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冶金百科 | 有色冶金節能降耗科技進步
2023-05-24 10:09:19 來源:中冶有色技術網
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簡介:我國燃煤工業鍋爐占全國工業鍋爐總量和總蒸發量的85%左右,每年消耗原煤約6.4億t,占全國煤炭消費總量的23.4%;煙塵排放量為375.2萬t,占全國煙塵排放量的41.6%;排放SO519萬t,占全國SO排放量的22%;排放氮氧化物250萬t左右,僅次于火電行業和機動車,位居全國第三。也就是說,全國的工業鍋爐燃燒了20%的煤炭,但排放了40%以上的煙塵。我國工業鍋爐的效率低下,雖然設計效率一般為72%~80%,但實際運行熱效率大多在60%~65%,比國外先進水平低15%~20%。因為低效,每年多消耗的煤炭約為兩億噸。
先進燃燒及燃煤工業鍋爐工程技術

我國燃煤工業鍋爐占全國工業鍋爐總量和總蒸發量的85%左右,每年消耗原煤約6.4億t,占全國煤炭消費總量的23.4%;煙塵排放量為375.2萬t,占全國煙塵排放量的41.6%;排放SO519萬t,占全國SO排放量的22%;排放氮氧化物250萬t左右,僅次于火電行業和機動車,位居全國第三。也就是說,全國的工業鍋爐燃燒了20%的煤炭,但排放了40%以上的煙塵。我國工業鍋爐的效率低下,雖然設計效率一般為72%~80%,但實際運行熱效率大多在60%~65%,比國外先進水平低15%~20%。因為低效,每年多消耗的煤炭約為兩億噸。

先進燃燒及燃煤工業鍋爐工程技術包括鏈條鍋爐自動分層燃燒及多煤種節能改造技術;復合燃燒技術(層燃和懸浮燃燒組合,強化爐內燃燒過程,增大蒸發量,提高鍋爐燃燒效率與煤種適應性);循環流化床技術(燃料隨床料在爐內多次循環,燃料適應性強,燃燒效率高);富氧助燃技術(通過物理或化學方法,得到富氧空氣,提升燃燒效率,減少煙氣量);蓄熱式高溫空氣燃燒技術(蓄勢回收,預熱助燃空氣,燃料分級燃燒和高速氣流卷吸爐內燃燒產物);煤氣化分相燃燒技術(以空氣和水蒸氣為氣化劑,實現煤炭氣化和氣固分相燃燒)。

煤粉燃燒是先進的燃煤技術,包括煤粉接收、儲備、輸送、燃燒及點火、鍋爐換熱、煙氣凈化、自動控制等技術構成的完整、成套、新型工業鍋爐技術系統。具有燃燒速度快、燃盡率高、煙氣熱損失低等優點,可廣泛應用于大型鍋爐。新型高效煤粉工業鍋爐采用煤粉集中制備、精密供粉、空氣分級燃燒、爐內脫硫和全過程自動控制等先進技術,實現了燃煤鍋爐的高效運行和潔凈排放。其關鍵技術包括全密閉精確供粉、狹小空間煤粉低氮穩燃、鍋爐積灰和灰黏污自清潔、除塵脫硫等,是以鍋爐為核心的完整技術系統。鍋爐系統的運行由點火程序控制器和上位計算機系統共同完成。煤粉燃盡率大于98%,系統運行熱效率大于88%,煙塵排放≤30mg/m3,SO排放≤100mg/m3,氮氧化物排放≤200mg/m3。與傳統燃煤鍋爐相比,新型節能環保型煤粉工業鍋爐的節能率達到30%以上,排放的煙塵、SO、氮氧化物等污染物濃度均低于國家標準,而且操作簡單,鍋爐運行、輸煤、燃燒、脫硫除塵、出渣等實現了全自動化控制,煤和渣不落地、不需要堆放場地。與天然氣鍋爐相比,煤粉鍋爐不受管網建設限制,可因地制宜地發展,投資少、見效快,污染物排放指標優于燃油鍋爐,和天然氣鍋爐相近。工業鍋爐燃煤污染控制是當前發展潔凈煤技術的重點,大力推廣使用新型煤粉工業鍋爐,對節約能源和治理大氣污染都有非?,F實的意義。

余熱余壓余能利用工程技術

(1)有色冶金行業廢氣余熱回收技術

余熱回收利用原則:生產蒸汽的余熱回收設備有余熱鍋爐和汽化冷卻裝置等。余熱鍋爐屬低溫爐,在高溫爐后直接安裝效果并不理想,在選用回收利用設備過程中應充分考慮企業余熱的種類、介質溫度、數量及利用可行性??傇瓌t就是要將回收的余熱優先用于自身系統能耗設備,減少一次能源消耗量,且高溫余熱必須盡可能地用于有高溫需求的工藝設備,減少能量轉換次數,同時要有相應的安保措施,在發生事故時不影響本體的正常生產。

余熱回收利用設備:有色冶金企業廢氣余熱回收利用設備有輻射式換熱器管式換熱器、片狀管換熱器、熱管換熱器、余熱鍋爐、余熱鍋爐-汽輪機發電裝置等。輻射式換熱器是使用較廣的換熱器,多用在均熱爐或加熱爐上,助燃效果較好,溫度效率超過40%,不過其熱回收率僅為30%左右。管式換熱器約被40%的鋼鐵企業所采用,其熱回收率平均在26%~30%。片狀管換熱器在聯合企業及中小企業中采用得較多,其熱回收率平均為28%~35%。熱管換熱器在中小企業應用較為廣泛,主要用于預熱空氣或煤氣,回收熱風爐的煙氣余熱,熱回收率超過50%。余熱鍋爐在聯合企業應用比較多,主要用于平爐,回收的熱量中70%用于企業生產。通過電力回收余熱是目前最好的利用方式,但余熱鍋爐-汽輪機發電裝置受限于動力設備運轉連續性及電力并網等因素。

(2)余熱余壓余能利用工程技術

有色冶金工業煙氣具有如下的特點:熱負荷分散、不穩定,工藝波動、間隙式生產;含塵量大,基夫賽特爐豎直煙道入口煙氣含塵450~570g/m3(標),含低熔點煙塵時,產生黏結、積灰現象;具有腐蝕性,含有SO、SO、HF、Cl等腐蝕性氣體;溫度高,大部分冶煉爐煙氣超過1000℃,典型有色冶金爐煙氣出口溫度如表4-5所示。因此,煙氣的余熱回收利用在技術上有很大難度。


典型有色冶金爐煙氣出口溫度


煙氣余熱資源化的基本原則是梯級利用、系統優化。根據煙氣的品質,分溫度段回收,減少傳熱溫差(不可逆損失);功率、流量等匹配得當;煙氣、被加熱對象應避免大溫差傳熱。并且利用對象盡可能在系統內部,系統布置方面使傳輸距離盡可能短。

推廣生產過程余熱、余壓、余能的回收利用技術,遵循“梯級利用,高質高用”原則,優先把高品位余熱余能用于做功或發電,低溫余熱用于空調、采暖或生活用熱。

工業窯爐煙氣余熱可用于空氣、燃料及物料的預熱及爐外熱回收設施。發展工業窯爐余熱、余能利用技術,包括煙氣廢熱鍋爐及發電裝置;窯爐煙氣輻射預熱器和廢氣熱交換器;回收其他裝置余熱用于鍋爐及發電;冶煉煙氣余熱梯級利用回收技術;中低溫煙氣余熱的有機郎肯循環(ORC)發電技術;熱電轉換低溫溫差余熱發電技術。

高濃度冶煉煙氣制酸及硫酸生產余熱回收技術

火法煉銅中煙氣制酸能耗占總能耗比例較大。傳統的制酸工藝,進入轉化的煙氣SO濃度在10%左右,未對制酸過程中、低溫位余熱進行回收,噸酸工藝能耗高達90~120kW·h,即330~400kW·h/t陽極銅,折算為106~129kgce/t 陽極銅,約占從銅精礦到陽極銅總能耗的1/3。因此煙氣制酸是火法煉銅節能潛力最大的工序。

煙氣制酸無論轉化還是吸收過程,均是放熱過程,不僅不需補充熱量,還能對其產生的中、低溫位余熱進行回收。因此,能耗主要為風機、泵等動力設備耗能。要降低制酸能耗,主要措施為:①實現高濃度SO煙氣制酸;②優化系統管路、催化劑等配置,減少系統阻力;③提高機電設備運行效率;④回收制酸中、低溫位余熱。上述措施的綜合利用,已使制酸能耗大幅度降低。目前,國內技術領先的煉銅廠,制酸SO濃度已高達18%以上,且對制酸中產出的中、低溫位余熱進行了回收,噸酸電耗降低至60kWh,同時可回收低壓蒸汽0.38t,扣除回收的余熱,制酸不僅不消耗能源,而且還有盈余。僅此一項技術,即可使火法煉銅工藝能耗降低100kgce/t陽極銅以上。
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