1、http:/二o一一年三月北京余熱余壓發電技術（鋼鐵）高爐煤氣壓差發電技術高爐煤氣壓差發電技術高爐生產工藝及高爐煤氣發電技術高爐生產工藝及高爐煤氣發電技術轉爐生產工藝及余熱發電技術轉爐生產工藝及余熱發電技術燒結生產工藝及余熱發電技術燒結生產工藝及余熱發電技術鋼鐵工藝流程簡介鋼鐵工藝流程簡介第一部分第一部分鋼鐵工藝流程簡介鋼鐵工藝流程簡介鋼鐵基本工藝流程簡介鋼鐵基本工藝流程簡介 鋼鐵行業是一個高耗能、高污染的產業，也是節能減排潛力最大的行業之一。中國鋼鐵產能分散，企業處于多層次、不同結構、不同技術裝備水平共同發展階段，因此，節能減排任務艱巨。 隨著我國鋼鐵工業持續快速發展，能否進一步節能降耗、保

2、護環境、實現清潔生產，不僅關系到企業的經濟效益，而且直接關系到企業的形象和生存，影響到企業可持續發展，因此，節能和環保已成為鋼鐵企業降低成本、提高企業競爭力、走可持續發展的必由之路。 主要基本工藝:n 煉鐵n 煉鋼n 澆注n 鋼材成型鋼鐵基本工藝流程簡介鋼鐵基本工藝流程簡介目前鋼鐵余熱回收利用目前鋼鐵余熱回收利用第二部分第二部分燒結生產工藝及余熱發電技術燒結生產工藝及余熱發電技術燒結生產工藝簡介燒結生產工藝簡介 鋼鐵工業是能源消耗最大的產業部門之一，燒結生產一般占噸鋼能耗的1020%，僅次于煉鐵。燒結節能在鋼鐵企業節能中占有十分重要的地位。 高爐煉鐵生產前，將各種粉狀含鐵原料，配入適量的燃料和

3、熔劑，加入適量的水，經混合和造球后在燒結設備上使物料發生一系列物理化學變化，燒結成塊的過程。主要包括燒結料的準備，配料與混合，燒結和產品處理等工序。 富礦粉和貧礦富選后得到的精礦粉都不能直接入爐冶煉，必須將其重新造塊，燒結是最重要最基本的造塊方法之一。燒結生產工藝簡介燒結生產工藝簡介 通過燒結得到的燒結礦具有許多優于天然富礦的冶煉性能，如高溫通過燒結得到的燒結礦具有許多優于天然富礦的冶煉性能，如高溫強度高，還原性好，含有一定的強度高，還原性好，含有一定的CaOCaO、MgOMgO，具有足夠的堿度，而且已事，具有足夠的堿度，而且已事先造渣，高爐可不加或少加石灰石。先造渣，高爐可不加或少加石灰石。

4、 通過燒結可除去礦石中的通過燒結可除去礦石中的S S、ZnZn、PbPb、AsAs、K K、NaNa等有害雜質，減少等有害雜質，減少其對高爐的危害。高爐使用冶煉性能優越的燒結礦后，基本上解除了天其對高爐的危害。高爐使用冶煉性能優越的燒結礦后，基本上解除了天然礦冶煉中常出現的結瘤故障；同時極大地改善了高爐冶煉效果。然礦冶煉中常出現的結瘤故障；同時極大地改善了高爐冶煉效果。 燒結中可廣泛利用各種含鐵粉塵和廢料，擴大了礦石資源，又改善燒結中可廣泛利用各種含鐵粉塵和廢料，擴大了礦石資源，又改善了環境。因此自上世紀了環境。因此自上世紀5050年代以來，燒結生產獲得了迅速發展。年代以來，燒結生產獲得了迅速

5、發展。燒結生產工藝簡介燒結生產工藝簡介 目前世界各國目前世界各國90%以上的燒結礦由抽風帶式燒結機生產，其他燒結以上的燒結礦由抽風帶式燒結機生產，其他燒結方法有回轉窯燒結，懸浮燒結，抽風或鼓風盤式燒結和土法燒結等。方法有回轉窯燒結，懸浮燒結，抽風或鼓風盤式燒結和土法燒結等。 各法生產工藝和設備盡管有所不同，但燒結基本原理基本相同。這各法生產工藝和設備盡管有所不同，但燒結基本原理基本相同。這里著重介紹帶式抽風燒結法。里著重介紹帶式抽風燒結法。 燒結生產工藝簡介燒結生產工藝簡介抽風燒結過程是將鐵礦粉、熔劑和燃料經適當處理，按一定比例加水混合，鋪在燒結機上，然后從上部點火，下部抽風，自上而下進行燒結

6、，得到燒結礦。取一臺車剖面分析，抽風燒結過程大致可分為五層(圖2-1)，即燒結礦層、燃燒層、預熱層、干燥層和過濕層。這五層并不是截然分開的。點火燒結開始，各層依次出現，一定時間后，各層又依次消失，而最終剩下燒結礦層。燒結機燒結機工藝流程工藝流程燒結機燒結機工藝流程工藝流程燒結生產工藝簡介燒結生產工藝簡介1、燒結原、燃料及燒結礦、燒結原、燃料及燒結礦 2、配料、配料3、燒結、燒結 4、燒結餅破碎和篩分、燒結餅破碎和篩分5、燒結礦冷卻、燒結礦冷卻 6、燒結礦整粒和成品礦貯存、燒結礦整粒和成品礦貯存燒結生產工藝簡介燒結生產工藝簡介 按冷卻風流的通過方式，可分為按冷卻風流的通過方式，可分為抽風和鼓風抽

7、風和鼓風兩種形式。兩種形式。按冷卻機的結構形式，又可分為按冷卻機的結構形式，又可分為帶式、環式帶式、環式、格式、塔、格式、塔式和盤式。鼓風環冷是目前應用較普遍的一種方式。式和盤式。鼓風環冷是目前應用較普遍的一種方式。燒結余熱發電技術發展燒結余熱發電技術發展 從利用目的上分，燒結余熱的回收利用方式，可分為熱風點火、預熱、保溫等直接利用方式，和生產蒸汽、發電、制冷等間接利用方式。其中，以發電和生產蒸汽最為普遍，兩者的利用原理和技術路線相通。 燒結余熱發電技術的發展，大體上可劃分為三個階段。 第一階段，上世紀70年代末及80年代，為燒結余熱發電技術在日本的誕生及發展期，各種系統相繼出現，燒結余熱利用

8、技術在日本得到迅速推廣。日本鋼管扇島廠（1978年12月）和歌山4#（1979年3月）和歌山5#（1981年9月）小倉3#（1981年10月）鹿島2#（1981年12月）新日鐵大分2#（1982年12月）燒結余熱發電技術發展燒結余熱發電技術發展 第二階段，隨著國內燒結裝備的大型化，國內鋼鐵企業開始引進日本的技術、裝備，在國內建設了一批具有代表性的燒結余熱利用項目，國內技術迅速發展。寶鋼2#（1992年4月）太鋼1#（1997年12月）馬鋼2300m2（2005年9月） 第三階段，節能降耗越來越得到國內企業的重視，各高能耗行業的余熱發電技術、裝備逐漸實現國產化，國內燒結余熱發電技術的應用在行業內

9、迅速推廣。濟鋼山東宏達鞍鋼武鋼湘鋼紅鋼韶鋼萊鋼安鋼太鋼燒結生產中煙氣余熱的特點燒結生產中煙氣余熱的特點 燒結生產能耗一般占噸鋼能耗的1020%，冷卻機廢氣顯熱和燒結煙氣顯熱占燒結過程熱耗的30 50%，具有很高的回收價值。環冷機環冷機余熱發電利用部分余熱發電利用部分余熱利用的影響因素燒結礦產量及溫度冷卻介質初溫料層厚度冷卻介質流量燒結機及冷卻機機速環冷機漏風有無熱篩煙溫限制燒結機尾部余熱利用部分燒結機尾部余熱利用部分環冷機煙風系統環冷機煙風系統循環冷卻水系統循環冷卻水系統余熱余熱鍋爐汽輪機發電機電氣系統電氣系統熱工控制系統熱工控制系統化學水處理系統化學水處理系統凝汽器燒結余熱發電系統簡介燒結機

10、煙風系統燒結機煙風系統冷卻塔余熱鍋爐主煙道熱力系統熱力系統燒結余熱發電技術燒結余熱發電技術1）鍋爐蒸汽系統：強制循環和自然循環2）取風方式：單段取風和多段取風3）熱力系統：單壓系統和雙壓系統4）冷卻機取熱方式：開路系統、半循環和閉路循環目前，余熱鍋爐采用自然循環、雙壓系統；余熱為多段取風，循環風利用形式整體余熱利用效率較高。據經驗數據，每10m2的燒結面積可產生1.5t/h的蒸汽，可發電300kW，折合標煤120kg/h。 燒結余熱發電系統簡介燒結機煙氣余熱利用燒結機煙氣余熱利用 燒結過程是個熱加工過程，燒結料層中溫度變化隨主排風機自上而下抽入空氣、燒結臺車不斷前移而變化。其中溫度最高燒結過程

11、結束一般控制在接近燒結機尾的風箱位置。一般燒結機尾部倒數第二個風箱溫度最高。 一般燒結煙氣焓硫較高，為了確保非回收區的煙氣流經機頭電除塵器至燒結機主抽風機時，不至于結露，對回收的煙氣和非回收的煙氣都要嚴格測算，才能確保燒結機煙氣余熱回收利用合理。序號余熱回收流程余熱回收流程1開路回收利用流程2閉路循環回收利用流程燒結機煙氣余熱利用燒結機煙氣余熱利用引風機M旁路煙囪MMM水泵來水過熱蒸汽300 400 主煙道 200 燒結礦從燒結機尾經過熱破碎后卸到冷卻機上,卸出的燒結餅溫度平均在500800之間。熱燒結礦經過冷卻機冷卻，使得從冷卻機排出的燒結礦溫度在150 以下。熱燒結礦在冷卻過程中其熱能變為

12、廢氣顯熱，廢氣溫度隨冷卻機部位的不同而不同，給礦部溫度最高，在450 以上，排礦部溫度最低。 余熱可以分為高、中、低三個溫區分別利用。 冷卻機廢氣余熱利用冷卻機廢氣余熱利用序號廢氣余熱利用廢氣余熱利用高溫段用于余熱鍋爐產蒸汽中溫段用作點火保溫爐的助燃風低溫段用作混合料預熱冷卻機廢氣余熱利用方案環冷機1段環冷機2段1#2#余熱鍋爐循環風機旁路煙囪新風M主蒸汽400300MMM煙風系統煙風系統MMMMM燒結機煙氣和冷卻機廢氣余熱回收利用技術燒結機煙氣和冷卻機廢氣余熱回收利用技術 2360m2環冷機余熱發電，裝機30MW，年發電量可達2.08億kWh,年節約標媒4.4萬噸，年減排CO2約8萬噸，同時

13、減少粉塵排放10萬噸/年。 單位投資費用單位投資費用6000-8000元元/kw左右，投資回收期為左右，投資回收期為34年。年。第三部分第三部分轉爐生產工藝及余熱發電技術轉爐生產工藝及余熱發電技術鋼與鐵的區別鋼與鐵的區別 u鋼和鐵都是鐵碳合金，同屬于黑色金屬，但它們的性質有明顯不同。u生鐵硬而脆，焊接性差。鋼具有很好的物理化學性能與力學性能，可進行拉、壓、軋、沖、拔等深加工，其用途十分廣泛。u鋼與鐵性能差別的原因：碳和其它合金元素的含量不同。在鋼中碳元素和鐵元素形成Fe3C固熔體，隨著碳含量的增加，其強度、硬度增加，而塑性和沖擊韌性降低。煉鋼的基本任務煉鋼的基本任務 u脫碳：將鐵水中的碳大部分

14、去除，同時隨著脫碳的進行，產生大量CO氣泡，在CO排出過程中，攪拌熔池促進化渣，同時脫除H、N和夾雜。u去除雜質：鐵水中P、S含量高，而鋼中P會造成“冷脆”，S造成“熱脆”。通常大多數鋼種對P、S含量均有嚴格要求，煉鋼必須脫除P、S等有害雜質。u去除氣體及夾雜物；在煉鋼過程中通過熔池沸騰（碳氧反應、底吹惰性氣體攪拌）脫除H、N和非金屬夾雜物。u脫氧合金化 u升溫（保證合適的出鋼溫度），鐵水溫度一般在12501300，而鋼水的出鋼溫度一般在1650以上，才能順利澆注成鑄坯，因此煉鋼過程也是一個升溫過程。 轉爐煉鋼 converter steelmaking這種煉鋼法使用的氧化劑是氧氣。把氧氣鼓入

15、熔融的生鐵里，使雜質硅、錳等氧化。在氧化的過程中放出大量的熱量 （含1%的硅可使生鐵的溫度升高200攝氏度），可使爐內達到足夠高的溫度。因此轉爐煉鋼不需要另外使用燃料。爐料主要為鐵水和造渣料（如石灰、石英、螢石等），為調整溫度，可加入廢鋼以及少量的冷生鐵塊和礦石等。 什么是轉爐煉鋼？ u耐火材料性質：分為堿性（用鎂砂或白云石為內襯）和酸性（用硅質材料為內襯）;酸性轉爐不能去除生鐵中的硫和磷，須用優質生鐵，因而應用范圍受到限制。堿性轉爐適于用高磷生鐵煉鋼，曾在西歐得到較大發展。u氣體吹入爐內的部位：分為底吹、頂吹和側吹;u按吹煉采用的氣體，分為空氣轉爐和氧氣轉爐。空氣吹煉的轉爐鋼，因含氮量高，質

16、量不如平爐鋼，且原料有局限性，又不能多配廢鋼，未能像平爐那樣在世界范圍內廣泛采用。1952年氧氣頂吹轉爐問世，逐漸取代空氣吹煉的轉爐和平爐，現在已經成為世界上主要煉鋼方法。 轉爐的分類氧氣頂吹轉爐總圖轉爐生產工藝概況轉爐生產工藝概況煤氣凈化回收與利用技術按凈化方式分為濕法和干法濕法和干法2大類干法系統包括煙氣冷卻凈化系統與煤氣回收系統。由活動煙罩捕集并經汽化冷卻煙道冷卻至1600左右的轉爐煙氣，首先進入蒸發冷卻器降溫和初除塵，溫度降至180200左右，進入靜電除塵器進行精除塵。然后根據CO含量、O2含量由閥門切換站進行煤氣回收或放散操作。回收期煤氣需經冷卻器二次冷卻，溫度降至70后進入煤氣柜回

17、收；放散期煤氣需點火燃燒，排放氣體的含塵濃度15mg/Nm3。 轉爐煤氣干法回收工藝轉爐煤氣干法回收工藝LT法（法（Lurgi-Thyssen）OG（濕法）工藝：冶煉中產生的近1450煤氣，通過冷卻煙道冷卻到約900后進入溢流文氏管，使煤氣中80%左右的固體顆粒脫離后進人重力脫水器脫水，煤氣溫度降至約70。在風機的抽引下煤氣流速突增并繼續進入RD文氏管，經水霧處理去除8m以上的固體顆粒后再水霧分離得到純凈的煤氣。系統設置有氣體分析儀，當煤氣合格（CO 35%、O22%）時三通閥切換至回收狀態，煤氣借助風機后的正壓，經水封逆止閥、V型水封送入氣柜。如煤氣不合格則三通閥切換至放散狀態，經放散塔點火

18、燃燒后排放到大氣中。 轉爐煤氣濕法回收工藝轉爐煤氣濕法回收工藝OG法（法（Oxygen Converter Gas Recovery System）轉爐余熱發電技術轉爐余熱發電技術冶金企業在生產過程中產生大量低參數飽和蒸汽，由于工藝過程及生產技術等因素，這部分中低溫飽和蒸汽沒有得到有效利用，被白白地排放到了環境中。隨著低參數飽和蒸汽汽輪機技術的進步，給這些余熱資源的利用提供了一個很好的途徑。 轉爐蒸汽特性：轉爐蒸汽特性： 轉爐煉鋼的工藝決定了轉爐高溫煙氣具有間歇性、波動性和周期性。 受轉爐煙氣的影響，轉爐汽化冷卻煙道產生的低參數飽和蒸汽同樣也具有間歇性、波動性和周期性的特點。轉爐余熱發電技術轉

19、爐余熱發電技術轉爐煙氣流量及溫度變化曲線圖轉爐余熱發電技術轉爐余熱發電技術關鍵技術：蒸汽參數選擇、蒸汽蓄熱器選型、蓄熱器控制轉爐余熱發電技術轉爐余熱發電技術 445t轉爐每煉1t鋼，可產生80kg飽和蒸汽，每噸飽和蒸汽大約可發電150kWh，折合標煤60kg。單位投資費用約4500元/kw，投資回收期1.52.5年。轉爐余熱發電技術轉爐余熱發電技術本項目主要經濟收入為兩部分：發電收入和軟水回收收入。項目序號名稱單位技術參數發電收入1裝機容量MW52平均發電功率MW4.23年運轉時間h76004年發電量104kWh31925年自用電量104kWh1926年供電量104kWh30007電價元/度0

20、.58年發電收入萬元1500軟水回收收入1凈回收軟水量t/h304軟水價格元/t105年運行時間h76006年軟水回收收入萬元228合計總收入萬元1728第四部分第四部分高爐生產工藝及高爐煤氣發電技術高爐生產工藝及高爐煤氣發電技術高爐生產工藝概述高爐生產工藝概述 高爐煉鐵是用還原劑（焦炭、煤等）在高溫下將鐵礦石或含鐵原料還原成液態生鐵的過程。高爐生產工藝概述高爐生產工藝概述u高爐本體u配套附屬系統：（1）供料系統（2）送風系統（3）煤氣除塵系統（4）渣鐵處理系統（5）噴吹燃料系統高爐生產工藝概述高爐生產工藝概述高爐生產工藝概述高爐生產工藝概述高爐煤氣的利用高爐煤氣的利用名稱CO2(%)CO(%

21、)H2(%)CH4(%)N2(%)O2(%)Q(kJ/Nm3)含量141626321.02.00.30.8556013700高爐煤氣體積組份（%）高爐煤氣成分及比例高爐煤氣成分及比例1、全燒高爐煤氣鍋爐技術2、CCPP高爐煤氣的利用高爐煤氣的利用全燒高爐煤氣鍋爐技術簡介 u全燒煤氣鍋爐技術采用高爐煤氣為原料，設計高溫高壓發電用鍋爐。由于高爐煤氣與燃煤相比含塵量少、含硫量低，所以它不但節能還有環保作用。u工藝流程：通過高爐煤氣在鍋爐中燃燒產生蒸汽，蒸汽在汽輪機中做功帶動發電機發電。u全燒高爐煤氣發電系統需要消耗高爐煤氣3 4m3/kW h高爐煤氣的利用高爐煤氣的利用CCPP（Combined C

22、ycle Power Plant）簡介 u由燃氣輪機發電和蒸汽輪機發電疊加組合起來的聯合循環發電裝置。u根據熱力學第二定律,對任何一種熱力發動機,循環工作介質的加熱溫度越高、放熱溫度越低,熱效率就越高。u先用高溫高壓煙氣驅動燃氣輪機發電；再將排出的500600的煙氣用于余熱鍋爐產生蒸汽，產生的蒸汽驅動汽輪機發電。這就組成了燃氣蒸汽聯合循環發電。燃料的熱能，既參與了燃氣輪機的勃萊敦循環又參與了蒸汽輪機和鍋爐組成的郎肯循環，既利用了煙氣的作功能力發電，又利用了蒸汽的作功能力發電。u以鋼鐵廠50MW規模機組為例，CCPP發電效率可達4046，而同規模鍋爐蒸汽發電效率為2330左右。高爐煤氣的利用高爐

23、煤氣的利用CCPP（Combined Cycle Power Plant）簡介 高壓煤氣壓縮機發電機減速箱低壓煤氣壓縮機燃氣輪機 蒸汽輪機余熱鍋爐凝汽器高爐煤氣電氣除塵器煤氣加熱器煤氣中間冷卻器補給水箱水泵水泵煤氣冷卻器供氣啟動蒸汽供電主變壓器第五部分第五部分高爐煤氣壓差發電技術高爐煤氣壓差發電技術u TRT Top Gas Pressure Recovery Turbineu 高爐煤氣余壓透平發電裝置，是利用高爐冶煉的副產品高爐爐頂煤氣具有的壓力能及熱能，使煤氣通過透平膨脹機做功，將其轉化為機械能，驅動發電機發電，或驅動其它裝置的一種二次能量回收裝置。u TRT裝置的顯著特點：一不消耗任何燃

24、料，不改變原高爐煤氣的品質；二無公害的最經濟的發電設備；三可以替代高爐系統中減壓閥組調節穩定爐頂壓力。 什么是TRT裝置？裝置的用途u傳統的工藝流程中，高爐煤氣在通過除塵后再經過減壓閥組減壓到0.1bar(G)左右，排入儲氣罐供工廠熱風爐作為燃料用，多余部分被放散掉。原高爐煤氣所具有的壓力能和熱能被白白地浪費在減壓閥組上，造成大量的能源浪費和噪聲污染。 安裝濕式TRT裝置的高爐煉鐵流程圖煤氣經濕式除塵后溫度下降很多，大量的熱值被除塵用的水帶走而造成浪費。隨著干式除塵技術的發展，除塵效率高，壓力損失小，溫度下降小，能使進入TRT的煤氣溫度由濕式除塵后的50左右提高到干式除塵后的150-250左右，從而大大