Полезные газы и их применение в металлургии
Газы металлургических процессов может стать энергетическим ресурсом
Высокий уровень энергетических требований и растущих энергетических затрат представляет собой основную проблему для металлургии. Газы, образованные в процессе металлургического производства как свободный побочный продукт, используются в качестве альтернативного источника энергии. Помимо экономической выгоды использование этих газов в качестве топлива для газовых двигателей снижает выбросы промышленного CO 2 и сохраняет природные энергетические ресурсы.
Различные виды индустриальных газов
В производственных процессах металлургической промышленности высвобождается очень большое количество специфических газов. Три производственные стадии – от угля до конечного продукта – сопровождаются возникновением трех типов газа: коксовый газ, доменный газ и конвертерный газ . Эти газы характеризуются различным составом и низшей теплотворной способностью (НТС) и могут быть представлены схематично:
Концепция Jenbacher
Различные сплавы, а так же теплотворная способность и режим горения газов в процессе производства стали, предъявляют более высокие требования к строению двигателя . GE предлагает газовые двигатели особой модификации, которые позволяют эффективно использовать эти газы для комбинированного производства тепла и электричества.
В основном, стабильный состав коксового газа делает его подходящим топливом для газового двигателя. Высокое содержание водорода способствует ускорению процесса сгорания топлива, что снижает опасность повреждения двигателя или его возгорания. Во избежание этого риска GE создал систему контроля двигателя, которая помогает снабжать двигатель топливом в виде обедненной рабочей смеси в то же время быстро реагировать на изменения в загрузке двигателя
Конвертерный газ с высоким содержанием окиси углерода горит очень медленно и продукты его горения вредны для атмосферы. GE разработал специальную систему сжигания топлива в двигателе, которая позволяет сделать процесс горения более эффективным и надежным. К тому же, GE предлагает безопасный пакет технических услуг, обеспечивающий четкую манипуляцию такими опасными газами, как окись водорода. Оба газа могут быть использованы для производства горячего водоснабжения, пара и электричества. Горячая вода и отработанный газ поступают в котлы. Получающийся пар может использоваться в рамках металлургического процесса. Электричество, произведенное двигателями Jenbacher может также быть использовано на месте или поступать в общую сеть. Электрический КПД конвертерного газа может достигать 37 % и КПД коксового газа также может быть выше.
GE с помощью высокоразвитых технологий Jenbacher обеспечивает производство энергии коксовым и конвертерным газами.
Коксовый газ
Как побочный продукт, образующийся при производстве чугуна, коксовый газ создается путем высокотемпературной сухой перегонки коксующегося угля в условиях отсутствия кислорода. Газ в основном состоит из водорода (50 to 60%), метана (15 to 30%) и небольшого процентного соотношения (10 to 20%) окиси углерода, углекислого газа и азота. С теплотворной способностью 5 КВт/м³ N , коксовый газ является ценным топливом для производства энергии с помощью двигателей Jenbacher .
Конвертерный газ
Конвертерный газ создается из чугуна в процессе производства стали. Процесс производства стали может быть разделен на два отдельных процесса: выдувное формование или открытая топка (мартеновская печь).
Во время выдувного формования чугун очищается кислородом или воздухом, снижается дозировка углерода и доставка достаточного количества технологического тепла для поддержания стали в жидком состоянии. Из 60% мирового производства сырья для металлургической промышленности процесс Linz — Donawitz ( LD ), классифицированный как процесс формовки, является общим методом производства сырья для металлургии.
С другой стороны, из лома и руды в процессе открытого плавления извлекается кислород, что требует дополнительной подачи тепла при производстве стали. Один из основных способов – это электрическая плавка.
Конвертерный газ от процесса формовки и электрической плавки используется в газовых двигателях Jenbacher . Газ состоит из около 65% окиси углерода, 15% углекислого газа, 15% азота и небольшого количества водорода и метана.
Преимущества
− независимая подача тепла
− снижены энергозатраты, больше предсказуемости и стабильности
− эффективная и экономичная подача тепла и электричества
− высокий электрический КПД по сравнению с другими технологиями производства энергии(например, паровые или газовые турбины)
− больше подходит для производства электроэнергии в диапазоне от нескольких сот кВт до 20-30 M Вт
− требуется газ значительно меньшего давления
− альтернативное решение проблемы применения газа как энергетического ресурса
− замена традиционному топливу
− немаловажное для экологии снижение вредного воздействия на окружающую среду
Ключевые моменты
На одну тонну кокса приходится примерно 470 м³ коксового газа; 60 % этого объема используется во внутренних процессах, остальная часть может идти на производство энергии двигателями Jenbacher (около 400 кВт).
На тонну стали, произведенной в процессе формовки ( LD -процесс), производится примерно 50 м³ конвертерного газа, который, сгорая в двигателях Jenbacher , дает выход электричества около 50 кВт.
Источник
Газоснабжение металлургического завода (стр. 1) ГАЗОСНАБЖЕНИЕ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО ЗАВОДА |
Газоснабжение металлургического завода (стр. 2) завод ферросплавов. Кроме доменного, коксового, богатого и ферросплавного газов, являющихся побочными продуктами соответствующего производства, в данном промышленном районе используется подаваемый со стороны природный горючий газ. Металлургический … |
Газоснабжение металлургического завода (стр. 3) рациональная передача газа смежным предприятиям « в свою очередь получение и использование горючего га за от внешних поставщиков, а также достаточное ре зервирование одного вида топлива другим определяю1 надежность режима газоснабжения предприятий. … |
Газоснабжение металлургического завода (стр. 4) генераторов газа, их мощности и надежности газообеспечения. Практические возможности оперативного вмешательства в величину выхода горючего газа генераторами или источниками его весьма ограничены. Расходная часть баланса газообразного топлива … |
Газоснабжение металлургического завода (стр. 5) ние технологического режима доменной плавки ведут, как правило, к одновременному, систематическому уменьшению выхода доменного газа и часто к снижению его теплоты сгорания. |
Газоснабжение металлургического завода (стр. 6) кокса. Удельный выход доменного газа по теплу может отличаться от данных табл. 21 в среднем на 5—10%. При обогащении дутья кислородом надо иметь в виду, что на каждый процент содержания кислорода в атмосферном дутье (в пределах обогащения дутья до … |
Газоснабжение металлургического завода (стр. 7) в рабочем пространстве печи (подвисание, настыли и пр.), а также возникающие нарушения технологического процесса выплавки чугуна часто вынуждают изменять режим работы доменной печи. Неполадки могут носить временный, разовый характер, а могут … |
Газоснабжение металлургического завода (стр. 8) лургического завода). В практике работы принято положение, по которому предприятие, являющееся поставщиком газа, обязано своими средствами поставить газ соответствующих параметров потребителям. Исходя из этого, измерительные органы и хозрасчетные … |
Газоснабжение металлургического завода (стр. 9) На коксохимическом заводе, как правило, имеется несколько коксовых батарей, что обеспечивает усреднение и достаточную стабильность общей выдачи коксового газа (колебания 3—5%). Некоторые изменения в выдаче газа наблюдаются при плановых … |
Газоснабжение металлургического завода (стр. 10) венные нужды коксохимического производства, что особенно заметно в зимний период или при дефицитном балансе газа. Тенденция к уменьшению выхода газа и изменению его качества, характерная для доменного производства и носящая закономерный характер, в … |
Газоснабжение металлургического завода (стр. 11) должительностью около месяца. Даже в течение суток выдача богатого газа металлургическому заводу может изменяться. Неравномерность подачи богатого газа часто объясняется переменным расходом его на собственные нужды азотно-тукового производства. … |
Газоснабжение металлургического завода (стр. 12) и др.). Ферросплавный газ получается в сравнительно небольшом количестве и есть потенциальная опасность перебоев подачи, что связано с возможностью остановки печей. Поэтому целесообразно использовать ферросплавный газ в смеси с другим (коксовым или … |
Газоснабжение металлургического завода (стр. 13) мённого газов обеспечило высокую температуру нагрева воздушного дутья. |
Газоснабжение металлургического завода (стр. 14) позволит в случае необходимости осуществлять гибкое маневрирование ресурсами коксового газа. В ряде случаев для небольших печей резервным топливом может служить сжиженный газ. В качестве резерва для вспомогательных нагревательных устройств должен … |
Газоснабжение металлургического завода (стр. 15) ющего светимость пламени) или в факел горения вводят мазут (до 30% по теплу). Для нагревательных печей прокатных станов требуется горючий газ, обладающий способностью поддерживать стабильную температуру в печи (но не столь высокую, как в … |
Газоснабжение металлургического завода (стр. 16) газом и, во-вторых, связано с ухудшением газопронизывающей способности слоя шихты, что затрудняет ведение доменного процесса и приводит к потере производительности доменной печи. Задача агломерационных фабрик — окусковать пылеватую железную руду, … |
Газоснабжение металлургического завода (стр. 17) … |
Газоснабжение металлургического завода (стр. 18) ло 90%), обладает высокой прочностью и газопроницаемостью, качествами особенно ценными для доменных печей большого объема. Вид газообразного топлива для обогрева коксовых батарей определяют, исходя из газового баланса конкретного завода и имея в … |
Газоснабжение металлургического завода (стр. 19) Мартеновские печи представляют собой плавильные агрегаты (рис. 127), в которых загружаемый чугун освобождается от углерода, фосфора, серы и других вредных примесей и приобретает специфические свойства стали: пластичность, упругость, прочность, … |
Газоснабжение металлургического завода (стр. 20) мартеновского производства. Применение богатого газа, не содержащего серы, безусловно предпочтительнее. Применение холодного коксового газа возможно, но требует частичной самокарбюрации или добавки мазута. |
Газоснабжение металлургического завода (стр. 21) менные аппараты регенеративного типа, принципиально аналогичные соответствующим регенераторам коксовых батарей и мартеновских печей. |
Газоснабжение металлургического завода (стр. 22) генераторов коксовых, мартеновских и других печей в первый период работы отапливаются горючим газом, что обеспечивает нагрев их насадки до 1500° С. После необходимого прогрева огнеупорной насадки воздухонагреватель отключают от газа и переключают на … |
Газоснабжение металлургического завода (стр. 23) уменьшение расхода газа в целом на воздухонагреватели доменных печей и сопровождается колебаниями давления газа в сети газопроводов завода. Расход доменного газа на нагрев воздухонагревателей по мере роста температуры воздуха постоянно … |
Газоснабжение металлургического завода (стр. 24) Снижается, а в отдельных случаях полностью прекращав |
Газоснабжение металлургического завода (стр. 25) В табл. 23 приведены некоторые характеристики различных печей прокатного производства. На рис. 130 показаны нагревательные устройства основных типов. |
Газоснабжение металлургического завода (стр. 26) … |
Газоснабжение металлургического завода (стр. 27) ния часто являются помехой в работе этих нагревательных устройств. |
Газоснабжение металлургического завода (стр. 28) имеют существенное преимущество перед основными, заключающееся в том, что они работают по прерывному графику или имеют резервные агрегаты, позволяющие выводить их в резерв или ремонт. Некоторые из них, например, ТЭЦ, как правило, имеют возможность … |
Газоснабжение металлургического завода (стр. 29) ния в сети газопроводов, приводящие, с одной стороны, к недопустимым возрастаниям давления газа при его избытке, а с другой — также к недопустимым и опасным падениям его давления при недостатке. Все колебания в приходе и расходе газа для обеспечения … |
Газоснабжение металлургического завода (стр. 30) водоотводчиков необходимо предусматривать сброс избытка газа через автоматические сбросные свечи (для доменного газа) и парофлям (для коксового). |
Газоснабжение металлургического завода (стр. 31) дов тепла в годовом разрезе в пределах величин, отражающих условия эксплуатации. Эти нормы для конкретных агрегатов подлежат систематической корректировке в соответствии с изменениями в технологии и технических решениях, накоплением опыта и т. … |
Газоснабжение металлургического завода (стр. 32) … |
Газоснабжение металлургического завода (стр. 33) Продолжение … |
Газоснабжение металлургического завода (стр. 34) | Проектирование нагревательного устройства. Правильный выбор исходных данных при определении и расчете необходимого нагревательного устройства является основой экономической его работы и рационального расхода топлива. Отправными позициями при … |
Газоснабжение металлургического завода (стр. 35) ты и тепловые нагрузки, температурный режим работы и др., во-вторых, наличие топлива в конкретном промышленном районе и параметры газа, использование которого предпочтительно для данного вида производства, с учетом перспективного развития района и … |
Газоснабжение металлургического завода (стр. 36) ляется основной причиной снижения производительности печи, нарушения оптимального режима, и, как правило, сопровождается увеличенными теплопотерями и непроизводительным расходом топлива. |
Газоснабжение металлургического завода (стр. 37) теновского способа производства стали связано с резким сокращением удельного расхода тепла по сталеплавильному переделу металла. В прокатном производстве также следует ожидать изменений в нормах расхода топлива, что связано с увеличением объема … |
Газоснабжение металлургического завода (стр. 38) Следует отметить, что решающим фактором в вопросах экономии топлива, в снижении удельных расходов его на единицу продукции, в улучшении остальных технико-экономических показателей работы агрегата является высокий уровень производства, рост … |
Газоснабжение металлургического завода (стр. 39) Л |
Газоснабжение металлургического завода (стр. 40) … |
Газоснабжение металлургического завода (стр. 41) … |
Газоснабжение металлургического завода (стр. 42) дельного промышленного района. Отдельной строкой в газовом балансе выделяется расход на буферные потребители, характеризующий маневренность ресурсов газа. В зависимости от ресурсов газообразного топлива различают следующие балансы газа: нормальные^ … |
Газоснабжение металлургического завода (стр. 43) статочная и остановки их или крупных потребителей резко меняют структуру газового баланса. Такие периоды, как правило, носят временный характер, для них составляют этапные переходные балансы газа, которыми предусматриваются специальные … |
Газоснабжение металлургического завода (стр. 44) го) в различные этапы строительства завода и необходимая величина поставки природного или другого газа со стороны. Правильное составление перспективных балансов газа исключает в отдельные этапы развития завода дефицитные или_ избыточные режимы … |
Газоснабжение металлургического завода (стр. 45) газа, что обеспечивает возможность маневрирования, во-вторых, в результате оснащения объектов газового хозяйства необходимыми средствами контроля, автоматического регулирования, блокировки и сигнализации и, в-третьих, в результате четкого … |
Газоснабжение металлургического завода (стр. 46) бежно периодически сбрасывают газ в атмосферу, что пока еще не представляется возможным ликвидировать. Все эти утечки газа, а также организованные сбросы его в атмосферу при избыточном балансе являются прямыми потерями топлива и должны … |
Газоснабжение металлургического завода (стр. 47) Рассмотрим методику определения приходной части баланса газа. |
Газоснабжение металлургического завода (стр. 48) намечаемого режима работы доменной печи, вида выплавляемого чугуна и других показателей. Определяемые таким образом исходные данные для расчета должны учитывать фактически достигнутые показатели работы доменных печей в аналогичных условиях. |
Газоснабжение металлургического завода (стр. 49) Анализируя фактический выход коксового газа, замеренный измерительными приборами и полученный расчетом, определяют оптимальность работы коксовых батарей и аппаратуры по извлечению из газа примесей. Потери коксового газа при хорошем состоянии … |
Газоснабжение металлургического завода (стр. 50) Если рассчитанный таким образом выход ферросплавного газа не превышает фактически замеренный измерительными диафрагмами на 15%, то можно считать, что ферросплавная печь, система газоочистки и потребители газа работают достаточно экономично, и потери … |
Источник