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钢铁工业化工副产品的利用现状

作者: 发布时间:2020-01-20 15:41:29 阅读: 50 次

摘要:本文就钢铁工业化工副产品中的高炉煤气、焦炉煤气和转炉煤气的回收、利用进行了阐述,介绍了这三种煤气的利用途径、价值及现状。

关键词:钢铁工业;化工副产品;煤气;应用

引言

我国煤炭资源相对丰富,钢铁工业也秉承了我国的能源方针政策,以煤为主。煤在钢铁工业中的能源消耗中占72.2%。因此,在这种能源结构中,钢铁工业生产中会产生多种副产品,其主要还是优质气体燃料,包括高炉煤气、焦炉煤气和转炉煤气。这是极其宝贵的能源财富,在燃料平衡中的地位相当重要,是钢铁工业中非常重要的二次能源。其中高炉煤气和焦炉煤气能够为钢铁企业提供80% 以上的热量。德、日等发达的钢铁企业基本上能对对生产过程中产生的煤气进行回收利用。目前,国内多数钢铁企业对煤气燃料的回收利用率较低、能源消耗大。但是煤气燃料本身具有输送简单、清洁、热值高等优点,所以钢铁企业特别重视对煤气的利用。

本文就钢铁工业副产煤气的应用现状进行简单地阐述,希望对了解钢铁工业的能源利用有所帮助。

1 高炉煤气

钢铁工业中产生的高炉煤气主要成分为COH2CH4、大量的N2CO2,属于低热值气体燃料,火焰长,无色、无味,但有毒,其毒性主要来自于CO,达到一定量时会与人体中的血红蛋白结合,使得人体细胞难以接触氧气,窒息而亡。所以高炉煤气的输送及加热设备必须保持气密性非常好。通常情况,每消耗1吨焦炭可产生的高炉煤气量很多,约为3000~4000m3。而且从高炉中出来时,会夹带大量粉尘,所以在使用前须除尘。另外,高炉煤气发热值为3200KJ/m3左右,燃烧速度缓慢、产热少、着火困难、燃烧也不稳定。

目前,对于高炉煤气的利用有很多。(1)利用高炉煤气余压发电,受到了能源专家的高度重视。这种余压发电装置回收能量大,可减少高炉煤气中的粉尘和水分,降低噪声,投资成本低,回收期短。且安装了负荷控制线路等,使其不影响高炉操作和煤气清洗操作。另外还设置了流量、前压控制系统,安全装置,报警系统等等。(2)纯烧高炉煤气发电。首钢应用此技术发电后,全年可发电4320kW·h,节约煤量17.6万吨,年综合效益大大提高。此技术不仅使得低热值的高炉煤气得到充分的利用,也稳定了系统管网。(3)高炉煤气热风循环式技术在解冻工艺中的应用。基于高炉煤气大量散热而解冻室热量利用率低等原因,酒泉钢铁设计了高炉煤气热风循环式解冻工艺,充分利用了低热值的高炉煤气,回收余热、降低能耗、设备运行稳定、操作简便,节约了生产成本,从而提高了企业的经济效益。(4)高炉煤气联合循环发电(简称CCPP)。此装置由燃气轮机和汽轮机构成。除尘后的高炉煤气经压缩、燃烧进入透平中膨胀,推动透平机组做功。高炉煤气在燃气轮机中工作,而蒸汽在汽轮机组中工作。该技术节能,热电转换率相对提高,发电成本相对降低。目前,宝钢、太钢、鞍钢等都投入使用。

2 焦炉煤气

焦炉煤气的主要成分是H2CH4,这两种成分占80% ~90%,其热值在三种煤气中更高,产量波动不大,毒性较小,成分较为单一,杂质含量较低,利于提纯、分离、合成等等。

焦炉煤气的利用途径有多种:(1)焦炉煤气经过脱焦油、硫、苯、奈等杂质后可作为民用燃料。(2)焦炉煤气可发电。发电方式可选择蒸汽发电、燃气发电和内燃机发电。三种发电方式在国内外都有应用。其中蒸汽发电技术在国内应用较为普遍,但系统复杂、占地面积较大。(3)生产甲醇与氮肥。焦炉煤气脱焦油后,所得到的氨与合成气COH2CO2进行反应制取碳酸铵。得到的焦炉煤气回收苯后,再与合成气中剩下的COH2混合反应合成粗甲醇。经过分离可制得精甲醇。(4)变压吸附制氢。焦炉煤气中含氢量为55% ~60%。氢气作为燃料虽然清洁,但热值较低。直接被燃烧掉,会造成资源的浪费。利用焦炉煤气制氢,能获得氢能源,同时也提高了焦炉煤气的热值。变压制氢原理是利用吸附材料对不同气体的吸附效果随压力的变化而有所差异的性质,加压使得吸附材料对氢气的吸附更容易,吸附量更大,而减压时,氢气又容易解析下来。此技术在国内应用较为成熟。(5)焦炉煤气还可制二甲醚、乙炔、压缩天然气等。

其中,北营钢铁集团就利用焦炉煤气生产尿素、工业萘、煤焦油、沥青;高炉煤气和焦炉煤气都回收作为燃料,发电。

3 转炉煤气

转炉煤气富含CO,一般为40% ~70%,含有少量的氢,有毒、易燃,因此输送管道须密闭。转炉煤气不含硫,是一种较为清洁的燃料。转炉煤气是间歇产生的,含有大量粉尘,热值介于焦炉煤气和高炉煤气之间。

转炉煤气可以回收,程序为氧气吹炼、冷却、净化、加压、储存。日本钢铁企业在1995年转炉煤气的回收量达到108m3/t,而我国相应的回收水平一直较低。刘德军等人将转炉煤气部分代替高炉煤气用在热风炉上,从而提高了高炉热风温度。宁红兵等人将转炉煤气作为一种替代燃料应用在玻璃窑炉上,拓展了燃料的来源,燃料成本占总成本的比重较大,而转炉煤气相对低廉,因此为企业降低了生产成本。此外,转炉煤气可以直接用于提纯CO、生产甲醇和乙醇。

结论

钢铁工业中化工副产品中煤气资源是现代生活重要的资源,占有重要的地位。完全燃烧掉,有时会造成资源的不合理利用。要对煤气进行有效合理地利用,就须充分发掘其潜能,开发出其他的途径,为资源的高效利用、建设节约型社会做出贡献。

参考文献

[1] 欧伏岭.莱钢集团煤气资源综合利用及效益分析研究[D].济南: 山东大学,2007.

[2] 邵秀永. 焦炉煤气的回收与利用现状及发展方向[J].河北化工, 2012, 35(2): 13-15.

[3] 张东丽,毛艳丽,曲余玲. 提高转炉煤气回收与利用的措施[J].冶金管理, 2011, (4): 57-60.