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钢铁焦化行业焦炉煤气综合利用节能技术
中国冶金报 2011-3-13 1:47:04

    焦炉煤气利用不仅是炼焦生产资源综合利用的重要方式,也是焦化行业节能减排的必要途径。按煤料加工的重量转换计算,焦炉煤气是仅次于焦炭的炼焦产品,每吨焦炭可副产400多立方米的焦炉煤气。这些焦炉煤气除焦炉自身加热使用外,每生产1吨焦炭还有200多立方米的富余。

焦炉煤气综合利用

    我国焦炭产量巨大,每年由此而产生的数百亿立方米焦炉煤气的综合利用已经成为我国炼焦行业必须关注的问题。根据焦炉煤气的特点(含氢量高),我国焦化行业应进一步开发出符合企业特点的应用技术,进而实现煤气资源的优化开发利用,增加焦炉煤气的利用价值,增强炼焦行业的整体竞争力。近年来,我国焦炉煤气利用程度不断提高,在开发利用技术方面进行了一系列的探索。

    一、焦炉煤气用作气体燃料

    焦炉煤气是优质的中热值气体燃料,其热值为17兆焦~19兆焦/标准立方米,煤气的主要成分(体积百分比)为氢55%~60%、甲烷23%~27%、一氧化碳5%~8%,含两个以上个碳原子的不饱和烃2%~4%,以及少量的二氧化碳、氮、氧等。由于我国油气资源缺乏,为解决大中城市民用燃气紧张的问题,20世纪80年代焦炉煤气曾一度广泛应用于民用燃气领域。目前,在天然气还没有通达而焦化行业有一定基础的地区,焦炉煤气仍是民用煤气和其他工业生产的主要气体燃料提供者。如我国景德镇等地将焦炉煤气用作陶瓷厂窑炉的加热燃料,生产出优质的陶瓷制品。此外,焦炉煤气还可用作水泥和玻璃等工业生产的燃料。

    二、利用焦炉煤气发电

    由于焦炉普遍采用了高效的烟气余热回收技术,约有50%~55%的焦炉煤气富余。我国许多焦化企业将剩余的焦炉煤气用于发电。焦炉煤气发电有三种方式,分别为蒸汽发电(热电联产)、燃气轮机发电和内燃机发电。目前这几种发电方式在国内均有应用,技术成熟。如果焦化企业与高电耗生产匹配或与发供电企业联营,且上网电价合适,焦炉煤气用于发电可作为优先选择的技术路线之一。其运行与管理简便,生产作业时间长,可采取多种方式,企业收益稳定。

    1、蒸汽发电,热电联产供热与发电兼用。蒸汽发电由锅炉-凝汽式气轮机-发电机组成。该工艺以焦炉煤气作为热源燃烧锅炉,生成高压蒸汽,用以带动汽轮机、发电机而发电。蒸汽发电技术过关、成熟可靠。在我国焦化行业应用较广泛,但其系统复杂、占地面积大、启动时间长。

    2、焦炉煤气用于燃气轮机发电。燃气轮机发电是用焦炉煤气直接燃烧,驱动燃气轮机以带动发电机发电。燃气轮机发电机组设备紧凑、占地少、效率高、效益好、启动速度快。不过,燃气轮机运行一段时间后必须远距离运回制造厂检修,因此需要较多的备品,要求工人有较高的技术素质。

    3、燃气-蒸汽联合循环发电技术(CCPP)。该技术的基本原理是将剩余的焦炉煤气和回收的高炉煤气经净化、混合、加压后送往燃气轮机燃烧、膨胀做功,带动燃气轮发电机组发电。同时燃气轮机排放的高温烟气加热余热锅炉,产生蒸汽,带动蒸汽轮发电机组,形成联合循环发电。燃气-蒸汽联合发电是热能资源的高效梯级综合利用,其发电效率高达45%以上,实现了钢电联产,目前我国的济钢、宝钢、太钢、沙钢、通钢、鞍钢、马钢、邯钢、安钢、涟钢等多家钢厂都在使用该技术。

    4、用煤气内燃机带动发电机发电。我国山东、山西、宁夏、安徽、河北、新疆、内蒙古、云南、江苏等地的一些焦化厂采用煤气内燃机发电。可供选择的焦炉煤气内燃机发电机组有400千瓦、500千瓦、1200千瓦和2000千瓦。目前焦化行业大多采用的是500千瓦焦炉煤气内燃机发电机组。按焦炉煤气热值(低热值)16720千焦/立方米计算,1立方米焦炉煤气可发电1.1千瓦时。

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