冶炼厂2215630立方锰铁合金高炉煤气余压、剩余高炉煤气节能综合利用项目可行性研究报告(编辑修改稿)

冶炼厂2215630立方锰铁合金高炉煤气余压、剩余高炉煤气节能综合利用项目可行性研究报告(编辑修改稿)内容摘要：

4 焦炭 104t/a 包括 5%返焦 5 石灰石 104t/a 调剂用 采用 静电 除尘设施进行高炉煤气除尘。 除尘后的煤气 进入 TRT 或 BPRT系统回收其中余压能然后 送往 燃气锅炉 及其它煤气用户。 高炉设鼓风 机站一座，配置一台全静叶可调轴流压缩机组，预留另一台风机位置。 风机 型号 ： ，进口流量 2530m3/min，进口压力 ，出口压力 ，主轴转速 5000r/min。 在高炉出铁场、矿槽、铸铁机设除尘系统。 各辅助间、操作室、办公室等处设采暖设施，保证冬季室内不同的温度要求。 高炉中央控制室、鼓风机站、化验室等处，为满足工艺设备对环境温度的要求，设空调设施。 各润滑油站、动力油站、一次仪表室及各水泵站、加药间等均根据室内通风换气要求设有机械排风或机械送风系 统。 企业能量利用存在问题 XXXX 冶炼集团有限公司 在生产 锰铁 合金铁过程中产生的高炉煤气一部分作为 烧结机和热风炉的燃料，一部分煤气作为蒸汽锅炉的燃料生产蒸汽使用， 剩余 约 50%的高炉煤气 ， 过去通常采用高空放散，但 煤气的放散一方面造成大气的污染，另一方面造成高炉煤气中大量的可燃物质 的浪费。 另外高炉煤气由 排出高炉后经降压阀 减压到常压状态，没有山西华丰冶炼集团有限公司 2630 立方锰铁合金 高炉煤气 余压 、 剩余 高炉煤气 节能 综合利用项目 11 充分利用该部分煤气压力。 在能源日益紧张的今天，企业必须要树立节能意识，对一次性能源作到充分利用，所以必须寻找先进的技术来实现突破。 高炉煤气平衡表。 煤气收入 煤气支出 比例 (%) 供户 供量（ N M3/ h) 用户 用量 (Nm3/h) 263 0m3 锰铁高炉 204750 热风炉 烧结机点火 6600 喷煤烟气炉 将采用 2 台 75t/h燃气锅炉 合计 204750 合计 204750 100 本项目拟实现的目标和预期的效果 通过实施 节能综合利用项目 ，使 高炉煤气的余压得到充分的利用，配套 余压发电 、节电 设施投产后可回收鼓风机约 30%的电耗 ，年可 发电、节电 5700 万 kWh 的电量 ， 剩余高炉煤气燃烧 发电、节电 约 15030 万 kWh的电量。 两项发电合计 20730 万 kWh， 折合标煤 万吨。 若按标煤含硫%，和脱硫效率 96%计算，年减少 SO2 排放 吨。 项目的实施符合清洁生产的要求 清洁生产是指不断采取改进设计、使用清洁的能源和原料、采用先进的工艺技术与设备、改善管理、综合利用等措施，从源头削减污染，提高资源利用率，减少或是避免生产、服务和产品使用过程中的污染物的产生和排放，以减轻或消除对人类健康和环境的危害。 高炉煤气余 压和剩余煤气 的 节能 综合利用 项目的实施可以回收高炉煤气的压力余能和剩余煤气中可燃成分的余能，使炼铁生产中副产的剩余能源得到较为充分的 再利用，降低了能耗， 同时 也降低了污染物排放总量。 山西华丰冶炼集团有限公司 2630 立方锰铁合金 高炉煤气 余压 、 剩余 高炉煤气 节能 综合利用项目 12 3 生产规模和产品方案 生产规模 （ 1） 1高炉建设 TRT+12Mw 汽拖风机设施，其中 TRT 装机容量为 4500Kw，实际发电 3500 Kw， 年发电量 2770 万 kWh。 汽拖风机设施功率 10000kW， 年节电 7900 万 kWh，两项合计 年 发电 、节电 10670万 kWh 的规模。 （ 2） 2高炉建设 BPRT 风机 +15Mw 汽轮发 电机组，其中 BPRT风机实际运行功率 3700kW， 年节电 2930kWh。 汽轮机发电机组 实际 发电负荷 9000kW， 年发电量 7130 万 kWh。 两项合计 年发电、节电 10060 万 kWh 的规模。 两座高炉煤气的余压发电、节电和剩余煤气发电、节电总计为 20730万 kWh。 折合标煤 51610 吨，节能 效益十分显著。 方案 以技术方案的成熟可靠前提下， 考虑 系统的整体可靠性和灵活性。 具体建设方案为： （ 1） 1高炉采用 TRT+12Mw 汽拖风机设施的方案，剩余煤气燃烧产生的蒸汽 通过汽轮机 全部用来推动风机的运行，该蒸汽 负荷可满足高炉风机的需求，同时减少了发配电系统的投入。 高炉煤气 TRT 系统产生的电量全部上网。 （ 2） 2高炉采用 BPRT 风机 +15Mw 汽轮发电机组，高炉煤气通过 BPRT 系统推动高炉风机，可减少风机 30%左右的用电量。 剩余高炉煤气 通过燃烧 75t 锅炉、 发 配 电 设施生产的电量全部上网。 两套高炉采用不同的 节能 综合 利用 措施，形成供电互补的效果，有利山西华丰冶炼集团有限公司 2630 立方锰铁合金 高炉煤气 余压 、 剩余 高炉煤气 节能 综合利用项目 13 于系统的稳定和灵活调节。 山西华丰冶炼集团有限公司 2630 立方锰铁合金 高炉煤气 余压 、 剩余 高炉煤气 节能 综合利用项目 14 4 工艺技术方案 工艺方案的选择 高炉煤气余压节能利用 现代高炉炉顶压力高达 ~，炉顶煤气中存有大量势能。 传统做法中采用减压阀组将其压力降低到所需压力，减压阀组工作时噪声高，而且压力能全部浪费。 采用炉顶余压发电技术，就是利用炉顶煤气剩余压力使气体在透平内膨胀做功，推动透平转动，带动发电机发电，根据炉顶压力不同，每吨铁约可发电 2040KWh。 如果高炉煤气采用干法除尘，发电量还可增加 30%左右，这种节能发电技术称为 TRT 技术（ Blast Furnace Top Gas Recovery Turbine Unit,以下简称 TRT） ；同时也发展了煤气透平直接带动高炉鼓风机（与鼓风机电动机同轴驱动），从而减少后面配套的 发配电装置，简称 BPRT(Blast Furnace Power Recovery Turbine)。 高炉煤气余压节能利用的特点是： （ 1）产生新的能量：利用高炉产生的煤气余热、余压，通过透平（ TRT）膨胀做功带动发电机发电（或驱动鼓风机的电动机），不消耗煤气也不降低煤气品质； （ 2）环保：在透平工作过程中，煤气通过透平机组，替代减压阀组，减少气流噪音（ TRT 主机噪音一般在 100dBA 左右，减压阀组一般在120~150dBA 左右）； （ 3）净化煤气：煤气流经透平时由于离心作用以及压力降低，煤气中的粉尘在透平 机体内沉积； （ 4）提高高炉产量：煤气流经透平时，其流量、压力是经过透平静叶角度无级调节改变的，可以随时控制煤气压力在一个很小的波动范围山西华丰冶炼集团有限公司 2630 立方锰铁合金 高炉煤气 余压 、 剩余 高炉煤气 节能 综合利用项目 15 内（一般可以控制高炉炉顶压力正常时在 177。 3kPa 左右，甩负荷时在 177。 3kPa左右；一般减压阀组控制高炉炉顶压力在 10~20kPa 左右）使得炉顶压力相对稳定，提高高炉利用系数从而提高高炉产量； 剩余高炉煤气的节能利用 XXXX 冶炼集团有限 公司在生产锰铁合金铁过程中产生的高炉煤气一部分作为烧结机和热风炉的燃料，另外还剩余约 50%的高炉煤气，该部分的剩余煤气若高空放散，一 方面造成大气的污染，另一方面造成高炉煤气中大量的可燃物质的浪费。 但该部分的高炉煤气可燃物质主要由 CO 组成，其可燃物质浓度较低，发热量低，作为工业原料气 的价值较低，一般作为燃料气来回收其中的能量。 通常的方法包括： ① 蒸汽轮机发电： 蒸汽轮机就是可燃气体与空气在燃烧器内燃烧，燃烧产生蒸汽做功发电，蒸汽轮机发电技术已经非常成熟 并且可以利用各种热值、压力的燃气，这属于世界上早期的高炉煤气发电技术。 其特点是：蒸汽轮机已经在各个领域应用了一百多年，技术成熟，稳定性好，单机功率大。 但系统复杂，集成度低，建设周期长，大修 困难，维护复杂。 ② 燃气轮机及燃气 蒸汽联合循环发电 燃气轮机则是以空气和燃气为介质的旋转式热力发动机，它的结构与飞机发动机一致。 燃气 蒸汽联合循环发电机组是 20 世纪中叶发展起来的一项新技术，系统由燃气轮机、余热蒸汽锅炉、蒸汽轮机等组成。 其工作原理是由压气机将空气加压进入燃烧室，燃料在燃烧室燃烧后，形成高温高压燃气，并在透平中膨胀做功，一部分功用于驱动压气机，剩余部分驱动发电机发电，透平排气的温度约 500℃ ，排放的高温烟气再进入余热锅山西华丰冶炼集团有限公司 2630 立方锰铁合金 高炉煤气 余压 、 剩余 高炉煤气 节能 综合利用项目 16 炉产生蒸汽，二次发电。 这一技术日趋完善 并得到了高度发展和广泛应用。 但高炉 煤气燃气轮机的容量规模大，一次性投资较大、维护费用高 而且备件昂贵，大修困难。 ③ 燃气内燃机发电 燃气内燃机与汽油机在结构上类似，但其燃料是可燃气体，而不是汽油 利用柴油和汽油作为燃料的内燃机技术非常成熟 世纪末就开始投入工业应用。 以天然气作为燃料的内燃机在 20 世纪末也已成熟，而在国内利用变浓度 (低热值等燃气为燃料的内燃机发电机组的研究才刚刚起步。 各种发电机组各有优点和缺点，但对于气源分散、供应不稳定、气量不大的情况，燃气内燃机具有突出的优点。 到目前为止国内利用燃气内燃机建立的分布式电站已达到 100 多座，覆 盖了高炉煤气、焦炉煤气、冶炼尾气、沼气、秸秆气等领域，装机容量 60 万 KW，年发电量 40 亿 kWh， 运行稳定，事故率低，采用高炉煤气内燃机发电是我国自行开发的技术，国外尚未有研究和应用的报道。 在现有燃气内燃机的基础上改装开发的高炉煤气发动机发电机组具有单机容量小 (一般在 100~4000Kw)、发电效率高、结构紧凑、单机重量轻、 体积小、移动方便、建站灵活、启停快捷、操作和维护简单、投资小等优点。 高炉余压节能方案 与剩余煤气节能利用方案 的确定 综合目前现有的三种剩余高炉煤气发电的特点，公司内部生产管 理特点， 华丰 公司决定 对 1高炉剩余煤气节能方案 采用蒸汽拖风机方式，采用 75t 蒸汽锅炉 +蒸汽轮机，直接驱动鼓风机。 该方案 节省了该套系统山西华丰冶炼集团有限公司 2630 立方锰铁合金 高炉煤气 余压 、 剩余 高炉煤气 节能 综合利用项目 17 后续的发配电设施，提高了汽轮机做功的动能利用率 ，同时可满足 1高炉鼓风机的动力负荷需求。 2高炉 剩余煤气 节能方案为 75t 蒸汽锅炉 +蒸汽轮机 +发电机技术，为通常的火力发电方式，产生的电力接入电网供应全厂用电 ，该方式可灵活调整发电方案。 高炉煤气余压节能利用方案与剩余煤气节能利用方案相配合，对于1高炉煤气余压节能方案，采用 TRT 技术对余压能进行发电利用；对于2高炉煤气余压采用 BPRT 技术，煤气透平驱动鼓风机的同轴电机，达到节电的效果。 余压节能利用与剩余煤气节能利用相互配合使用，可使公司该两种能源综合利用， 即 保持高效节能，同时保证了系统的稳定性与灵活性。 1高炉煤气余压 与剩余高炉煤气 节能 综合 利用 工艺流程 1高炉煤气余压 节能利用流程 从高炉送出的高压煤气经旋风除尘和静电除尘后，送到余压透平发电装置和减压阀组；在减压阀组之前转入 TRT 进口管。 经全封闭液压插板阀，紧急切断阀，调速阀，可调静叶进入透平膨胀做功，透平带动发电机发电。 膨胀后的煤气先经旋流板脱水器脱 水，再经出口全封闭插板阀，送到减压阀组后的煤气主管上。 这样 TRT 与减压阀组就形成了并联关系。 在入口插板阀之后，出口插板阀之前，与 TRT 并联有一旁通管及快开慢关旁通阀（简称旁通快开阀），作为 TRT 紧急停机时， TRT 与减压阀组之间的平稳过渡之用，以确保高炉炉顶压力不产生大的波动。 从TRT 和减压阀组出来的低压煤气再送到高炉煤气柜和用户。 1高炉剩余煤气 节能利用流程 山西华丰冶炼集团有限公司 2630 立方锰铁合金 高炉煤气 余压 、 剩余 高炉煤气 节能 综合利用项目 18 剩余的高炉煤气通过管道直接输送到燃气锅炉内与预热后的空气在锅炉内燃烧，烟气经过热器、省煤器等后通过高烟囱排放。 锅炉内产生的蒸汽输送到蒸汽 轮机，再由蒸汽轮机带动鼓风机的电机带动鼓风机。 经过蒸汽轮机的蒸汽经冷凝器冷凝后经换热、除氧器、再次进入锅炉。 2高炉煤气余压 与剩余高炉煤气节能 综合 利用 工艺流程 2高炉煤气余压 节能利用流程 2高炉煤气余压 节能方案为 BPRT 技术， 从高炉送出的高压煤气经旋风除尘和静电除尘后，送到煤气透平，产生的动能带动鼓风机的同轴电机。 煤气在减压阀组之前转入 BPRT 进口管。 经全封闭液压插板阀，紧急切断阀，调速阀，可调静叶进入透平膨胀做功，膨胀后的煤气先经旋流板脱水器脱水，再经出口全封闭插板阀，送到减压 阀组后的煤气主管上。 这样BPRT 与减压阀组就形成了并联关系。 在入口插板阀之后，出口插板阀之前，与 TRT 并联有一旁通管及快开慢关旁通阀（简称旁通快开阀），作为 BPRT 紧急停机时， TRT 与减压阀组之间的平稳过渡之用，以确保高炉炉顶压力不产生大的波动。 从 BPRT 和减压阀组出来的低压煤气再送到高炉煤气柜和用户。 2高炉剩余煤气 节能利用流程 剩余高炉煤气发电流程同通常的火力发电厂流程相似，只是不需要上煤系统、以及除灰等系统。 剩余的高炉。