承德建龍鋼鐵行業(yè)煤氣資源平衡分析

承德建龍鋼鐵行業(yè)煤氣資源平衡分析

隨著資源和能源問題的加劇，國有企業(yè)會更加重視提高鋼鐵產(chǎn)品的質(zhì)量。同時，它也發(fā)揮了重要作用。通過節(jié)能降耗技術(shù)的應(yīng)用及回收二次能源,企業(yè)消耗的能源不斷減少,余熱、余能回收量不斷增加,使噸鋼綜合能耗大幅減少,但與發(fā)達國家能耗相比仍有不小的差距,應(yīng)進一步開發(fā)和應(yīng)用節(jié)能減排技術(shù),早日達到高水平的節(jié)能減排指標(biāo)。在這種背景下,公司對承德建龍煤氣蒸汽系統(tǒng)進行了深入的調(diào)研和梳理,通過大量的數(shù)據(jù)統(tǒng)計計算及現(xiàn)場調(diào)研,初步摸清承德建龍能源系統(tǒng)的基本情況,對企業(yè)內(nèi)各工序的工序能耗、用能結(jié)構(gòu)以及成熟節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用情況進行了深入分析整合,并與國內(nèi)先進水平的指標(biāo)和管理狀況進行了對比,發(fā)現(xiàn)了一些優(yōu)化改進的潛力,提出了系統(tǒng)優(yōu)化的整體技術(shù)解決方案。1工序副產(chǎn)物利用情況承德建龍鋼鐵公司現(xiàn)有鋼鐵產(chǎn)能約180萬t,有燒結(jié)、煉鐵、煉鋼、軋鋼四個生產(chǎn)主工序,包括580m3和1350m3高爐各1座,70t煉鋼轉(zhuǎn)爐2座,70t提釩轉(zhuǎn)爐1座,265m2燒結(jié)生產(chǎn)線1條,10m2燒結(jié)球團生產(chǎn)線2條,年產(chǎn)80萬t棒材軋線1條,300t/d石灰窯生產(chǎn)線1條。工序副產(chǎn)品煤氣、蒸汽、余熱資源較為豐富,除已利用的煤氣、蒸汽、余熱外,仍有很大一部分利用不合理或無法利用而放散。根據(jù)現(xiàn)有生產(chǎn)情況及能源平衡現(xiàn)狀,對企業(yè)能源系統(tǒng)進行了分析與梳理。1.1煤氣的主要用途承德建龍2011年高爐煤氣消耗用戶主要為煉鐵、能源、軋鋼、豎爐、燒結(jié)等生產(chǎn)工序,其中煉鐵工序高爐煤氣消耗占總消耗量的46.35%,動力工序占16.04%,軋鋼工序占10.3%,豎爐工序占7.42%。轉(zhuǎn)爐煤氣主要用于白灰豎窯、煉鋼和土球團,發(fā)生爐煤氣主要用于釩制品廠的回轉(zhuǎn)窯、熔片爐。具體煤氣系統(tǒng)分布見圖1。根據(jù)煤氣平衡圖,可以發(fā)現(xiàn)其煤氣系統(tǒng)存在以下主要問題:(1)通過煤爐的用戶不足，嚴重限制了回收由于轉(zhuǎn)爐煤氣沒有足夠的用戶,導(dǎo)致3座煉鋼轉(zhuǎn)爐煤氣回收不足只能放散。目前回收能力可達到95m3/t,實際回收量約60m3/t。(2)數(shù)量的煤氣柜緩沖由于生產(chǎn)的波動,煤氣的產(chǎn)生與使用量不穩(wěn)定,用適當(dāng)容量的煤氣柜進行有效的緩沖是提高煤氣回收水平和煤氣供應(yīng)質(zhì)量的必要手段。承德建龍只有1座3萬m3轉(zhuǎn)爐煤氣柜,沒有高爐煤氣柜,煤氣柜能力不足,嚴重制約了煤氣的高效利用。(3)在工藝過程中，向氣的大消耗工藝加熱用煤氣份額大,占煤氣總發(fā)生量的95.88%。按照承德建龍的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)來看,經(jīng)過梳理后應(yīng)該在60%以下比較合理。1.2余熱鍋爐蒸汽用戶分布承德建龍現(xiàn)有兩臺中溫中壓燃煤氣鍋爐,其中一臺100t熱力鍋爐是為1350m3高爐鼓風(fēng)站汽拖而配套建設(shè)的,設(shè)計蒸汽蒸發(fā)量為100t/h,壓力為3.82MPa,溫度約450℃;另一臺能源中心20t鍋爐主要為供VD爐使用蒸汽而配套建設(shè),設(shè)計蒸汽蒸發(fā)量為20t/h,壓力1.6MPa,溫度220℃。生產(chǎn)工序共有余熱鍋爐7臺,包括1~3號轉(zhuǎn)爐汽化冷卻煙道余熱鍋爐,燒結(jié)廠1、2號余熱鍋爐,球團廠1、2號余熱鍋爐。余熱蒸汽設(shè)計產(chǎn)生量為45~60t/h,設(shè)計蒸汽壓力1.0MPa。實際產(chǎn)量約32t/h,實際蒸汽壓力約0.3~0.5MPa,溫度為飽和溫度。蒸汽產(chǎn)生量如表1所示。承德建龍主要的蒸汽用戶分為工藝用戶和生活用戶。根據(jù)能源平衡表統(tǒng)計分析,目前工藝用戶主要有燒結(jié)廠、煉鐵廠、煉鋼廠、釩制品廠、能源中心等,生活用戶主要有全廠冬季采暖、道北職工宿舍洗浴、釩制品廠洗浴等。其蒸汽平衡表如表2所示。根據(jù)蒸汽平衡表,可以發(fā)現(xiàn)其蒸汽系統(tǒng)存在以下主要問題:(1)采暖系統(tǒng)消耗大量的蒸汽,造成能源浪費。目前,承德建龍全廠生活區(qū)、辦公區(qū)采暖、洗浴等所用蒸汽總消耗量約32t/h,大量采用蒸汽直接采暖這種落后的采暖方式,能源效率比較低。(2)大量的余熱蒸汽放散,造成能源和軟水資源浪費。在非采暖季節(jié),因為余熱蒸汽品質(zhì)較差,蒸汽被大量放散,放散量為20~30t/h;在采暖季節(jié),余熱蒸汽被大量用于采暖,放散量要少一些。(3)熱力鍋爐蒸汽被大量直接減溫減壓,使用不合理,熱力鍋爐效率低。100t鍋爐全年平均蒸發(fā)量僅達到72t/h。由于煉鋼品種過VD爐數(shù)量有限,非采暖季節(jié)能源中心20t蒸汽鍋爐需要經(jīng)常啟停,而且大部分時間低負荷運行。兩臺熱力鍋爐低負荷運行,既浪費能源,又增加崗位操作人員。1.3汽化冷卻、煙氣顯熱回收利用不同承德建龍軋鋼加熱爐雖然采用蓄熱式加熱爐,但沒有采用汽化冷卻,而是采用循環(huán)水冷卻,煙氣顯熱沒有回收利用。高爐沖渣水是企業(yè)內(nèi)部比較好的熱水資源,溫度在70~80℃,可用來采暖,但現(xiàn)在沒有回收利用。2原油過剩綜合規(guī)劃和綜合利用根據(jù)煤氣、蒸汽、余熱系統(tǒng)現(xiàn)狀,整合已有技術(shù),以能級匹配、高效轉(zhuǎn)化、系統(tǒng)優(yōu)化為理論依據(jù),對原系統(tǒng)進行梳理優(yōu)化。2.1煤氣系統(tǒng)現(xiàn)代化方案(1)管網(wǎng)壓力從生產(chǎn)實際情況看,在高爐煤氣發(fā)生量較大或消耗不足時,管網(wǎng)壓力升高,煤氣部分放散,放散率約10%。增設(shè)15萬m3高爐煤氣柜后,正常生產(chǎn)波動將由煤氣柜調(diào)節(jié)控制,在煤氣用戶能力足夠前提下,煤氣將不再放散。(2)調(diào)節(jié)能力滿足低負荷時煤氣回收轉(zhuǎn)爐煤氣柜擴容增設(shè)5萬m3煤氣柜1座,調(diào)節(jié)能力滿足現(xiàn)有轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)波動需求,可增加煤氣回收量約11500m3/h,煤氣總量達到25000m3/h。2.2優(yōu)化蒸汽系統(tǒng)結(jié)構(gòu)(1)轉(zhuǎn)爐蒸汽放散,回收汽量較少煉鋼系統(tǒng)目前有3座轉(zhuǎn)爐,由于轉(zhuǎn)爐系統(tǒng)吹氧期煙氣量大、煙溫高,汽化冷卻系統(tǒng)瞬時產(chǎn)汽量大,而汽包和管網(wǎng)壓差小,導(dǎo)致蓄熱器調(diào)峰能力不足,從而出現(xiàn)轉(zhuǎn)爐蒸汽放散、回收汽量較少的現(xiàn)象。再增設(shè)1臺100m3蒸汽蓄熱器,與現(xiàn)有蒸汽蓄熱器并聯(lián)運行,增加蓄熱系統(tǒng)調(diào)峰能力,減少蒸汽放散,轉(zhuǎn)爐蒸汽回收量將提高到20t/h以上。(2)汽化冷卻系統(tǒng)軋鋼加熱爐為步進梁蓄熱式水冷加熱爐,目前未采用汽化冷卻系統(tǒng),將原系統(tǒng)改造為汽化冷卻系統(tǒng)。根據(jù)冶金行業(yè)現(xiàn)有技術(shù)水平,加熱爐改造后將有4~6t/h余熱蒸汽可回收利用。(3)風(fēng)地位系統(tǒng)改造為了提高燒結(jié)余熱回收量和回收效率,需要對環(huán)冷機密封、取風(fēng)罩、排風(fēng)和鍋爐系統(tǒng)進行改造。新建余熱鍋爐梯級取用環(huán)冷機高中溫廢氣生產(chǎn)蒸汽,系統(tǒng)采用熱風(fēng)循環(huán)和雙壓鍋爐技術(shù)提高熱效率,產(chǎn)生兩種壓力和品質(zhì)的蒸汽供應(yīng)不同用戶使用。2.3蒸汽回收利用(1)承德建龍軋鋼加熱爐改造為汽化冷卻,可增加低溫低壓蒸汽回收10t/h,冬季用于發(fā)電,夏季用于制冷替代高品位蒸汽。(2)建立高爐沖渣水供暖項目,冬季可以滿足企業(yè)部分供暖需汽,節(jié)省的高品位蒸汽用于發(fā)電。2.4建50mw發(fā)電系統(tǒng)根據(jù)煤氣、蒸汽、余熱平衡量,需在廠內(nèi)新建50MW發(fā)電機組,這不僅能補充電力,節(jié)約購電費用,同時還可作為鋼廠的一個新的供電點,提高了生產(chǎn)用電的安全可靠性。3經(jīng)濟分析3.1投資計算(1)發(fā)電前項目的投資根據(jù)優(yōu)化方案,發(fā)電前項目投資包括新增煤氣柜、加熱爐汽化冷卻、沖渣水取暖等各種技術(shù)改造費用,共計15097萬元。(2)發(fā)電項目投資估算新建50WM發(fā)電機組,項目投資估算范圍包括鍋爐、汽輪機、發(fā)電機等主體設(shè)備,共計19826萬元。(3)總投資將發(fā)電前項目與發(fā)電項目投資進行合算,投資總額為34923萬元。3.2效率分析(1)多回收轉(zhuǎn)爐煤氣通過建設(shè)高爐、轉(zhuǎn)爐煤氣柜、工藝改造等可減少高爐煤氣放散量20000m3/h,多回收轉(zhuǎn)爐煤氣11500m3/h,節(jié)約煤氣全部用于發(fā)電機組發(fā)電。另外通過加熱爐汽化冷卻改造、沖渣水取暖項目改造,可節(jié)約高品位蒸汽用于汽輪機發(fā)電補氣,可增加發(fā)電量。(2)發(fā)電發(fā)電實現(xiàn)費用新建50WM發(fā)電機組,企業(yè)內(nèi)部核算供電電價0.65元/kWh(含稅),余熱發(fā)電供廠內(nèi)使用,電站投入運營后,支付電業(yè)部門的費用按0.08元/kWh考慮,稅費按照0.06元/kWh考慮,則發(fā)電凈利潤為14280萬元。3.3投資回報率根據(jù)投資金額及回收效益,可計算出該工藝投資回收期為2.45年。4項目建設(shè)投資回收期(1)原系統(tǒng)存在大量