钢铁企业节能减排技术综述教材

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1、钢铁企业节能减排技术综述 西昌钢钒有限公司能源环保部西昌钢钒有限公司能源环保部 20142014年年1010月月2727日日 能源管理室：黄毅 综 述 内 容 一、技术概况 二、烧结工序 三、焦化工序 四、炼铁工序 五、炼钢工序 六、废水处理 七、底温余热利用 八、高温熔渣显热利用 九、CO2减排技术 技术概况 干熄焦余热发电、煤调干熄焦余热发电、煤调 湿、烟道气余热利用、湿、烟道气余热利用、 热导油蒸氨热导油蒸氨 炼钢炼钢 烧结矿余热发电、烧烧结矿余热发电、烧 结烟气脱硫及余热利结烟气脱硫及余热利 用、降低烧结机漏风用、降低烧结机漏风 高炉煤气干法高炉煤气干法 除尘、除尘、TRTTRT发电发

2、电 、脱湿鼓风、脱湿鼓风 转炉煤气干法转炉煤气干法 除尘、转炉余除尘、转炉余 热回收发电、热回收发电、 干式真空冶金干式真空冶金 蓄热式燃烧技术蓄热式燃烧技术 、加热炉余热回、加热炉余热回 收发电收发电 铁钢界面一罐制铁钢界面一罐制 连铸坯热送热装、连铸坯热送热装、 钢渣显热回收钢渣显热回收 焦化焦化 烧结烧结 炼铁炼铁 轧钢轧钢 干熄焦余热发电、煤调干熄焦余热发电、煤调 湿、烟道气余热利用、湿、烟道气余热利用、 热导油蒸氨热导油蒸氨 燃气燃气蒸汽联合循蒸汽联合循 环发电、环发电、CO2CO2减排减排 、高炉渣显热回收、高炉渣显热回收 烧结工序余热利用技术 烧结工序热量平衡表 防止干烧 可定时

3、 更营养 烧结余热利用方式 （1）烧结点火空气 （2）预热点火空气 （3）预热混合料 （4）余热锅炉产生蒸汽 （5）发电： 2008年以后，我国烧结余热动力利用方式逐渐占据主导地位，截 止到2010年底, 据不完全统计, 全国钢铁企业已建成烧结余热发电机组27套, 涉及到23家钢铁企业的53台烧结机, 总烧结面积14370m2, 发电机组总装机容 量484 MW。 工艺流程 烧结余热资源约占烧结工序能 耗的一半左右:主要为 冷却机废 气余热和烧结机主烟道烟气余 热 烧结余热发电烟气系统流程图 烧结工序余热利用技术 某360m2 烧结机废气温度变化： 高温废气集中在机尾的5 个风箱, 温度在20

4、0 450 , 平均温度约350 。 冷却机按换热后气体温度变化 分为高、中、低三个区段, 即高 温段450 300 、中温段 300200 、低温段200150 。 烧结工序余热利用技术 ( a) 方案一: 全部烟气脱硫当除尘器入口 烟气要求大于120 ( 北方钢厂、冬季) ( c) 方案二: 选择性脱硫,余热回收三 段式烟道（当除尘器入口烟气要求大 于80 时） r 对总的烧结余热资源分析表明 每平方米烧结机的余热资源大概可以装机30kW 每一吨烧结矿，其生产过程余热可回收至少20kWh 的电力 通过烧结余热回收的电能占粗钢电耗的5% 多采用“二炉一机”或“三炉一机”配置方式 烧结工序余热

5、利用技术 马钢烧结余热发电装置工艺流程图 p 马钢台 烧结机，烧结矿带冷机前烟囱排烟温度达 ，其冷却废气流量约万，其余热回收装置是台.废热 锅炉（、.）和 台发电机组（额定功率.）。工 程于年月日正式开工，年月日顺利并网，目前已正常运 行年，日发电在万以上。马钢烧结带冷废气余热发电工程，是中国第 一次在烧结系统实施的低温废气发电项目 烧结工序余热利用技术 p 济钢400m2烧结环冷机余热利用工程特点 烧结余热发电工艺采用1+1+1建制，即1台烧结环冷机配套1台余热锅炉 和1台蒸汽轮发电机。余热锅炉产生中压和低压两种蒸汽，分别通过蒸汽管 道输送至电站，中压蒸汽作为汽轮机主进汽，低压蒸汽作为补汽。

6、 环冷机排出的高、低温烟气分别通过高、低温烟道进入余热锅炉，余热 锅炉排出的约140烟气再由循环风机送入环冷机（在循环风机入口需要补 充515%的冷风）。 优点：（1）可以大幅提高余热锅炉的能量回收效率；（2）可以大幅度 减少烟气中矿尘直接排空带来的环境污染；（3）热风冷却烧结矿可减少急 冷破碎现象，提高成品烧结矿质量。 济钢400 m 2 烧结环冷机余 热利用工艺流 程示意图 烧结工序余热利用技术 邯钢和协作单位首创了双烟道双压自带除氧锅炉烟气余热回收技术，开发了 高效双烟道双压无补燃余热锅炉配置补汽式汽轮机烧结余热发电技术，研发 了烧结烟气闭式全循环技术，实现了能量的循环利用，余热锅炉余热

7、利用效 率达到60%，比传统单烟道余热锅炉余热利用率提高了约9个百分点，2011年 烧结机余热发电达到了13304.9万kWh。 邯钢近三年烧结余热回收发电量 烧结工序余热利用技术 p 邯钢烧结余热发电 n 安钢烧结余 热发电第一代 双温 双压 余热 锅炉 环冷机 烟烟 气气 蒸蒸 汽汽 水水 安钢钢2360m2 烧结环烧结环 冷机余 热热回收工艺简艺简 图图（工程 2009.3建成） 技术术特点：双通道、双温双压压余热锅热锅 炉技术术，替代进进口闪闪 蒸）设备设备 ；烟气全循环环；采用新型烧结环烧结环 冷机密封装置。 实实施效果：2010年吨矿发电矿发电 量15kWh；年发电发电 1.07亿

8、亿kWh； 效益7490万元 存在问题问题 ：（1）环环冷机热胀热胀 冷缩问题缩问题 没有解决；（2） 环环冷机密封问题问题 没有彻彻底解决； （3）环环冷机发电发电 的稳稳定 运行问题问题 没有解决；（4） 烧结烧结 机余热热没有回收 。 烧结工序余热利用技术 开发过程： 在安钢3#烧结机上开发，项目正在实施。 技术特点：（1）环冷机采用水密封，彻底解决了环冷机的密封问题和膨胀问 题； （2）回收了烧结机尾部高温烟气余热，扩大了余热回收范围； （3）增加补汽汽源，确保发电机组的稳定运行，避免重复开停。 预期效果： 预计预计 吨矿发电矿发电 量可到30kWh，比第一代技术发电术发电 量提高50

9、%以上 。 烧结主抽尾部烟气 安钢3#烧结机主抽尾部烟气余热回收工艺简图 余热 锅炉 环冷机 段 安钢3#烧结环冷机余热回收工艺简图 环冷机 段 余热 锅炉 循环风机 n 安钢烧结余热发电第二代 烧结工序余热利用技术 烧 结 机 横 截 面 示 意 图 烧 结 机 纵 截 面 示 意 图 烧结工序降低漏风技术 日本烧结机漏风率30%左右， 宝钢漏风率40%左右。台车到风 箱之间的漏风占烧结机总漏风率 的80%左右，主要包括台车体、 台车与风箱滑道之间的漏风以及 烧结机头尾部的漏风。 u 宣钢（2011年）、杭钢（2008年10月）降低烧结机漏风率技术 烧结机台车本体安装了秦皇岛新特科技有限公司

10、开发研制的全封闭多级磁 力密封装置，它是将烧结机从风箱下部起用钢板把台车两侧全部屏蔽起来， 上盖板在负压的作用下紧贴在台车挡板上沿，形成第一道密封；在台车档板 里侧设有磁性密封板，该磁性密封板插入台车料面中，形成第二道密封；磁 性密封板吸附大量矿粉，形成第三道密封，从而实现了对台车体和滑道漏风 的有效治理 烧结机头尾部安装了秦皇岛新特科技有限公司开发研制的全金属柔磁性密 封装置，该技术在活动密封板下部装有高温压缩弹簧组，活动密封板与台车 始终保持接触，在活动密封板上布有高温磁性物质，使活动板能吸附周围铁 粉，在台车和密封板间形成一个柔性密封层，解决了由于台车底面变形而形 成的间隙漏风问题；密封

11、板与机体之间采用了不锈钢板簧联接彻底解决了密 封板与机体之间的漏风问题。 l 宣钢漏风率由改造前的62.0%降到改造后的51.4%。杭钢改造后的漏风率 下降了68个百分点。 烧结工序降低漏风技术 r 莱钢265m2烧结机降低机头机尾漏风率技术 原机头、机尾密封，采用的是重力支撑式密封，后选用ZTM型 机头、机尾密封装置（秦黄岛市海港三星冶金机械备件厂制造） 重力支撑式密封装置 ZTM型密封装置 烧结工序降低漏风技术 改造后效果：机头、机尾密封效果提高50%，烧结机总漏风量降低2 个百分点 调湿热源：烟道废气、干熄焦蒸汽或其它低压蒸汽 第一代：“导热油干燥技术”，1983年在新日铁大分厂建成第一

12、套装置。 第二代：“蒸汽干燥方式”，1991年在新日铁君津厂建成第一套装置。 第三代：“流化床煤调湿技术”，1996年在日本室兰焦化厂投产，第三代煤 调湿技术与前两代相比，具有工艺流程短、传热效果好、构造简单、运行 稳定和设备投资费用少等优点。 第四代：“风动选择分级及调湿技术”，与第三代调湿技术的不同之处在于 其兼具了粒度分级的功能, 一套装置实现了炼焦煤调湿和粒度分级两种功能 。 另外：“沸腾床炼焦煤风选调湿技术”，由鞍山热能研究院在本世纪初在酒 钢引进的乌克兰风选粉碎技术的基础上开发，在本钢建成1t/h处理能力的中 试生产装置, 但至今没有实现工业应用。 另外，莱钢的“振动流化床风动选择

13、分级及调湿技术”， 以振动流化床替代 固定流化床, 于2009 年完成了2 t /h的中试实验。 我国第一套煤调湿装置于1996年在重钢焦化厂建成投产，属于第一代技术 ，第三代技术则由2007年济钢焦化厂建成应用。 一至四代的实际可比性投资比大约为1.15：1：0.91：0.68。 焦化工序煤调湿技术概况 煤调湿技术发展趋势 （1）具备炼焦煤调湿核心设备的开发，以防止细颗粒煤的过干燥问题。 （2）智能化控制系统的开发，用于实现煤量与烟道气量的比例关系以及 抽烟道气对焦炉吸力调节的控制，使整套装置的操作具有高度的稳定性， 确保不影响焦炉的稳定生产，且具备良好的操作弹性。 （3）对调湿过程中所产生

14、煤尘的收集与应用技术的开发，防止二次污染 。 煤调湿技术评价 （1）一代技术由于存在潜在的环保安全隐患、热媒易变质、且投资巨大, 不应考虑； （2）二代技术固然成熟可靠, 但其并不能实现节能，反而每吨湿煤要增加 5公斤多标煤的能耗, 且投资高, 因此只能作为备选; （3）三代技术总体不错, 但从日本引进费用巨大， 因此要注重国产化特别 是注重开发配套的振动流化床装置； （4）四代技术在没有洗精煤解冻设施的北方企业不能采用固定床, 因为冬 季煤的冻结会加剧布风板堵塞, 严重影响效率和开工率，而应关注振动流 化床，其能有效解决该问题。 焦化工序煤调湿技术概况 主要利用烟道热废气，使装炉煤 水分稳定

15、在67% 工艺流程简捷，操作方便，运行 及维护费用低，综合能耗低 调湿工艺与破碎工艺一体化，占 地面积小 不需增设生产运行及维护人员岗 位 投资低，在同等条件下是其他工 艺的6070% 系统安全可靠，对原煤含水率和 粒度无限制 焦化工序莱钢煤调湿技术 减少能耗 5.23 kg标煤/t焦 剩余氨水量减少 70165t/a 降低配煤成本 5% 提高产量 4.44% 降本增效 约 14元/t焦 节能减排效果节能减排效果 SDMSDM煤调湿专利技术优点煤调湿专利技术优点 马钢煤调湿技术流程图 l 技术特点 （1）马钢采用是第代技术，利用焦炉烟道废气显热进行煤的干燥，不增 加新的热源。 （2）通过流化床

16、装置直接对流交换方式，调整煤的湿度，效率高。 （3）将炼焦煤水分（质量分数，下同）由降至，预计可达到增产 ，节能的效果。 焦化工序马钢煤调湿技术 核心技术： 实现干熄焦设备大型化（260t/h干 熄焦为世界最大） 采用高温高压自然循环余热锅炉技术 炉内大容量焦炭均匀稳定换热技术 采用新型耐火材料技术 运行效果： （1）提高生产效率50%，降低能耗6% 、提高发电效率12% （2）产生9.5MPa、540高温高压蒸 汽，比中压和次高压锅炉增加发电量20%和 8% （3）2011年吨焦发电平均105.4kWh ，达到国内领先水平 近一年吨焦CDQ发电变化趋势 焦化工序首钢京唐高压CDQ发电技术 n