤气种类入手，详细谂述了重镧在 应用中存在静不足。 5 重钢节能措施分析，介绍了国家宏观的些节能措施。 6 重锈带熊援本分析，缭合重钢实际详绦分析臻究了雷蠢强丽孬渣先遴静节 能技术。 7 结论，本文所律静工撵总结。 4 重庆大学硕士学位论文2 重钢近几年工序能耗指标分析 2 重钢近几年工序麓耗指标分析 钢铁行娩是能耗丈户，认真贯彻国家产曛政策，进一步常能降耗，是钢铁工 业科学发展观，构建节约型社会所面临的重鼗和现实的课题，也是关系到钢铁工 业健康和可持续发展的重要任务，更是企监撵升市场竞争力和经济效益，减少污 染排放，实现清洁生产最有效途径。 重庆钢铁( 集翮) 有限公司( 戳t 简称麓钢) 耩于钢铁联合金簸，产品戳燕 轧钢板为主，工艺流程包括：焦炉烧结高炉铁水预处理转炉炉外精炼 一连铸秀珏热炉一辜b 锈一产黼。 “十五”期间，是重钢历史上发展最快的时期，也是技术改造投入最大的时 麓秘霹。重钢筹集资鑫4 2 。薛亿元进移技术致遥，圭蝥焉于改馨工艺、调整产黼绣 构、节能降耗和环境保护等。已完工的钢铁产业技术改造项目主要有：股份公司 焦纯厂焦炉煤气魏硫藐蕺、焦炉雅焦踉垒帮黎；佬废承楚理工程；练铰厂3 、4 考离 炉大修结合技术进步改造工程、高炉喷煤工程、高炉区域净环水工程；一烧结改 扩建工程；练钢厂4 号转炉稍2 号臻耪练妒、炼钢厂5 号铸辊工攒；串投耱鞋 机交交变频改造、中板轧机增能扩宽改造工程；高线扩能技术改造；型钢m 8 0 0 辜l 稳完成橇絮萃簧及整霪场羧造；冷霉l 板带期工程；鑫黪公司4 0 2 妒改遘王程； 四钢公司彩涂工程等。 锈铁产娆一丈 乏技零改造矮嚣熬实蓬移投入运移，经重镶形成了3 3 0 万缱镪 的综合生产能力，初步具备了在钢铁行业生存和发展的基本经济规模，工艺和设 备按零农乎蠢了援大致善，鸯重镄瀵一步降低能耗、物耗、竣善强壤，调整产晶 结构，稳定和提高产品质量，降低产品成本，提高蘸钢的市场竞争能力，确保重 锈懿蜀持续发震等，裁遥了援为重要熬条终。 通过这几年的发展，尽管重钢产能有了明显的掇高，但技术经济指标总体水 平还楚在国内弱孬敛孛等臻善承平，龙其是物耗、能耗指标述处于全霆孛下水乎， 铁前工序指标相对较差，工序能耗相对较高【1 5 1 。重钢2 0 0 1 年至2 0 0 5 年主要工序 麓糕详见表2 。l 。 5 重庆大学硕士学位论文 2 重钢近几年工序能耗指标分析 表2 。1 燕钢2 0 0 1 年- - - 2 0 0 5 年主要工序能耗袭单位：k g , 卿t t a b l e2 1e n e r g y - c o n s u m p t i o no f b r i e f o p e r a f o ni nc h o n g q i n gi r o n & s t e e lc o ，l t d 投n m2 0 0 1t o2 0 0 5 u n i t ：k g c e a 0 4 年0 5 革 工序名称 2 0 0 1 魑2 0 0 2 舷2 0 0 3 艇2 0 0 4 庄2 0 0 5 燕 平均冼进平均先进 吨钢综合能耗 8 6 6 3 88 l 争3 88 1 9 ，5 08 0 2 4 67 8 7 9 1 47 6 1 6 8 07 4 1 6 7 9 焦化 1 5 4 0 71 7 l ，3 71 6 5 3 71 7 4 7 11 8 5 9 0 41 5 6 ，8 8 1 3 烧结7 8 5 07 2 0 86 9 1 77 2 5 l7 3 1 7 6 6 3 8 ，5 2 0 6 球团5 9 0 24 7 7 66 0 1 75 0 0 94 9 5 0 5 1 1 9 2 炼铁 4 7 5 3 34 6 9 4 24 6 5 8 14 8 1 9 34 5 7 4 9 34 6 6 嬲9 5 4 1 炼钢 2 8 8 03 0 6 53 1 6 03 6 1 83 6 3 6 8 其中：转炉 1 3 2 6l o 9 3l o 9 71 3 6 41 3 4 5 42 6 5 7 ，3 7 7 其中：连铸1 5 5 51 9 ，7 22 0 ，6 32 2 5 41 4 7 9 2 中板 7 8 8 27 6 5 3 7 4 2 0 7 9 1 68 0 6 7 4 ，7 1 3 7 大型 7 6 7 67 2 8 67 2 5 68 0 8 38 7 。2 2 4，6 3 4 7 中型 7 7 4 07 3 8 l7 1 蛇7 3 1 76 6 7 5 56 0 1 2 棒材8 2 2 4 7 4 ，6 17 3 2 5 0 线材l t 9 2 l1 0 3 9 61 0 5 5 1 9 2 4 7 9 4 0 6 1 门o 9 9 献表2 1 中可跃着出，黧镶的堍锈综合畿耗戳及各主要童序能耗如炼铁、转 炉炼钢、焦化、球团簿与国内先进水平仍有较大差躐，今后正作的羹点是要降低 这几道工序簸能耗。 6 黧庆大擎硕士学位论文3 钢铁企簸副产煤气应薅研究 3 钢铁企业副产煤气应用研究 3 。l 钢铁企业雏源结构 壹学我国煤炭资源比较事塞，嚣忿，我嚣对悲源熬蒸本方钞是以煤为圭，以 油、气为辘【1 1 。从钢铁工业实际的能源结构来看，也体现了以煤为主的方针，其 备种能源消耗的的酉分比例，大致如下图： 能源种类 霉3 1 能源种类 f i g3 1k i n d so f e n e r g ys o u r c e s 由上图可知，煤炭占总能毵的7 2 2 ；电占2 0 2 5 ；重油占6 。4 ，天然气占 1 1 5 。 3 2 钢铁企业副产煤气的比例 在以煤为主的能源结构中，蓬无疑闯，副产煤气量就会占能耗的相当的院例。 镄铁金妲在蹩产过壤孛裂产豹鸯炉煤气、焦炉煤气、转炉煤气郯是一释优矮豹气 体燃料，是宝贵的能源财富姗。在各种燃料中，气体燃料的燃烧最容易控制，燃 烧的效率也簸高，楚企堑生产中最受欢迩的种燃料。褥置副产煤气量占企监总 7 重庆大学硕士学位论文3 钢铁众业副产煤气应用研究 能耗的比例很大，据1 5 个重点钢铁企业统计，剿产煤气攫平均约占总能耗的3 2 ， 其中l o 个钢铁联合企娅约占3 1 3 ；5 个有铁无钢静企业约占3 9 。1 5 个众韭 副产煤气量占总能耗的比例情况见表3 + 1 表3 1 钢铁企业总能耗和剐产煤气攫表 企业名称 总能耗( t o t 标煤)副产煤气折合标燃( 1 0 t )副产：| 巢气占百分比 鞍钢 8 2 2 。8 2 5 7 63 1 3 l 武钢4 4 5 81 2 1 3 2 7 2 l 酋钢2 9 4 。29 0 53 0 7 6 马钢2 3 8 98 1 13 3 9 5 攀钢2 1 7 。6 8 7 6 4 0 2 6 重钢 1 0 4 12 8 1 2 6 9 9 包钢2 1 2 47 0 13 3 湘钢8 1 9 62 7 53 3 5 5 太钢2 酣34 5 92 2 4 7 本钢3 8 5 61 3 0 4 3 3 8 2 联会企韭小计3 0 0 7 。6 69 4 1 1 3 1 2 9 梅山1 2 0 2 45 2 84 3 9 1 宣亿8 9 73 33 6 ，7 9 酒钢8 3 22 5 53 0 6 5 涉县5 6 。52 2 64 0 水城5 6 32 4 3 4 3 1 6 小诗4 0 5 9 41 5 s 23 8 9 7 总计3 4 1 3 61 0 9 8 33 2 。1 7 从表3 1 可以看出，除个别企业副产煤气鳖占总能耗比例在2 2 2 7 之间外， 多数众盈都爵总能耗豹3 0 菇上，舂豹企韭麓达4 0 戳主。 3 t 3 钢铁企娃副产煤气的翔途 如何充分回收与利用副产煤气，在钢铁企业能源平衡中占有重要的地位。钢 铁垒娃裁产攥气，由予箕耱炎苓露，其发燕毽氆不鞠溺翻。壤撵统诗：一袈焦炉 煤气发热值为4 0 0 0 - 4 3 0 0 大卡米3 ( 1 6 7 4 7 2 1 8 0 0 3 2 4 千焦米3 ) ，高炉煤气发热 8 重庆大学硕士学位论文 3 钢铁企业副产煤气应用研究 值为8 0 0 - - 1 0 0 0 丈卡，米3 ( 3 3 4 9 4 4 4 1 8 6 + 8 千焦米3 ) ，转炉煤气发热值为1 5 0 0 - - 2 0 0 0 大卡，米3 ( 6 2 8 0 2 8 3 7 3 6 千焦，米3 ) 。为了满足钢铁童产工艺要求，均采用两种 或两种以上煤气混合使用的方法，以满足生产用煤气热值的要求。在钢铁企业巾， 副产煤气的用途f 2 n 、种类及熟值情况篼表3 2 表3 2 钢铁企监副产煤气用途 炉窑名称橙黼煤气种类备注 烧结机混龠煤气可用转炉或发生炉煤气 球团 混合煤气 高炉热风炉 高炉煤气可用焦蠛富化 焦炉( 单热式)焦炉煤气 可掺烧1 0 离媒 焦炉( 复热式)富化高炉煤气 加热炉漓仑煤气 石灰鬻 混合煤气 工蛭电站锅炉多余的各种煤气 3 4 钢铁企业三种主要副产煤气的特性 钢铁企业主要有以下三种副产煤气。 3 4 1 高炉煤气 商炉是钢铁企业冶炼生铁的设备。高炉冶炼生铁的主要原料是铁矿( 原矿或 烧缮矿) ，主瑟燃辩蔗冶金焦，戳及石获石等辫加耪耱组成懿炼铁炉辩。在冶炼过 程中，由于焦炭中的碳在炉缸内燃烧，而且熙一层炽热的厚熊炭，开始由空气过 藕雨逐渐变成空气不越豹然麓，结果麓产生7 高炉煤气。高炉漾气是麓色、无猿、 有毒的可燃气体，发热量在3 3 4 9 4 4 q 1 8 6 8 干焦米3 ( 8 0 0 - - 1 0 0 0 大卡，标米3 ) ， 理论燃姥温发秀1 5 0 0 3 2 左寿，着灭煮7 0 0 3 2 友农。高炉煤气牵禽鸯3 鹅6 左右熬c o ， 如泄漏出来，极易造成人身中毒，含n 2 和c 0 2 之和近7 0 农右，会给人造成喘 悫窝塞意。警离炉爨与空气或氧气滢会劳这强一定爨：壤辩，遇到甓火凌7 0 0 3 2 左右的高温就会爆炸。 3 4 ，2 焦炉煤气 炼焦生产工艺就是煤的千馏过程，即煤气在隔绝空气加热时，其中的有机质 在不阂静温凌下，发裳一系列交继，终果形残数量秘缀残不鹚黥气态、霾态产秘， 最后程燃烧术期形成了焦炭，同时副产了大爨的焦炉煤气【5 1 。净化的焦炉煤气是 无惫豹，有炱猿魏套毒气嚣，发热量麓1 6 7 4 7 。2 - - 1 8 4 2 1 9 2 予蘩；琛3 ( 4 0 0 0 - 4 4 0 0 9 重庆大学硕士学位论文3 钢铁众业副产煤气应用研究 大卡，括米3 ) ，若火温度为5 5 0 - - 6 5 0 c ，理论燃烧温度2 1 5 0 发右，焦炉煤气笃空 气混食到一定比例，邋到明火或5 5 0 左右高温就会发生强烈的爆| 炜，焦炉煤气 中的c o 含量较高炉煤气少，但也会造成人身中毒。 3 4 3 转炉煤气 当今世界的转炉炼钢生产，都是采用氧气顶欢或顶、底复合吹炼 2 2 1 。氧气顶 砍转炉在其欧炼过程中，由予铁水中禳的氧化，产生了炉气，炉气羹的大小烹要 取决予吹氧量及铁水中含碳量的多少。由于妒内温度很高，所以碳的主要氧化物 是一裁化碳，它也成为转炉煤气酶主黉成份。转炉煤气的成份，在欧炼餍期海， 不同时期有不同的成份，而且与回收设备的操作条件及煤气的回收条件有关。净 亿螽的转炉煤气是裔毒懿胃燃气体，英袭热值在7 1 1 7 5 6 , - , 8 3 7 3 6 千焦，米3 ( 1 7 0 0 - 2 0 0 0 大卡标米3 ) 。煤气中含有5 5 以上的c o ，泄漏出来易造成人身中 毒，转炉煤气与空气绒氧气混合达到一定篦铆露，遘爨弱灭藏会瀑律搴律，转炉 煤气的理论燃烧温度较高炉煤气高。 l o 重庆大学硕士学位论文4 震钢副产煤气应用分析 4 重钢副产煤气应用分析 4 1 重钢2 0 0 5 年定要产品及相关畿源指标 蓬钢2 0 0 5 年度燕要产晶产量及燕要技术经济指标如下；焦碳年产量1 1 4 2 万 吨；生铁年产量2 2 0 1 万吨；钢2 5 3 8 万吨；钢材2 3 7 7 万吨；终购龟l o 8 亿度 ( 其中含民用1 6 亿庶) ；自发电2 亿度；高煤回收3 9 7 2 9 1 万m 3 ；吨铁高煤回收 1 8 0 4 9 8 m 3 ；焦煤回收4 7 2 7 9 5 万，；吨焦截收焦缣4 1 3 9 7 1 1 1 3 ：转缣窿寝1 2 4 7 7 5 万甜，吨钢转煤回收4 9 1 6m 3 ；股份公司外购天然气工业用量为1 1 6 2 万m 3 ；吨 锈综合能耗7 8 7 9 1 4 k g c e t ；离媒藏散率7 8 5 ，焦煤藏鼗率3 5 1 。 通过这烘数据可以看出，重钢目前产能还很低，在国内同行业中排3 0 多位， 而圈家锈铁蔗监在“十一五”簸翔中鹊疑体蟊稼是：建设沿海( 江) 众篷，薰熹加 快曹妃甸、湛江、防城港等良好深水港的现有建设，依托现有企业的结构调整、 集蘸纯重缀，建设瑟我绫磐产叛誊| 为主豹丈鍪锈铁联合金烂( 集溺) ，在致释豹 主导下尽快形成东j b 的鞍本、华北的首唐、中西南的武汉和攀枝花( 及防城港) 、 华系懿宝钢、广东辩灌江等戳生产薄板隽狻，蠡搴其蠢国际竞争力的特大鍪镶铁企 业集团。钢铁工业叫。一五”规划中熏点推进的项目都没有提到重钢，所以重钢目 蘸必绫获寞分褥毙糕大豹覆溜，找滋洚低髭耗懿吴髂措蓬，簿羝生产成零，苓蘩 扩大产能来提高企业竞争力。否则，朱来的钢铁行业很可能没有重钢的一席之地。 4 2 重钢与马钢、宝钢= 次能源利用对比 1 3 】 下西分耩一下熏钢戆剩产缀气经雳薅援。 表4 ，1 宝钢、马锈、熬镳2 0 0 5 攀二次能滚利用对撼表 t a b l e 5 b a l a n c e t a b l e o f s e c o n d a r y 蜘e r g y8 0 u i c u s i n ga m o n g b a o s t e e l c o ，l 吐m a a n s h a ns t e e l 单位 离煤放散率焦煤放散率 吨钢转煤回收吨钢新水耗 自发电比例 宝锈 l 。6 409 53 。7 71 0 9 马钢 4 4 7o 7 56 5n 0 l 4 0 + 2 重镶 7 s 5 3 。5 l 4 殳1 6 1 4 。8 4 2 i 7 麸上表巾霹数器蹬：二次能源煞稳瑁撂撂，重镄与重内建进瘩乎熬宝锈鞠毙， 差躐太大。2 0 0 5 年全国重点钢铁企业焦炉煤气放散率为5 2 6 ，有3 5 个众业实 瑗7 零接教；寒炉煤气敦教率为1 0 0 6 ，蠢1 1 个嫉铁企戥赏现了零接敦。 重庆大学硕士学位论文4 重钢副产煤气应用分析 邋过煤气系统优化和能漩的有效管理、调配，将= 次能源回收集成到发电上 来，发挥企业能源转换功能，实现电力自给。这是钢铁企业煤气系统的生产组织 和发展的方囱，且的只有一个，就是尽可能将富余的煤气利用到发电上来4 6 】。 4 3 重钢高炉煤气应用分析 重钢目前正常象产时高炉煤气平衡情孺觅表4 。2 。 从表中不难看出，重钢高炉煤气是供大予求，多余的煤气被自自的浪费掉了； 从髓源平衡角度考虑，应尽俊上发电机，戳楗高用户消耗麓力。 表4 2 重钢商炉煤气系统平衡表蕈往：1 0 4 m 3 缸 t a b l e 4 2 b a l a t l c e l i s t a b o u t h i g h f u r n a c e g a ss y s t e mo f c h o n g q i n g i r o n & s t c e l c o ，l t d i n 2 0 0 5 u n i t ：1 0 4 m 3 h 用户分配量高炉煤气发生量 1 3 0 魄锅炉 l l三离炉t 5 7 5 t h 锅炉 4 5四离炉2 5 3 5 t h 锅炉( 2 台) 5 3五箍炉2 2 喷煤0 1 小计6 2 7 5 0 高：萨热风炉 7 4 五高炉热风炉 9 翟离炉热风妒 l l 焦炉( 三座) 9 5 球麓( 暂停) o 小计5 7 8 重钢为解决高炉煤气富裕问题，正在加紧建设5 0 m w 燃气轮机项目，目前处 手綮张的调试过程审。该顼鹜投产鬣，有羹解决高炉煤气懿富裕淘麓。 高炉煤气发电，现有技术有两种方式：一种是常规火力发电机缀，另一种是 煞气一蒸汽联合镶醛发亳瓠缓( c o m b i n e dc y c l e p o w e rp l a n t ) 。蘸一爨技术怒国内 大多数钢铁厂采用的，其工艺是将剩余的高焦炉煤气作为煤气锅炉的燃料，由锅 炉产生蒸汽，再送绘蒸汽轮撬缀发惫，瑟常麓火力发电瓿筑。这静鬻蔽火力发毫 机缎在技术上已经很成熟，可靠性也很强，但其效攀只能达到3 0 淀右。羹钢的 5 0 m w 爨气轮梗矮瓣程曩豹是嚣一擎争菝零帮联合德嚣发电投寒。然气蒸浅联会 循环发电技术在西方已有5 0 多年的历史，目前己成为一种成熟的动力系统被全世 重庚大学硕士学位论文 4 蓬钢副产煤气应用分析 界所接受m 瑚。燃气轮机是种以气体作为王质、内燃、连续回转的、叶轮式热 能动力机械。它主要由压气桃、燃烧室和燃烧透平三犬部件构成【3 霹。其工作艨理 为：压气机从外界迄续吸入窝气并使之增压，同时空气温度也相应提高；压送到 燃烧室的空气与燃料混合燃烧成为鬻温、裔聪的撩气；燃气在透平巾膨胀骰功， 推动透平带动压气帆和发电机转子一起高速旋转。从透平中排出的烟气温度约为 4 5 0 嗡o o ，将这帮分耀气弓l 入余热锅炉，产生高溢、高压蒸汽驱动汽轮梳，带 动发电机发电，即形成了联合循环发电【4 3 1 。我国强8 0 年代后期，由南京汽轮 杭厂与美国g e 公司合作生产3 6 m w 静m s 6 0 0 1 b 燃气轮g t 。g e 公司、a b 毽公 司及三菱重目前均已打入中国的冶金行业。1 9 9 7 年1 1 月，川崎黧工在宝钢建 设蠹臼1 5 0 m w 盼全燃高炉炉气c c p p 授久运行。其熬效率秀4 6 、n o x 捧藏毽秀 1 0 - 5 以下。箕燃气轮机为a b b 公司g t l l n 2 l b t u 烈。由于是第一裔全烧高炉煤 气酶丈鍪联合循繇笈篷辊缀，在运稃孛箕稳定性还存在一骜蠲蘧。嚣蘸，螽予煤 气热值的降低及余热锅炉的腐蚀等问题，其发电效率已降至3 8 左右。之后，g e 公司兹一套6 b ( 4 5 m w ) 联合循舔发电橇缀专：2 0 0 3 年4 嚣在逯纯甥厂投产，2 套6 b ( 9 0 m w ) 联循环发电机组予2 0 0 4 年1 0 月在济钢投运。总体来说，低热 篷裔妒煤气燃气一蒸汽联合锤巧发魄技术惫耱耨技零，禹蠹钢铁移篷投产熬缀 少，重钢将此项技术引入，也说明了管理层对煤气综合利用的重视。 4 4 重钢焦炉煤气应用分析 耋钢i f l 麓焦妒爨气孚鬻绩援霓裘七。 从焦煤系统生产组织来看，在巾板厂和型钢厂嫩产大料时，煤气刚好能够平 餐，毽当毒l 锈系统躐量爨，瓣为没蠢焦煤撼，焦媒勰只努燃烧藏教了。 4 。5 重钢转炉煤气应用分析 重钢转煤系统，现公司只有两个用户：高线厂和大宝坡矿。高煤管道与转煤 管邀是联逶黪，孛阕透过蔼蔼阕来调节。嚣必在生产中，当炼钢厂嫩产节奏跟不 上时，回收系统会出现1 5 分钟左右的转煤空缺，这时，可用高煤来替代，但高线 厂爱痉热毽太低，照此，公遗决定嶷、转缀管道调苓翘长期关闭。农转煤髑户未 增加的情况下，这样做实际上就是切断了转煤送入高煤管道的通道，转煤回收受 到了缀大影响，也影响了转炉工序戆耗。 重庆大学硕士学位论文 4 踅钢副产煤气应用分析 袭4 3 黧锶焦妒煤气平衡袭单位：i c m s h t a b l e4 3b a l a n c el i s to f c o k e - o v e ng a sa b o u tc h o u g q i n gi r o n & s t e e lc o ，l i di n2 0 0 5 u n i t ：1 0 4 m 3 h 用户分配璧焦煤发生量( 五座) 焦妒( - - 座) 1 5 6 2 ( 理论应有6 7 ) 3 5 t h 锅炉( 二台) 0 3 1 3 0 t h 锅炉 0 3 7 5 硼锅炉 o 3 烧结厂 o 3 炼钢厂o 3 7 炼铁厂 0 3 7 型钢厂 1 3 ( 大料) 中投厂1 3 ( 大料) 其余小用户 0 0 小计6 2 4 4 。6 重钢天然气成用分析 天然气的使用，踅钢2 0 0 5 年外购天然气用于工驻的有1 1 6 2 万一，主要精于 炼钢厂吹割钢坯和中扳厂的常化炉【柏】，全年用于购买天然气就要支付1 0 0 0 万人 民币。但国内同行娥中，很少有使用天然气静，同样的工艺般都采用焦煤，因 此，在提高焦媒质爨的前提下有必要将这两个用户潋为焦煤，从而减少外购能源 的费用。 4 7 重钢煤气用声动态使用的特性 从重钢的实际生产来看，副产煤气利用不充分，放散率高，又在外面购入了 大爨的高徐必然气，这稀能源结梅凌有不舍瑾之处；作为诵铁企业采说，英煤气 用户的特点就是对煤气需要量经常波动，所以我们要做好煤气的动态平衡，减少 函滚动造成豹放散搿n 。 下面我们具体分析重钢煤气用户动态使用的特点。 4 7 。l 煤气用户消耗量懿波动 4 7 1 i 高炉热风炉煤气消耗麓的波动 豢l 风梦煤气涪耗董波动幅度一般在5 定右，燕换炉霹溺内，冀煤气瀵裁量 将周期性的大幅度的波动。每日换炉次数和每次换炉时间由热风炉魔数及燃烧制 1 4 重庆大学硕士学位论文 4 踅钢副产煤气应用分析 度露定。通常一座高炉配三旗热风炉，每小时换炉一次，每次6 - 1 0 分钟，此期 间出现大量煤气富余，因为谯这6 - 1 0 分钟内有一座热风炉停用煤气。 4 7 1 2 焦炉使用煤气消耗量的波动 焦炉使用煤气消耗量的波动幅度般失2 左表，波动较小。餐由于焦炉加 热需定期换内，而换向时停用煤气。因此煤气消耗羹随焦炉加热换向而周期性地 出现波动，焦炉加热换向次数般为每小时2 3 次，每次挨囱延续时闻约钓移。 4 7 1 3 轧钢加热炉煤气消耗墩的波动 各稀型材、板材、管耱辕祝用的加热炉，当车t 懿品种、燧科一怒，豁枫藏常 生产时，煤气消耗量的波动怒不大的。但当轧制品种、坯料断面与轧钢产量的改 交戳及车l 耩l 滴时裣修、换辊匈生产串的褡对待瓣、待筏等因素将造成煤气游耗量 的波动。 4 7 。1 4 事敌波动 由于设餐事故或其他原因而造成的煤气输送设备停止工作，使煤气无法送往 用户，煤气藏会出现裕跨过测。 4 7 2 副产煤气生产量的波动 焦炉煤气会霞焦炉集孛稔骖蠢产釜气量波动，装渡羲囊若葱产蚕熬7 1 0 。 高炉煤气会因高炉装料时瞬时产生波动。当临时检修或光计划的更换风口、 渣蜀苏及减缀或休嚣i _ 攥俸嚣，煤气产垒渡动。 转炉煤气送、排风机的突然事故以及转炉煤气取样成份不合格时，转炉煤气 产爨惫尉滚凌。 下面详细说明高、焦、转煤气波动情况； 4 。7 。2 1 毫炉煤气豹波动 正常生产时，高炉副产煤气的产量是稳定的，仅在高炉装料及检修，维护高 炉浚釜，翔受抉风秘、渣墨、离炉审，夸骖瓣窭瑷瓣瓣波动。在裹妒冶炼过程孛 发擞如悬料、铁口、渣口堵不上以及出现待焦、待料、停电、停水铎不正常现象 嚣，薅炉被滚藏菇或转鼹爨撵，这露囊妒潆气产量不弱程度熬波动双生婷止产气。 4 7 2 2 焦炉煤气产爨的波动 菠豢生产霹，只器炼焦憩煤毙及熬热裁发霾定，焦炉煤气产量是比较稳定豹。 当焦炉集中检修时，其煤气产量的波动幅度较大。 4 7 。2 3 转炉煤气产爨豹波动 转炉煤气回收是间断的，只在吹炼初期、后期之问的一段时间。吹炼初期和 磊期产量小，欢炼期豹1 2 - 2 3 区瓣内产量大。由予氧气转炉煤气髓收系统皆设 置煤气存储柜，用以平衡煤气产量的波动。为此转炉煤气的生产可按连续、稳定 考虑。 重庚大学硕士学位论文 4 踅钢副产煤气应用分析 综上所述，无论用户到嫩产单位，煤气嶷的波动因素很多，在实际生产放管 网配置中都要求煤气系统实现平衡。重钢的黼产煤气，由于掰户消耗塞及副产气 量的波动，造成高炉煤气管网与焦炉煤气的聪力波动。煤气管网压力波动将造成 敖散绒限铆部分煤气用户，麓至影晌产品痰豢，增魏产品荦耗。 4 。8 鲎钢煤气动态平衡的措施 煤气管网压力大幅度的波动有时会导致爆炸或漏煤气事故，造成设备或人身 的不安全。为诧应粟取稳压臻施，璐确傈安龛。 下面是结合重钢实际来分析钢铁企业几种常见的煤气平衡措施。 4 8 1 瑷自备电厂旁缓渖溺声来稳压 钢铁企妣的锅炉作为煤气缓冲用户对稳定管网压力能产嫩较好的效果，高炉 休风，每次繇造成离炉煤气产量大稻发下簿，毽壹予蠡鍪龟厂锈妒缓渖煤气懿谖 节，使得高炉煤气总管压力没有产擞大波动渊。钢铁厂炼焦、炼铁、炼钢的副产 煤气楚冶金众盈煞二次能源，蠢予爨气霜产特点爨决定豹金娩内二次驻源产、瀵 之间的不平衡，需要在企业内部建设缓冲煤气用户。钢铁企业内自备电厂的建设， 帮搿筵鬟二次能源产、灌平衡豹终蠲。虽然，鑫蚤彀厂魏容薰将校箨蛋金鼗不圈 情况而定。肖人曾用数理统计的方法去得到钢铁企业副产煤气的产爨和消耗量的 波动交纯馕撬。数璎统诗褒论谈意甥数字瓣渡魂壤帮遵锤一令公式，当跫躲辩 间及平均流照，即可求出该时间内的煤气量。若将豳零到最大流量这一波动范围 分残咒令嚣阏，鄄甏求塞各嚣露煤气耋，瞧就是霹终刭煤气波动援德。 根据煤气波动规律计算，建立趣钢铁企业副产煤气与企业自备电厂间的产、 港警篱。欲将金监滋现麴裂余煤气波动量，基本主激垂冬蕺厂锅炉来谖苓吸收，