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鋼鐵生產(chǎn)二次能源利用開發(fā)

   2020-09-01 互聯(lián)網(wǎng)中國鑄造網(wǎng)14610
核心提示:  在鋼鐵生產(chǎn)流程各工序中,二次能源的產(chǎn)生量很大,理論產(chǎn)生量約為408.73千克標煤/噸(修正的基準溫度下)

  在鋼鐵生產(chǎn)流程各工序中,二次能源的產(chǎn)生量很大,理論產(chǎn)生量約為408.73千克標煤/噸(修正的基準溫度下),如果充分利用現(xiàn)有技術,二次能源回收利用率可以達到約85.6%。在二次能源中,副產(chǎn)煤氣所占比例最大,約占74.6%,其中高爐占22.29%,焦爐占43.66%,轉(zhuǎn)爐占9.02%。若不包括煤氣余熱和余壓,二次能源產(chǎn)生量約為104千克標煤/噸。目前高爐渣、鋼渣顯熱尚無有效回收利用技術;高爐煤氣顯熱、燒結和焦化煙氣顯熱由于技術原因,尚未很好地回收利用。

  目前,由于全行業(yè)內(nèi)存在著工藝、技術、裝備的多層次性以及一些企業(yè)的結構不合理,我國鋼鐵工業(yè)在二次能源利用上存在著一定的問題:一是落后產(chǎn)能影響整體能效水平的提高;二是我國鋼鐵工業(yè)在余熱余能回收效果上與國外先進水平相比還有一定差距,尤其是濕式TRT及3000立方米以下干式TRT的發(fā)電量還有較大差距。此外,焦爐煤氣、高爐煤氣和轉(zhuǎn)爐煤氣的回收利用水平也仍有進一步提高的潛力。

  鋼鐵生產(chǎn)流程應進一步提高能效,淘汰落后。據(jù)估計,截至“十一五”末,占總產(chǎn)能約10%的落后產(chǎn)能將鋼鐵工業(yè)的整體能耗拉高了52千克標煤/噸,若“十二五”末這一比例降至5%(假設鋼產(chǎn)量不變),則全行業(yè)年可實現(xiàn)節(jié)能量163萬噸標煤。

  一是干熄焦技術(CDQ)已居世界首位。截至2010年11月,我國投產(chǎn)運行的干熄焦裝置共104套,有10117萬噸焦炭生產(chǎn)能力配置了干熄焦裝置,占我國煉焦產(chǎn)能的22.5%,重點企業(yè)干熄焦率達到73%,在建的干熄焦裝置還有近50套,干熄焦設備數(shù)量和能力均居世界首位。干熄焦可減少焦化工序能耗約40千克標煤/噸,若按重點企業(yè)焦炭產(chǎn)量11646萬噸、干焦率達到100%計算,年可增加節(jié)能量135萬噸標煤。

  二是煤調(diào)濕技術(CMC)穩(wěn)步推進。目前,寶鋼、太鋼和攀鋼已建成投產(chǎn)以蒸汽為熱源的煤調(diào)濕裝置,采用國產(chǎn)的回轉(zhuǎn)式干燥機。濟鋼于2007年10月投產(chǎn)了自己開發(fā)的以焦爐煙道廢氣為熱源、具有風選功能的流化床煤調(diào)濕裝置。首鋼、昆鋼、鞍鋼、沙鋼和安鋼正在進行煤調(diào)濕的前期工作。如果煤粉水份由12%降至6%,煤調(diào)濕的節(jié)能效果為11千克標煤/噸,按重點企業(yè)焦炭產(chǎn)量11646萬噸、煤調(diào)濕應用率達到25%~30%計算,則節(jié)能量為32.02萬~38.43萬噸標煤。

  三是燒結余熱發(fā)電利用大有潛力。目前燒結余熱發(fā)電技術在重點鋼鐵企業(yè)已有初步應用,有8家鋼鐵企業(yè)配備了燒結余熱發(fā)電裝置,裝機容量達到19.05萬千瓦。太鋼、沙鋼、南鋼等20多家鋼鐵企業(yè)的60多臺燒結機正在陸續(xù)建設燒結余熱發(fā)電項目。按照每生產(chǎn)1度電需要0.404千克標煤、全年滿負荷生產(chǎn)天數(shù)為300天計算,預計年可節(jié)約標煤157.52萬噸。

  四是高爐爐頂煤氣余壓透平發(fā)電(TRT)利用廣泛。1000立方米以上高爐TRT配備率達到96%,其中干式TRT比例約為20%左右。若按1000立方米以上高爐全部配備干式TRT,發(fā)電效率達到40千瓦時/噸計算,年節(jié)能潛力為67.18萬~100.77萬噸標煤;若1000立方米以上高爐全部配備TRT,并提高濕式TRT發(fā)電效果至35千瓦時/噸,則年節(jié)能潛力為25.19萬~58.78萬噸標煤。

  若僅考慮鋼鐵廠,在鋼鐵生產(chǎn)的溫度區(qū)域內(nèi)實施熱能利用工藝是有局限的。但如果擴大視野,則可以看到許多產(chǎn)業(yè)之間存在能量供給的逐級鏈接關系。其具體做法是要推進行業(yè)間聯(lián)合,促進社會能源、資源高效利用。這種減排量雖然不在鋼鐵行業(yè)或企業(yè)內(nèi)部體現(xiàn),但對于社會整體的能源、資源效率提高和減排CO2是有益的。

  一是消納社會廢塑料,在高爐或焦爐中高效利用。另外,鋼廠處理廢輪胎和罐類的循環(huán)利用技術也趨于成熟、穩(wěn)定。當前焦爐消納廢塑料的添加比例能達到2%左右,折合噸鋼廢塑料消納量為8千克/噸。

  二是與電力行業(yè)鏈接,用鋼廠副產(chǎn)煤氣發(fā)電。實現(xiàn)鋼鐵企業(yè)煤氣“零排放”的一個重要途徑是建立“共同火力”的模式。“共同火力”是一項鋼廠和電廠雙贏的項目。對鋼廠來說,鋼廠剩余的副產(chǎn)氣體可以全部利用并將電力外銷,與內(nèi)部發(fā)電相比可以有效引進大容量、高效率的發(fā)電設備;對電廠來說,可以利用鋼廠的基礎設施,選址較為容易,并可減輕送電方面設備和運行的損耗。

  三是與建材行業(yè)鏈接,做好冶金渣綜合利用。一般來講,使用1噸高爐渣,相當于節(jié)省生產(chǎn)1噸普通水泥所需的資源、能源消耗,并相應減少由此引起的CO2排放。目前高爐渣水泥中高爐渣的配比可達到40%左右。

  在談到鋼材全生命周期的綜合節(jié)能時有以下幾個發(fā)展方向。

  一要提高鋼材性能,滿足下游行業(yè)節(jié)能減排對鋼鐵材料的需求。鋼鐵工業(yè)的節(jié)能減排要轉(zhuǎn)變方式,不僅僅局限于鋼鐵生產(chǎn)流程本身的節(jié)能減排,還要從鋼鐵產(chǎn)品全生命周期的角度考慮,從社會大循環(huán)的角度考慮。既要考慮到上游生產(chǎn)過程中的低消耗、低排放,又要考慮到產(chǎn)品整個生命周期中的高效使用,滿足下游產(chǎn)品節(jié)能減排的要求。

  以汽車輕量化和使用高強度鋼筋為例,大量試驗和數(shù)據(jù)表明,在風阻和滾動阻力不變的情況下,汽車車重每減輕100千克,汽車每百公里耗油便會減少0.6升~0.7升。因此,采用高性能鋼材,減少汽車板、配件的重量,同樣可達到節(jié)省燃料的目的。而目前我國仍然廣泛使用的Ⅱ級鋼筋,如果被HRB500級鋼筋替代,可節(jié)約用鋼量28%以上。

  二要提高廢鋼的回收利用。一方面,從資源鏈條來看,廢鋼除作為自產(chǎn)廢鋼在企業(yè)內(nèi)部循環(huán)利用外,各行業(yè)使用的鋼鐵材料報廢后可以通過回收利用重新作為原料用于生產(chǎn)鋼鐵產(chǎn)品;另一方面,從能源鏈條來看,廢鋼的回收利用,減少了由鐵礦石到粗鋼的生產(chǎn)過程,減少了煤炭等一次能源的消耗,減少廢水、廢氣、廢渣的排放。

  利用廢鋼生產(chǎn)1噸鋼可節(jié)約鐵精粉1.3噸,降低能耗350千克標煤,減排CO21.4噸。預計“十二五”期間我國噸鋼廢鋼消耗量將達到250千克左右,節(jié)能13.5千克標煤/噸,產(chǎn)生54.1千克/噸的CO2減排效果。

 
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