高炉能源回收利用与环境保护

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1、第八章能源回收利用与环境保护一、高炉炉顶余压发电为了回收高炉煤气的物理能，在高炉煤气系统设置透平发电机组(简称TRT)，与调压阀组并联，利用煤气的压力能和热能发电。一般情况下，高炉车间的余压发电能满足高炉车间自身用电量(高炉鼓风机电耗除外)。高炉透平发电机有3种形式：轴流向心式、轴流冲动式和轴流反动式。其中轴流反动式透平机质量小、效率高，宝钢1号高炉TRT采用此种形式。从透平机的能力和对炉顶压力控制两方面考虑，炉顶余压透平回收方式有3种：(1)部分回收方式。设计通过透平机的最大煤气量小于高炉产生的煤气量。高炉正常生产情况下，通过透平

2、机的煤气量保持不变，炉顶煤气压力由调压阀组控制。(2)全部回收方式。设计通过透平机的最大煤气量大于高炉产生的煤气量，炉顶煤气压力由透平机调速阀或静叶自动调节控制。(3)平均回收方式。设计通过透平机的最大煤气量为高炉生产产生煤气量波动幅度的平均值。炉顶煤气压力由调压阀组和透平机分别控制，这种回收方式发电能力较高，设备投资低，投资回收期最短，而且又能保证高炉炉顶压力的稳定。宝钢1号高炉TRT采用平均回收方式。图10-1宝钢TRT高炉煤气系统1－透平；2－发电机；3－调速阀；4－紧急切断阀；5－眼镜阀；6－入口蝶阀；7－NK阀；8－除雾器

3、；9－减压阀组；10－高炉煤气宝钢1号高炉TRT工艺设计参数如下：通过最大煤气量670000m3/h·台入口管交接点煤气压力0.22Mpa(表压)出口管交接点煤气压力0.13Mpa(表压)入口煤气温度55℃高炉煤气相对湿度100％煤气中机械水含量小于7g/m3入口煤气含尘量小于10mg/m3出口煤气含尘量小于3mg/m3额定发电能力17440kW图10－2煤气透平机功率（透平入口温度55℃时）二、热风炉烟道废气余热回收一高炉热风炉的烟气温度为250～350℃，烟气量大，具有较多的余热。利用高炉热风炉废气的热量来预热助燃空气和煤气，能

4、提高热风炉的理论燃烧温度，进而提高风温，是增加高炉喷煤量和降低燃料比的有效措施。煤气低发热值，KJ/m3助燃空气预热温度，℃煤气预热温度，℃2010020030020100200300293111851208123712661185121912701322334912941319135113851294132513731422376813941421145614911394142414691515表10－1助燃空气温度与煤气温度对理论燃烧温度的影响目前常用的余热回收装置有热管式换热器和热媒式换热器两种。1、热管式换热器图10－3热

5、管换热器工作原理热管式热交换器在结构上可分为整体式热管换热器和分离式热管换热器。(1)整体式热管换热器1－引风机；2－煤气换热器；3－助燃风机；4－空气换热器；5－热风炉；6－烟囱图10－4整体式热管换热器工艺流程(2)分离式热管换热器图10－5分离式热管换热器工艺流程1-热媒体贮存罐；2－供给泵；3－膨胀罐；4－循环泵；5－热风炉烟道废气；6－助燃空气；7－煤气；8－氮气2、热媒式换热器热媒式换热器的工艺流程见图10－6，主要设备包括烟气换热器、助燃空气换热器、煤气换热器、循环泵、热媒体贮罐、膨胀罐、供给泵等。热媒式换热器的工作

6、原理是：热媒体在循环泵的强制驱动下流入烟气换热器中的钢管内而被热风炉烟道废气加热，冷却后的热风炉烟道废气通过烟囱排入大气，加热后的热媒体流入助燃空气换热器和煤气换热器的钢管内，将热量传递给助燃空气和煤气，加热后的助燃空气和煤气送入热风炉内燃烧，冷却后的热媒体经过循环泵再次送入烟气换热器内加热，如此循环。图10－6热媒式换热器工艺流程1－烟囱；2－烟气换热器；3－循环泵；4－热媒体贮罐；5－供给泵；6－煤气换热器；7－助燃风机；8－助燃空气换热器；9－膨胀罐；10－外燃式热风炉热媒的种类很多，常用的有水、油、导热姆等，在使用时一般要考

7、虑热媒的安全性，如：有无毒性、是否和管壁反应分解、有无碳化沉积现象等。热媒式换热器的优点是：①热媒体采用导热油，具有较高温度下的热稳定性，可长期连续使用。②受热侧、放热侧分离设置，不会因漏气造成预热煤气不安全的问题，可同时预热空气和煤气。热效率高，气密性好，可以通过调节热媒体的流量来调节预热助燃空气和预热煤气之间的热量。③工艺可分散布置，适应于热风炉区场地狭窄的技术改造。④换热器小而轻，便于安装和更换，维护简便。其缺点主要是清灰较困难，应适当加大翅片和翅片管间距，以便清扫和减少阻力。对加压循环泵的要求比较高。三、热风炉烟道废气余热回

8、收二近来，用热风炉烟道废气作为干燥介质来干燥煤粉被大力推广。热风炉废气具有150～350℃的温度和含氧量低（<1%），且量大，在质和量方面均能保证喷吹烟煤的生产需求和安全要求。使用热风炉废气可使高炉与喷吹同步，同时节省了能源。因此，采