钢铁企业节能减排技术综述.ppt

钢渣余热回收的难点和技术关键 1、与干熄焦回收红焦显热不同，转炉渣在整个冷却过程中有相变，是一个涉及气、液、固相的复杂的动量与热量传输过程，给余热回收设备的设计增加了困难。 2、导热系数低且粘度随温度降低急剧升高。为保证流动性，熔渣的处理温度必须很高。这样虽然熔渣热焓大，但是其导热率低，换热慢，换热介质难以选择，而且回收的余热品质难以保证。 3、 排渣不连续而且剧烈波动，出渣的间歇性和热量利用的连续性之间存在矛盾。余热回收工艺流程既要满足冷却速度等处理参数的要求，又要使回收热量的品质不出现大的波动，设计难度高。 4、转炉渣还存在黏度高、流动性差、消解游离氧化钙等困难。 熔渣的粒化技术是转炉渣显热回收技术开发的关键，微粒化程度越高，则换热越快、玻璃化程度越高、固化也越快、粘附的可能性越小，越有利后续利用 高温熔渣显热利用—钢渣 2005年至2010年，东北大学开展了高炉渣转杯粒化及余热回收技术的研究，提出了采用转杯粒化→自流床余热回收→产生蒸汽的工艺路线。 承钢曾于2010年底研究计划在其新3号或新4号进行高炉渣干法粒化及余热回收工业试验。 转杯法（离心粒化法）粒化炉渣、余热锅炉回收高炉渣余热技术路线 每1t生铁约产生～ 400kg高炉渣，排出温度在1450 ～ 1650℃，1t渣约含1800MJ的热量，折合64kg标煤，约为炼铁工序能耗的4％～10％。 高温熔渣显热利用—高炉渣 高炉渣显热利用 高炉渣处理的发展方向 “化学法处理高炉渣工艺” （1）CH4和H2O蒸气作介质：CH4(g)+H2O(g)=3 H2(g)+CO(g) 此反应在渣的高温下向右进行，生成的气体进入下一反应器，在一定条件下氢气和一氧化碳气体反应生成甲烷和水蒸气，放出热量。高温甲烷和水蒸气的混合气体经热交换器冷却，重新返回循环使用，热交换出来的热量经处理后可供发电、高炉热风炉等使用。 （2）用液态渣的显热制氢 A 甲烷和水蒸气制氢：CH4(g)+H2O(g)=3H2(g)+CO(g) B 沼气制氢：CH4(g)+CO2(g)=2H2(g)+2CO(g) （3）用液态渣的显热进行煤的气化。利用高炉渣的显热来保证反应温度。 “化学法处理高炉渣工艺”优势 上述利用化学反应生产可燃气体以达到熔渣余热回收的方案，不但可以省去众多传统的余热回收设备，而且由于能量形式转换的次数少，炉渣显热的热损失小，同时转化产物能值高、用途广，能量回收效率大大高于物理法，化学法的热损失仅为物理法的15％。但是现阶段化学法都处于概念设计和理论探索阶段，离实际应用还很遥远。 高温熔渣显热利用—高炉渣 CO2减排技术—欧盟ULCOS 项目 CO2排放强度 目前欧洲、美国、日本、韩国钢铁企业吨钢CO2 排放量多为1.6~1.8t。受废钢资源缺乏的制约，我国钢铁企业吨钢CO2 排放量大多为1.7~1.9t。因冶炼钒钛磁铁矿，攀钢钒吨钢CO2 排放量一直处在高位，目前每生产一吨钢约排放2.04t。按排放因子0.1t/GJ 计算，每消耗一吨标煤大约排放2.93t CO2。 ULCOS项目的研发目标 至2050 年吨钢CO2排放量比2004 年的最好水平减少50%，即吨钢CO2排放量从2t 减少到1t。 ULCOS 项目研发内容 高炉炉顶煤气循环 HIsarna 熔融还原 新型气基直接还原 熔融氧化铁电解 HIsarna 基本工艺流程 主要能耗可降低17%， CO2排放量可减少21% TGR–BF 基本工艺流程 吨铁CO2 排放量减少24% CO2减排技术—欧盟ULCOS 项目 MOE 基本工艺流程 MOE 生产的铁水完全不含碳，实验室实验吨铁电耗平均约为2800kWh。若由核电为电解提供电能，无CO2 排放；如果由火力发电为电解提供电能，折算的等价吨铁能耗高达1130kg 标煤，较之高炉炼铁系统，吨铁CO2 排放量将高出1.8t。 CO2减排技术—欧盟ULCOS 项目 CO2减排技术—日本COURSE 50项目 于2008 年7 月启动，计划2050 年实现工业化应用 COURSE 50 项目研发目标 2050 年日本炼铁工序吨钢CO2排放量减少30%，将从目前1.64t减少到1.15t。 COURSE 50 项目研发内容 “减少CO2 产生量”（主要是减少高炉排放CO2相关技术） “降低CO2 排放量”（主要是高炉煤气分离回收CO2 相关技术） “未利用余热回收利用”三部分 1、减少高炉排放CO2 技术 原理：在高炉炼铁过程中以氢还原部分取代碳还原，以富氢化改质COG 为还原剂，将其吹入高炉内还原铁矿石，以减少传统还原剂焦炭的使用量，从而减少在生产焦炭和使用焦炭过程中产生的CO2。 进展：已取得的主要研究进展是在吹入富氢化改质COG 时， 高炉内