英超乳神透视布鲁克:鋼鐵行業節能降耗改造技術方案

2016-03-31

英超积分榜网易彩票 www.nkxnja.com.cn 一、序言

      鋼鐵行業是工業領域的耗能大戶,也是我國節能減排潛力最大的行業之一?!笆晃濉逼詡?,鋼鐵行業一方面頻頻被“點名”,成為全社會節能減排的重點和難點領域;另一方面,鋼鐵行業節能減排取得的成效,也為全社會推進節能減排做出了巨大貢獻。
去年9月國家已經出臺《鋼鐵行業生產經營規范條件》,對鋼鐵企業的環境?;?、能源消耗和資源回收利用、工藝裝備等方面做出了具體的要求?!短跫訪魅誹岢?,對于不具備規范條件的企業需按照規范條件要求進行整改,整改后仍達不到要求的企業應逐步退出鋼鐵生產。對不符合規范條件的企業,有關部門不予核準或備案新的項目、不予配置新的礦山資源和土地、不予新發放產品生產許可證、不予提供信貸支持。
      與“十一五”相比,“十二五”期間,國家的環保法律法規將更加嚴格,節能減排任務更艱巨,鋼鐵行業的壓力也更大。在“十二五”規劃綱要提出的鋼鐵行業發展重點方向中,與節能減排相關的內容占據了大多數:支持非高爐煉鐵、潔凈鋼生產、資源綜合利用等技術開發;重點推廣能源管控系統技術和高溫高壓干熄焦、余熱綜合利用、燒結煙氣脫硫等節能減排技術。
二、高爐沖渣水余熱利用
       目前,鋼鐵產業余熱余能的回收利用率相當低,其中,高溫余熱比較容易回收,目前在節能降耗的技術改造中已大部分得到回收;但低溫余熱的回收卻幾乎為零,如高爐沖渣水的余熱,大多被浪費掉。應該指出,低溫余熱約占總余熱的35%,因此,鋼鐵產業的低溫余熱存在著巨大的回收潛力。
鋼鐵廠在高爐煉鐵工藝中,產生的爐渣溫度大約為1000℃。目前,大多數煉鐵企業的處理方法是:將此爐渣在沖渣箱內由沖渣泵提供的高速水流急冷沖成水渣并?;?,以供生產水泥之用。一般每噸鐵排出約 0.3t 渣,每噸渣可產生 80~95℃,5~10t 的沖渣水。為了保證沖渣水的循環利用效果,需要將這部分沖渣水在沉淀過濾后引入空冷塔,降溫到50℃以下再次循環沖渣。這樣就使得很大一部分熱量在空冷塔中流失,既造成了能源的浪費,又對環境造成了熱污染。
若能合理利用這些余熱,既可節約能源、減少運行成本,又可?;せ肪?、減少熱污染。熱泵的利用是解決這一問題的有效途徑。
熱泵作為一種有效的節能技術,正在成為利用低品位能量的有效工具。根據驅動能源的不同,熱泵還可分為電力驅動的蒸汽壓縮式熱泵、蒸汽或廢熱驅動的吸收式熱泵和熱力驅動的蒸汽噴射式熱泵三大類。利用高溫熱源,將低溫熱源(如廢熱)提高到某一中間溫度而加以利用的熱泵稱為第一類熱泵,如家用熱泵式空調等;利用大量中間溫度的廢熱和該廢熱源與低溫熱源的熱勢差,來制取熱量少但溫度高于中溫廢熱的熱水或蒸汽的熱泵為第二類熱泵,如熱泵干燥機等。鋼鐵企業的許多工序中產生大量低品位余熱,所以,吸收式熱泵特別是第二類熱泵在冶金企業中有很大的應用潛力。
1.制取高溫水或低壓蒸汽
      將高爐沖渣水沉淀過濾后,進行水水熱交換,再通過吸收式熱泵機組,利用沖渣水中大量的中溫熱源為熱能驅動,用大量中溫熱源和低溫熱源的熱勢差,制取高溫水或者低壓蒸汽,將部分中低熱能轉移到更高溫位,從而提高了熱源的利用品位,同時也對沖渣水進行了冷卻。制取的蒸汽可用于廠區或廠區周邊建筑供熱、洗浴或為鍋爐補水。
      以年產值10萬噸鋼鐵的某鋼鐵廠為例,其每年產生180000噸90℃沖渣水。通過吸收式熱泵將沖渣水降溫至60℃,則可獲得62.8MW熱量,相當于燃燒1046噸標準煤產生的熱量。
2.制取工藝冷卻水
      鋼鐵企業在生產過程中有許多部門需要制取低溫冷媒水用于工藝冷卻和空調制冷,如軋鋼廠、焦爐煤氣凈化工藝、主電室、電氣控制室、電子計算機房、操作臺、儀表放、各辦公樓、居住區等。從冷卻要求來說,有的可以用較高溫度的冷卻水,而又的冷卻過程必須使用較低溫度的冷卻水,這部分低溫冷卻水就需要通過制冷機組制取。
      可以使用吸收式熱泵機組,利用高爐沖渣水進行制冷。首鋼是國內第一家利用高爐沖渣水進行制冷的鋼鐵企業。在滿足多個部門空調用冷量的同時,充分利用了余熱資源達到了節能降耗的目的。
以制取5000kW冷量為例,如使用電壓縮制冷機組,電壓縮機組能效比COP按3.0計算,按小時滿負荷費用計算,耗電量為5000kW/3.0=1666.7kWh。每千瓦時電費按0.55元計算,則電壓縮制冷機組每小時運行費用為916.7元。選用雙效吸收式熱泵制冷時,按小時滿負荷費用計算,消耗蒸汽量6.25t/h,蒸汽價格80元/噸,則每小時500元??梢鑰闖鑫帳餃缺彌評浞延檬塹韁評淶?4.5%。
3.發電
      沖渣水余熱回收發電系統的一般思路是:該系統主要由循環工質蒸汽發生器、動力機、工質循環增壓泵和發電機組成。循環工質進入余熱蒸汽發生器中吸收沖渣水熱量汽化為工質蒸汽。工質蒸汽進入動力機中,推動動力機轉動,并帶動發電機產生電能。其中動力機本身具有減溫減壓的功能。液態工質在增壓泵的作用下進入余熱蒸汽發生器中再次吸收熱量,循環往復。每噸 90℃熱水可發電 1.5kWh,折標煤 0.6kg,80℃熱水可發電 1kWh,折標煤 0.4kg。
以年產值10萬噸鋼鐵的某鋼鐵廠為例,其每年產生180000噸90℃沖渣水,沖渣水經過冷卻塔冷卻后循環利用,年耗水量約為19000噸。將沖渣水余熱用來發電,則年發電量為270000 kWh,年節省標煤108噸,節水19000噸。
三.煙氣余熱回收
       燒結工序的能耗約占冶金總能耗的12%。而其排放的余熱約占總能耗熱能的49%?;厥蘸屠謎廡┯噯?,顯然極為重要,余熱回收主要在燒結礦成品顯熱及冷卻機的排氣顯熱兩個方面。目前熱管技術主要應用在冷卻機的排氣顯熱回收上。燒結機生產時,熱燒結礦從燒結機的尾部落下經破碎后,通過振動篩分經溜槽落到冷卻機傳送帶上,在溜槽部分熱礦料溫度可達700~800℃,此時以輻射形式向外散熱為主,落到冷卻帶上后料溫仍在600℃以上。一般在燒結冷卻機下布置有數臺冷卻風機,通過軸流風機或鼓風機,使冷卻風強制穿過料礦層,經料礦加熱后,在第一風罩內冷卻風溫提高到350~400℃,在第二風罩內冷卻風溫提高到250~300℃,這兩個風罩內的冷卻風都可以利用其余熱。
煙氣熱回收主要目的是利用熱管設備吸收鍋爐余熱產出過熱蒸汽。主要設備包括:蒸汽過熱器、高溫熱管式蒸發器、高壓蒸汽包、熱管式省煤器、低溫熱管式蒸發器、低壓蒸汽包、除氧器、分汽缸、連排擴容器、定排擴容器、取樣器、水箱循環管路及電控系統等組成。蒸汽過熱器采用翅片列管式,其余換熱設備全部采用重力熱管式,高溫區采用高溫熱管式蒸發器,中溫區采用熱管式省煤器,低溫區采用低溫熱管式蒸發器。熱管設備全部采用環翅片鋼——水熱管,熱管與水平呈15°夾角傾斜布置,煙氣下進上出、垂直煙道。
熱管技術介紹:熱管是一種具有特高導熱性能的新穎傳熱元件。熱管是由鋼、銅、鋁管內灌充導熱介質,抽成一定的真空后密封而成,管內的工作介質由多種無機活性金屬及其化合物混合而成,具有超強的熱活性和熱敏感性,遇熱而吸,遇冷而放。
以首鋼京唐鋼鐵廠燒結車間為例,年產1015.3萬噸燒結礦,年回收蒸汽約為77.6萬噸。
四.變頻技術的利用
      在工廠電力拖動自動控制系統領域中,作為傳動源的異步電動機擔負著重要的角色,變頻器的高靜、動態性能、寬調速范圍及無級調速方式等特點遠遠勝過直流電動機調速。
      變頻技術是應交流電動機無級調速的需要而產生的。變頻器是通過對電力半導體器件(如IGBT)等的通斷控制,將電壓和頻率固定不變的交流電工頻電源,變換為電壓和頻率可變的交流電的電能控制裝置,為了產生可變的電壓和頻率,該設備首先要把三相或單相交流電變換為直流電(DC)。然后再把直流電(DC)變換為三相或單相交流電(AC),我們把實現這種轉換的裝置稱為“變頻器”(inverter)。 對于交—直—交型的變頻器來說,為了產生可變的電壓和頻率。 首先要把工頻 (50Hz或60Hz)的交流電源,變換為直流電(DC)再轉換成各種頻率(0Hz ~ 50Hz、0Hz ~60Hz 及 0Hz ~400Hz )的交流電,最終實現對電機的調速運行。變頻調速是異步電動機變壓變頻調速系統的簡稱,即改變電機供電電源的電壓和頻率,以改變旋轉磁場的旋轉速度,從而使電機的轉速得到改變。變頻調速的功能特點是明顯的,改變電動機轉速即可達到改變流量、壓力的目的,又可使輸入功率成三次方減少??杉詰縲Ч嗟畢災?。對部分功率有富裕的水泵而言,應用變頻調速還可以起到節水作用,從而避免了“大馬拉小車”的弊端。
       可對鋼鐵廠除塵風機、水泵、燒結風機系統等設備進行變頻節電改造,使其達到最佳運行狀態,同時節省其運行費用。

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