干熄焦培训课件

钢铁企业余能回收（烧结、干熄焦、转炉）大唐时代节能科技有限公司2012年12月钢铁生产流程示意图钢铁生产过程中的二次能源钢铁生产过程中还会产生大量的二次能源，体现在产品的余热（红焦炭、赤热的炉渣，烧结矿和球团矿的显热、液态的铁水和钢水的显热，以及铸坯的热量等），外排废气的显热（包括烧结、球团、热风炉、加热炉、焦炉等）、高炉炉顶煤气的压力能，以及冶炼设备冷却水所带走的热量，以及炉体散热等形式。总体来讲，钢铁工业生产过程中，所用的能量约有70%左右是要转换为各种形式的二次能源。这里有占34%的副产煤气，炉渣显热约占9%等。国内外钢铁工业公认，现可以回收利用的二次能源量（不包括副产煤气）约占钢铁企业总用能的15%左右。新日铁已将这15%中的92%加以回收利用，宝钢为77%，大多数我国钢铁企业是在50%以下。这就是我国钢铁企业还有节能潜力所在。高炉、烧结机、焦炉、转炉数量多，节能潜力大

2010-09-21，目前我国有高炉1370多座，大于1000m3以上容积的高炉有227座，比上年增加36座。沙钢5800m3高炉于2009年投产，首钢京唐钢铁公司曹妃甸2号5500m3高炉和首钢迁钢4000m3高炉均于2010年投产；使我国成为已拥有近20座4000m3以上容积高炉的国家(据不完全统计,世界有51座4000m3以上容积的高炉)。我国拥有500多台烧结机，其中大于180m2的有105台，大于130m2的有150多台，大于400m2的有20多台。中国现有大小焦化厂140余家，400余座焦炉，其中大、中型以上焦炉120余座。我国目前氧气顶吹转炉有400多座，其中100t以上的转炉有约150座，最大公称吨位为300t。一、烧结矿生产余热回收

烧结矿主要化学成分（%）：

TFE（

57.0）FeO（

8.0）CaO（9.18）SiO2（

5.1）MgO（2.0）S（

0.018）P（

0.051）CaO/SiO2（1.8）

含铁原料、熔剂（白云石和生石灰）、

燃料(碎焦或无烟煤)、钢渣铁灰。

1、烧结工艺流程图2、烧结余热回收原理3、烧结余热利用技术

4、烧结余热回收关键技术5、烧结厂的主要技术经济指标6、燃料理论燃烧温度和焓7、烧结机余热回收功率估算8、烧结抽风机轴功率9、汽轮机功率计算1、烧结工艺流程图

（圆筒造球机、振动筛)2、烧结余热回收原理（1）原理。烧结机尾卸落的烧结饼温度高达600℃-800℃，高温烧结矿冷却的过程中，热烧结矿和冷空气间进行热交换，热空气中的大量热能就能被我们用来发电。吸收烧结矿潜热后温度升高的热空气从环冷机风道排出后，进入烧结余热锅炉进行换热，锅炉产生的蒸汽进入汽轮机带动发电机发电，从烧结余热锅炉冷却后的热空气进入循环风机重新鼓入环冷机。⑵余热利用方式。

名称高温段中温段低温段

温度/℃450-300300-200200-150

回收方式热交换直接利用直接利用

用途余热发电热风烧结，热风点火料矿预热，原料烧结余热利用

3、烧结余热利用技术

⑴利用鼓风环冷机的废气余热回收方案。⑵二道冷却（加热）方式余热回收技术。⑶废气循环加热方式余热回收技术。

⑷

利用低沸点有机工质循环的余热发电装置（简称ORCS）。⑸烧结低温余热热水驱动透平发电。（1）利用鼓风环冷机的废气余热回收方案

1979年在日本入幡厂建成世界上第一台烧结矿低温余热透平,发电能力5700千瓦。该装置是利用鼓风环冷机的300--400度的废气(35万标立米/时)获得250度的饱和蒸汽(约140吨/时)驱动透平发电。排出的蒸汽经汽水分离后,蒸汽(压力0.596MPA,25.6吨/时)进入闪蒸透平的第一级,经逐段闪蒸(降压蒸发)后,顺序进入透平的后三段,透平共有6级。酒泉钢铁集团烧结低温环形冷却机余热利用发电工程，1号汽轮机：进汽2.3MPa,320℃;2号汽轮机：进汽0.8MPa,225℃。兴宝钢铁公司余热利用工艺流程图（2）二道冷却（加热）方式余热回收技术

为了提高排气温度,将冷却机罩分段,使低温段的冷却空气空气通过高温段以后再排出,日本人把这种方式称作二道冷却方式。二道方式虽比一道方式的设备复杂一些,但对于同同样的传热容积,其气体流速为一道方式的二倍,回收的热量比一道方式增加40--50%。

(3)废气循环加热方式余热回收技术

日本住友鹿岛3号烧结机的废热回收系统,将余热锅炉排出的140—170度的热废气,鼓入带式冷却机的前段,加热至388度,再返回余热锅炉,废气量为500000立米/时,可产生蒸汽量59吨/时,蒸汽压力0.9MPA,蒸汽用于发电。(4)利用低沸点有机工质循环的余热发电装置（简称ORCS）

日本新日铁君津厂1981年在3号烧结机的环形冷却机上,建成一套利用低沸点有机工质F--85循环的余热发电装置,简称ORCS,功率为12500千瓦,设备费25亿日元,三年收回投资。

烧结矿冷却机废气(69万标立米/时,345℃)送入锅炉,废气余热使低沸点介质变为蒸汽,带动蒸汽透平发电。

使用后的低沸点介质在冷凝器内冷凝后返回锅炉循环使用。由于这种媒体的沸点比水低,蒸发潜热小,加之其比容仅为水的五分之一,所以发电效率高,在同一条件下,其发电效率比蒸汽高10--15%,且不自燃,无毒,无腐蚀性,是理想的工质,缺点是价格较高。（5)烧结低温余热的热水驱动透平发电热水透平的效率虽然比蒸汽透平低，但是热水的回收率高，回此这种热水发电方式对大量的中低温余热源来说，还是很有前途的。另外，该系统是用水作工质，其成本比有机工质便宜得多，为了进一步提高效率，可采用蒸汽－－热水混合喷射透平，也可考虑与热水供应系统结合，组成复合系统。日本于1979年在入幡厂建成世界上第一台烧结矿低温余热热水发电透平,发电能力5700千瓦。该装置是利用鼓风环冷机的300--400度的废气(35万标立米/时)获得250度的饱和水蒸汽(约140吨/时),用它驱动透平发电。排出的蒸汽经汽水分离后,蒸汽(压力0.596MPA,25.6吨/时)进入闪蒸透平的第一级,热水经逐段闪蒸(降压蒸发)后,顺序进入透平的后三段,透平共有6级。广东省丰顺利县1982年投产运行热水电站，利用95℃地温热水经过闪蒸气产生蒸汽带动汽轮机机组发电，设计装机容量300kW,直到2006年稳定运行了20多年，目前情况不清楚。汽轮机由中科院广州能源所设计，广州汽轮机厂制造。热水发电系统流程图4、烧结余热回收关键技术

目前，我国生产和在建的烧结余热回收装置约有80套，占烧结机总数（重点企业）的15%。大多数企业的烧结余热回收装置没有达到设计水平，烧结余热资源具有品质较低、波动大等特点，回收的关键技术：（1）烧结机烟气余热收集与烟气处理；（2）烧结余热源参数预测；（3）烧结余热回收工艺与废气温度调节；（4）废气循环对烧结矿质量影响与烧结冷却制度优化；（5）冷却机余热回收锅炉、回收系统选型与优化等；（6）开发余热发电系统的稳定运行调控技术。烧结余热回收应以冷却机废气余热回收为主,并重点保证系统稳定运行、提高回收效率,其中,热源参数预测技术是基础,热风循环技术是有效手段,余热锅炉和发电系统热力参数优化、参数匹配和动态特性优化是核心。5、烧结厂的主要技术经济指标

1、台时利用系数：1m2抽风面积在1h内的产量，它一般为1.5-2.0t/m2.h；

2、作业率：年实际作业时间与日历时间的比值，作业率反映了烧结机连续作业水平；3、质量合格率：理化性能符合要求的烧结矿量与总产量之比称为烧结矿合格率。检测烧结矿理化性能的项目主要有全铁（TFe）、亚铁（FeO）、碱度、含硫量、转鼓指数（大于5mm）和粉末等。6、燃料理论燃烧温度和焓燃料理论燃烧温度燃料理论焓7、烧结机余热回收功率估算

1、知道烧结机面积，计算年产量：年产量（t）=烧结机面积（m2）×利用系数×烧结机年作业小时数例如：国内现有烧结厂小球烧结生产经验，大型烧结机利用系数为～1.60t/(m2•h)，本烧结机作业率为90.4%（即330d/a），则烧结机面积为：

S=1.0×228x104/(1.6×24×330)

=180m2

选取烧结机面积为2台90m2，年产量：

Q=2×90×24×330×1.6

=228.1万t

2、国外先进企业每吨烧结矿可回收余热蒸汽80～100kg。8、烧结抽风机轴功率9、汽轮机功率计算

通过水蒸气的h-s图查取。

状态1：根据t1，p1，查得h1，s1；

状态2：根据p2及s2=s1，查得h2、t2

及x2；

汽轮机输出功：

w=h1-h2(kJ/kg)。

循环效率：

ηt=（h1-h2)／(h1-120)。

其中：h—焓；s—熵；

t1—汽轮机进口温度；p1—汽轮机进口压力；p2—汽轮机出口压力；

t2

—汽轮机出口温度；X

—蒸汽干度。二、干熄焦余热发电焦炭是高温干馏的固体产物，主要成分是碳，是具有裂纹和不规则的孔孢结构体（或孔孢多孔体）。干法熄焦是目前国外较广泛应用的一项节能技术，其英文名称为CokeDryQuenching,简称CDQ。到2010年底，我国共投产的干熄焦105套,占我国焦炭产能的27%。105／0.27=389套。

1、炼焦工艺流程及主要设备简图

2、焦碳生产的工艺流程9、每1t干熄焦焦碳产中高压蒸汽量

3、干熄焦余热利用原理10、干熄焦的气料比

4、干熄焦的技术特点11、循环风机风量计算附件

5、干熄焦流程图12、干熄焦的社会效益

6、干熄焦发电工艺流程

7、余热蒸汽发电工艺流程图

8、干熄焦的关键技术1、炼焦工艺流程及主要设备简图2、焦碳生产的工艺流程

炼焦煤：按照煤炭用途进行划分，作为生产原料，用来生产焦炭，进而用于钢铁行业的煤炭种类。

现代焦碳生产过程分为洗煤、配煤，炼焦和产品处理等工序，工艺流程如下：

原煤场→洗煤→贮煤场→配煤→干燥→粉碎→贮煤塔→焦炉→初冷器→饱和器→终冷器→洗苯塔

→焦炉煤气焦炉→熄焦→筛分→焦碳烧结厂炼焦煤主要包括：贫瘦煤、瘦煤、焦煤、1/3焦煤、肥煤、气煤、气肥煤七种。3、干熄焦余热利用原理干法熄焦是将红热的焦碳放入熄焦炉内，用惰性气体循环回收焦炭的物理热，时间为2-4小时。在干熄焦过程中，红焦从干熄炉的顶部装入，低温惰性气体由循环风机鼓入干熄炉冷却段红焦层内，冷却后的焦炭从干熄炉底部排除；吸收红焦潜热后温度升高的惰性气体从干熄炉环形烟道排出后，进入干熄焦余热锅炉进行换热，锅炉产生的蒸汽进入汽论机带动发电机发电，从干熄焦余热锅炉冷却后的惰性气体进入循环风机重新鼓入干熄炉。4、干熄焦的技术特点

利用熄焦产生的大量余热用来发电，实行热电联产是比较好的热能利用方式。它可以降低企业电耗，发电后的蒸汽还可以用到其它生产工序中。降低企业成本，提高企业经济效益。采用干熄焦可回收80%的红焦显热，平均每熄1吨焦炭可回收3.9MPa、450℃的蒸汽0.45吨-0.6吨。对规模为年产100万吨焦炭的焦化厂而言，采用干熄焦每年可以减少8-10万吨动力煤燃烧向大气排放的各种污染物。国际上公认，大型高炉采用干熄焦焦炭可使其焦比降低2%，使高炉生产能力提高1%。在保持原焦炭质量不变的条件下，采用干熄焦可以降低强粘结性的焦、肥煤配入量10-20%，有利于保护资源和降低焦炭成本。

5、干熄焦流程图

6、干熄焦发电工艺流程

加入红焦熄焦炉除尘器余热锅炉循环风机汽轮机给水泵排出冷焦7、余热蒸汽发电工艺流程图8、干熄焦的关键技术工艺参数的优化。干熄焦工艺流程紧密，技术参数相互制约性强。以焦炭的烧损为例，我国与国际先进水平仍存在一定差距，最好的烧损率一般在2.0%左右，但从我国已投产的干熄焦装置实际运行统计结果看，吨干熄焦焦炭烧损为0.025吨，产出中高压蒸汽在0.53吨～0.58吨波动，焦炭烧损大，产出蒸汽少，影响干熄焦装置整体效益的发挥。安全长寿运行的攻关。干熄炉内可燃气体的控制，制约着干熄焦装置的安全和寿命。采用导入空气燃烧法稀释炉内一氧化碳气和氢气，此方法虽然经济有效，提高了产汽量，但又增加了焦炭的烧损。正在研发一种导入空气量与循环气体量相对应的智能化控制技术，来降低焦炭烧损率。压力9.8兆帕次高压干熄焦锅炉。此技术被列入国家鼓励推广节能技术中。循环风机、主要阀门、部分电控部件等关键设备的质量使用寿命短。我国干熄焦设备的国产化率已达97%，在我国干熄焦技术大型化应用的进程中，此外还存在着干熄炉环形烟道损坏严重这一突出问题，威胁着干熄炉的寿命，成为干熄焦技术推广应用的“瓶颈”，其材质及设计亟须优化，要求攻关，年修时间由1.5年延长到2年以上。9、每1t干熄焦焦碳产中高压蒸汽量

用干法熄焦替代传统的湿法熄焦工艺，可回收红焦约80%的显热，平均每熄1吨红焦可回收4.0兆帕、450℃蒸汽0.50t。武钢干熄焦：排焦量136.8t/h主蒸汽流量73t/h，主蒸汽温度430℃，平均0.534t蒸汽∕t焦。（宝钢为0.568t蒸汽∕t熄焦，日本为0.6～0.7t蒸汽∕t焦）。我国已投产的干熄焦装置实际运行统计结果看，t干熄焦焦炭烧损为0.025t，产出中高压蒸汽在0.53～0.58t蒸汽。干熄焦装置额定处理能力140t/h，采用带横移的旋转焦罐及高温高压自然循环余热锅炉，产生蒸汽最大80.5t/h，实际71.87t/h，主蒸汽调节阀后压力9.5MPa，温度540℃。配置1套25MW抽凝式汽轮发电机组用来发电和供热。

10、干熄焦的气料比

武钢干熄焦：排焦量136.8t/h

，循环风量16.2万Nm3/h，平均为1184.2Nm3∕t，排焦温度150℃以下。我国140t/h以上大型干熄焦装置的主要性能指标达到了国际先进水平，如干熄炉冷却室高径比达到0.9，气料比达到1200Nm3/t焦，干熄率达93%，排焦温度＜200℃。干熄炉冷却室容积480m3（直径8.9m×高7.68m）。11、循环风机风量计算

VL=｛Q÷〔(t2-t1）×C3〕｝÷ρ

式中：

VL—干熄焦理论循环风量，m3／h；

Q—循环气体吸收的热量，KJ／h；

t1—进干熄炉循环气体的温度，℃；

t2—出干熄炉循环气体的温度，℃；

C3—循环气体的平均比热，kJ/kg·℃；

ρ—循环气体的密度，kg/m3。

VF=qVL

式中：

VF—循环风机风量，m3／h；

q

—风量安全系数，一般取为1.5。12、干熄焦的社会效益

高温高压锅炉的干熄焦装置，可产生10兆帕、450℃的蒸汽，与背压发电相比，可使干熄焦吨焦发电量提高15%。每吨干熄焦炭可以减排0.1吨～0.18吨二氧化碳。每吨焦炭可省去15~18m3的熄焦水。

对焦炭规模为100万吨/年焦化厂而言，采用干熄焦技术，每年可以减少8万吨～10万吨动力煤燃烧对大气的污染，相当于少向大气排放160吨烟尘和140吨二氧化硫，尤其是每年可以减排12万吨二氧化碳，减少240吨NOx排放量。

三、转炉炼钢余热回收发电

我国目前粗钢产量近10亿吨，80%以上由转炉生产。转炉在吹炼时会产生大量的高温和高浓度的一氧化碳烟气(1300℃以上)，烟气中可燃性气体成分高达85%,可以作为工业燃料,但是烟气中还含有大量高浓度金属粉尘,因此必须对高温烟气进行冷却以便除尘及回收煤气。为降低烟气温度、回收高温烟气中的余热，转炉配套设置了烟道式汽化冷却余热锅炉。

干式除尘吨钢用水量约为0.05ｍ3，是湿式系统的1/5左右；吨钢耗电量为3.05ｋＷ·ｈ，较湿式系统吨钢节电3.72ｋＷ·ｈ。在烟气冷却过程中还可以利用余热通过余热锅炉回收系统回收烟气余热生成的蒸汽。转炉设计了转炉煤气回收系统和转炉烟气余热回收系统。转炉煤气中的CO含量最高可达75%。转炉煤气回收占转炉工序能量回收的80%以上。主要内容

1、转炉炼钢生产工艺流程图

2、转炉炼钢的工艺流程

3、转炉炼钢的炼钢原料

4、转炉裙式活动单烟罩示意图

5、转炉烟气汽化冷却回收蒸汽量

6、转炉炼钢回收煤气的数量

7、转炉煤气回收量8、转炉湿法煤气处理系统

9、转炉干法煤气处理系统10、转炉干法与湿法的经济指标对比

11、转炉烟气余热回收工艺流程简述12、转炉汽化冷却饱和蒸气发电系统

13、转炉过热蒸汽发电热力系统14、转炉煤气回收及余热利用系统

15、转炉煤气利用方向1、转炉炼钢生产工艺流程图2、转炉炼钢的工艺流程

氧气顶吹转炉炼钢设备工艺，如图4所示。按照配料要求，先把废钢等装入炉内，然后倒入铁水，并加入适量的造渣材料（如生石灰等）。加料后，把氧气喷枪从炉顶插入炉内，吹入氧气（纯度大于99%的高压氧气流），使它直接跟高温的铁水发生氧化反应，除去杂质。在除去大部分硫、磷后，当钢水的成分和温度都达到要求时，即停止吹炼，提升喷枪，准备出钢。出钢时使炉体倾斜，钢水从出钢口注入钢水包里，同时加入脱氧剂进行脱氧和调节成分。钢水合格后，可以浇成钢的铸件或钢锭，钢锭可以再轧制成各种钢材。3、转炉炼钢的炼钢原料

金属料：铁水、废钢、铁合金；非金属料：造渣料（如生石灰等）、熔剂、冷却剂；气体：氧气、氮气、氩气、二氧化碳等。4、转炉裙式活动单烟罩示意图5、转炉烟气汽化冷却回收蒸汽量钢厂转炉烟气余热从20世纪70年代开始才由水冷烟罩、烟道改为汽化冷却方式回收利用蒸汽，但大多数以≤12kg/cm2的低压饱和蒸汽方式回收，并入企业的动力管网利用。少数钢厂采用25-45kg/cm2的中压回收蒸汽，却要通过减压才能并入公司蒸汽管网回收利用，浪费了大量能源。回收的转炉蒸汽直接用来发电，我国转炉冶炼蒸汽回收量还较低，一般＜80kg/t钢，最大94.4kg/t钢与日本普遍＞100kg/t钢的水平还有较大差距。6、转炉炼钢回收煤气的数量

转炉回收的能量主要包括：转炉煤气和蒸汽回收。转炉煤气回收量主要受到生产操作水平、供氧强度、原料条件、装备水平等因素的影响。转炉负能炼钢技术清洁生产指标：煤气平均回收量达到90m3/吨钢；回收煤气的热值应大于7MJ/m3（CO含量应大于55%）；按热值2000kcal/m3折算