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一种高炉煤气补燃方法的研究

更新时间:2009-03-28

0 引 言

钢铁行业作为国家工业发展的支撑,国民经济发展的基础,具有高能耗、高污染的特性,是国家重点实施节能减排措施的对象。而我国的粗钢产量在2015年底已达到了8亿t,这其中所造成的能源消耗和污染物排放的总量持续上升。并且国内钢铁企业参差不齐,部分企业的污染排放还没有全面稳定地达到国家标准,节能环保设施也没有深化升级改造,而绿色可持续发展的政策以及环保新规却在一步步实施。在整个炼钢产业中,烧结工序的能耗占9%~12%[1],其中大部分的热能损失来源于环冷机和烧结机,对其热能的充分利用已经成为钢铁厂节能减排的重要举措。

但是,正如朱炳仁对中国文化的热爱,他并没有像前几代人那样继续传统的表达方式。从一位大师开始,继续他自己的创作。不,他心里有传统,并用这个巨大的来源创造了他自己的铜王国。他创造了自己的世界。他展现了他的个性。哪怕只看一眼,人们就会认出这是他的作品。不是细节,也不是他整体上的作品引导着对大师的认可,而是他的个性主宰了他的形象。他从中国的传统出发,把传统文化运用在了他的视觉故事中。通过这样的方式,他创作了各种各样的作品。我称它们为中国艺术的象征。他用这些从中国古代艺术中提取出来的图像创作不同的收藏品。

随着我国对节能减排的重视,烧结余热回收在各大钢厂也展开了研究。目前国内的大部分烧结余热发电系统利用的都是纯低温余热发电,该系统是将烧结机末端以及环冷机前端的中低温热烟气抽取出,经过除尘器后进入余热锅炉,通过换热器与锅炉内的给水换热,从而生成过热蒸汽,再输送给汽轮机做功带动发电机发电产生电能。系统如图1所示。

  

图1 烧结余热发电系统

这种烧结余热发电系统理论上不会增加钢厂的热耗,只是单纯地利用热废气进行发电达到经济效益和社会效益,因此在钢铁厂得到了快速的发展。但是由于我国的研究刚起步,这也使得此烧结余热系统暴露出如下缺陷。

(1)烧结机末端和环冷机前端抽取出来的烟气参数波动大,对整个系统的运行效率会造成很大的影响。

(2)由于余热锅炉不像煤粉炉一样有恒定的热源进行热交换,仅仅依靠烧结废气作为热能,而在实际运行过程中,烧结工况变化很大,漏风率也很高[1],导致烧结烟气的温度时常在300~600 ℃波动,热源十分不稳定,这有可能会导致余热锅炉和汽轮机效率降低甚至汽轮机停机[2],不仅没有达到好的节能减排效果还会因为设备的维修和保养造成经济损失。

为了避免烧结工序中烟气参数的变化而导致烧结余热发电系统频繁停机,国内外学者提出了烧结余热补燃技术[3]

(1)将国内目前的低温余热发电系统改为高温余热发电系统,提高了整个系统的发电效率和安全性。

1 烧结余热补燃技术现状

为了解决纯低温余热发电系统中的弊端,即烟气温度的不可控制性,目前国内学者提出一套可以调节烟温的补燃系统。根据补燃炉设置的位置可以分为烟道内直燃补燃和烟道外补燃。烟道外补燃是在余热锅炉前设置补燃锅炉,将余热锅炉内的饱和水或饱和水蒸气送入补燃锅炉与高炉煤气的燃烧产生的高温烟气进行换热,饱和水蒸气被加热至设计温度后送入汽轮机发电,保障汽轮机安全稳定的运行。同时换热后的热烟气进入烟道与烧结烟气混合进入余热锅炉,从而提高烟气品质和余热锅炉的效率。烟道外补燃流程如图2所示。

  

图2 烟道外补燃流程简图

枸杞盐析蛋白质含量采用考马斯亮蓝法测定[11]。每个样重复三次。用牛血清白蛋白配置标准液,在波长595nm处测得吸光值,绘制标准曲线,通过标准曲线得到不同饱和度盐析得到的蛋白样品的蛋白含量。

如图3所示,烟道内补燃是将补燃炉设置在烟道内,通过高炉煤气燃烧产生的热烟气直接与烟道内的低温烟气进行换热改善烟气品质[4]

  

图3 烟道内补燃示意

烟道内补燃省去了锅炉和风机,经济性较好,但是烟道内的低温烟气流量大且品质不稳定,对补燃炉以及高炉煤气燃烧器的调控要求较高,会带来操控难度较大和安全隐患等问题[5]

2 新型烧结余热发电高炉煤气补燃技术

为了解决上述烧结余热发电补燃方案存在的问题,某钢厂采用了竖式冷却炉作为烧结矿料的冷却设备,烧结矿料通过鳞板输送机输送至冷却炉的入口处,此时的烧结矿料温度在750 ℃左右,而新型的竖式炉冷却设备可以使烟气的出口温度降到600 ℃。为了进一步提高整个烧结余热发电系统的效率,设置补燃装置[6-7],并利用钢厂富余的高炉煤气作为燃料将烟气温度提高至900 ℃,进而提高发电量和系统的安全稳定性[8]。新型烧结余热补燃方案如图4所示。

屈哨兵:你提了一个十分重要的问题。不论是一个国家、一个地方或一个区域,作为教育行政主管部门,首先就要对本区域、本地区的教育布局有一个整体的认识,这样才能对教育全局进行顶层的政策设计。

  

图4 新型高炉煤气补燃方案系统示意

将余热锅炉进口处的烟道内部改装成蓄热体结构,用来降低热能的损失,为高炉煤气的稳燃提供一定的保障;再将高炉煤气燃烧器直接安装在拥有蓄热体结构的烟道上,并且设立稳燃带(稳燃带由一根根导热性良好且耐高温的不锈钢编织成格栅状,目的是为了保证火焰的稳定燃烧和传热的均匀迅速),以提高对烟气的加热效率和火焰的燃烧稳定性,并且让方案的实施成为可能。补燃装置如图5所示。

通过数字化管理,减少以往纸质图纸出图送审的时间,并将监管所需的施工图图纸资料、整改信息、备案情况等进行集中管理,防止勘察设计单位与审查机构之间因为资料是否齐全而引起的扯皮现象,政府主管部门也能够及时掌握勘察设计企业和从业人员详实的从业行为信息,掌握其完成项目的施工图设计文件中所存在的违法、违规和违反工程建设标准强制性条文的信息以及其它可授权上报的质量信息,有效提升审图工作的时效性。

  

图5 补燃装置示意

2.1 高炉煤气的燃烧特性

在高炉炼铁过程中会产生大量的高炉煤气,而高炉煤气中主要的可燃成分是CO,但仅占高炉煤气的20%~25%,其余大部分为惰性气体(氮气和二氧化碳),在CO燃烧时会吸收大量的热从而使高炉煤气成为一种低热值燃料[9];在混合气中,高炉煤气的体积分数要在35%~71%才能着火燃烧,这导致高炉煤气具有着火点高、稳燃性差、易脱火、火焰温度不高的特性[10]。该钢厂的高炉煤气成分如表1所示。

 

1 高炉煤气成分 %

  

项目数值CO23.4CH40.8C2H60.2CO220N255.6

根据查表计算得知该高炉煤气的低位发热值为3360 kJ/m3。理论空气量应用式(1)进行计算:

烟道外补燃装置相当于设立了一个锅炉对低温饱和水进行二次加热,并提供高温烟气改善烟道内的烟气品质,可以有效地解决烧结烟气参数波动的不稳定性对整个烧结余热发电系统带来的弊端,但是这种锅炉的效率较低,并且依赖于余热锅炉产生的蒸汽量,而且整个烧结余热发电系统仍然是中低温的余热发电系统,效率较低。

V0=[0.5x(CO)+∑(m+n/4)x(CmHn)]/21

(1)

式中:V0为每标准立方米高炉煤气所需的理论空气量,m3/m3x(CO)和x(CmHn)为高炉煤气中各可燃组分的摩尔百分比。

3) 当突发事件导致市场价格随机波动,供应链整体期望订货量、供货量和期望收益皆不会随着数量弹性契约系数α和β而改变,但零售商最优的订货量却与弹性系数α呈现反比例变化.若市场需求急剧增大,供应商的最优供应量等于零售商期望订货量(Q*=N(q)*);说明在突发事件造成需求增大时,供应链成员需要保证产能恰好能够满足应急需求.而市场需求减小且价格随机波动的突发事件发生时,供应商最优供应量大于零售商期望订购量(Q*>N(q)*),这表明在市场需求急剧减小情况下,供应商会存有余货,以预防缺货损失产生的不良后果.

2.2 补燃前后对比

补燃前烟气参数和发电量如表2所示。

 

2 补燃前烟气参数与发电量

  

项目参数备注锅炉冷烟风参数风量:450000m3/h平均温度:600℃密度:1.293kg/m3成分为热空气平均发电量19200kW

补燃后各参数和发电量如表3所示。

 

3 补燃后各参数与发电量

  

项目参数备注补燃煤气煤气量:128000m3/h热值:3360kJ/m3(估)密度:1.390kg/m3成分(理论):CO23.4%;CH40.8%;C2H60.2%;CO220%;N255.6%燃烧后烟气烟气量:563000m3/h平均温度:946℃密度:1.348kg/m3成分(理论):CO210.1%;N275.8%;O213.6%;H2O0.5%

 

续表3

  

项目参数备注锅炉产汽参数蒸发量:220t/h蒸汽参数:9.8MPa/540℃高温高压参数发电量平均总发电量:67500kW其中:平均余热发电量:19200kW平均煤气发电量:48300kW高温高压参数,给水温度104℃,排汽压力5kPa

3 结 论

在进行稻苗期耐旱性多样性分析研究同时,对云南地方稻种资源中的耐旱优异资源进行评价与筛选,由于耐旱性强的稻资源普遍株高较高,给评价筛选带来一定困难,根据生产要求,挖掘了106份值得研究利用的优异耐旱资源,其中82份粳稻、24份籼稻。耐旱资源中有100份是水稻,可供节水品种育种应用;36份红米资源,其中2份红糯和1份红香米。优异耐旱稻资源代表品种有雪谷、昆明红、雪山白谷、小红壳、刺白谷、采谷、矮脚糯、冷水白谷、盆谷、百天谷、石咀谷、短麻谷、麻线谷、毫戛拉机、大黑谷、小红谷、川红谷和老来红等。研究中发现稻耐旱资源在曲靖、临沧等地分布较多。

[4] 张光学,池作和,周朝晖,等.烧结余热发电补燃装置的设计及数值模拟[J].动力工程学报,2012,32(2):135-139.

基于此,本文尝试另外构建分析框架来解释中国对中南半岛文化外交中存在的对象国行为差异问题。“文化外交”的概念是20世纪40年代由美国历史学家拉尔夫·特纳首先提出的。此后数十年间,来自不同学科的研究者又从行为主体、制度、目的等方面出发对其进行界定。综合各方观点,我们可将文化外交定义为:在主权国家政府的主导下,由政府、非政府组织、跨国公司、公众等行为体通过文化表演和展示、文教交流、语言推广、人员往来和文化贸易等方式,促进国家间和国民间的相互理解,以追求本国国家利益和战略目标的外交形式。[11]

[2] 杨肇博,刘冠男,单中闯,等.高炉煤气补燃装置在烧结余热发电中的应用[J].矿业工程,2014,12(1):53-56.

[1] 张晓东,赵宏彬,卫 兵,等.补燃技术在烧结余热发电中的应用[J].河北冶金,2016(9):66-68.

参考文献

[3] 于 涛,段有龙,苑松柏.高炉煤气燃烧器的开发与应用[J].燃料与化工,2010,41(3):50-51.

(2)利用新型烧结发电补燃装置后,烧结余热发电系统可以多发电48300 kW,全年系统工作时间按7000 h计算,则一年可以产生额外的电能3.381×108 kWh;并且还能充分利用富余的高炉煤气,节能减排效果明显。以上数据采用的是高温高压发电机组,若采用高温超高压再热机组将会带来更大的经济效益。

[5] 靳世平,陈丽湘,钱壬章,等.电厂锅炉高炉煤气燃烧器改进试验研究[J].冶金能源,1999,18(3):39-42,32.

[6] 郭 涛.高炉煤气双旋流燃烧器的设计[J].江西能源,2009(2):46-48.

[7] 丁翠娇,柳朝晖,王 林,等.高炉煤气蓄热式燃烧器燃烧过程的数值模拟[J].工业加热,2010,39(1):46-49.

[8] 赵振兴,曹子栋,常勇强.高炉煤气直流燃烧器的试验研究[J].动力工程学报,2010,30(2):118-122.

(4)在进行混凝土施工之前,要提前对施工现场的环境进行全面细致的检查,一旦在检查过程中发现实际的现场施工环境并不适合混凝土的施工,就应该错开施工周期,避免强行施工。除此之外,也可以根据现场施工环境为避免对混凝土体积变化造成不同程度的影响,采取一些预留收缩缝的防御措施。

[9] 邓文宗.烧结余热发电系统设计与应用[D].南昌:南昌大学,2013.

[10] 单宏伟,张晓东,刘杰君.烧结余热发电补燃装置的设计与应用[J].硅谷,2012(23):61-62.

 
张晓旭,赛庆毅,张忠孝,陈士柏,刘云峰,彭岩,刘治乾,时小宝
《能源工程》 2018年第02期
《能源工程》2018年第02期文献

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