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高炉煤气综合利用比较分析
发布日期:2015-02-07    作者:郭向锋,王新亭,卫玉侠    
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高炉煤气综合利用比较分析

郭向锋,王新亭,卫玉侠

摘要:钢铁企业在炼铁过程中产生的高炉煤气主要应用于发电、高炉煤气制甲醇、高炉煤气制合成氨等。本文主要对高炉煤气在各领域中的利用情况进行经济和环境方面的综合比较分析。

关键词:高炉煤气;发电;甲醇;合成氨

钢铁企业在炼铁过程中,会产生大量的副产品高炉煤气。一般情况下,高炉煤气通过TRT发电后,除热风炉自用外,还有55%的富余高炉煤气。高炉煤气是多种气体的混合气体,气体成分主要有N2、CO2、CO、H2、CH4等。高炉煤气气体组分中可燃气体主要为CO,所含不参与燃烧的惰性气体较多,单位气体的热值低一般小于4MJ/Nm3,为极低热值气体,能量利用效率低。

目前,高炉煤气可应用的领域主要有:高炉煤气发电、高炉煤气制甲醇、高炉煤气制合成氨等。下面就高炉煤气在各领域的利用情况进行经济和环境方面的综合比较分析。

1 高炉煤气发电

煤气-蒸汽联合循环发电工程(简称CCPP)是利用回收的高炉煤气为能源发电,从而实现合理利用资源,起到能源优化,减少环境污染的作用。

CCPP一般由高炉煤气供给系统、燃气轮机系统、余热锅炉系统、蒸汽轮机系统和发电机组系统组成。主要设备有空气压缩机、高炉煤气压缩机、空气预热器、煤气预热器、燃气轮机、余热锅炉、发电机和励磁机等。CCPP工艺流程为:经除尘加压的高炉煤气与加压的空气混合后进入燃烧室并燃烧,所产生的高温、高压燃气进入燃气透平机组膨胀作功,燃气轮机通过减速齿轮传递到汽轮发电机组发电;燃气轮机作功后的排气进入余热锅炉,产生蒸汽后进入蒸汽轮机作功,带动发电机组发电,这就组成煤气-蒸汽联合循环发电系统。

高炉煤气用于发电,内燃机发电装置是热效率较高的高炉煤气发电装置,目前已运行的高炉煤气内燃机发电装置,约5~6Nm3高炉气发一度电。

按每5 Nm3高炉气发一度电,下网电价每度电0.6元计算:

每Nm3高炉气可实现的产值为:0.12元。

2 高炉煤气制甲醇

高炉煤气制甲醇,目前还没有完全以高炉煤气为原料生产甲醇的工业化的装置,但钢铁联合企业有类似的以高炉煤气、转炉煤气、焦炉煤气为原料,进行原料的分离、净化处理、综合配比后实现合成甲醇的工业化装置。

2.1高炉煤气生产甲醇基本原理:

高炉煤气经变压吸附提取CO后,对产品CO进行部分变换、净化达到甲醇合成气技术指标后,合成甲醇。

2.2按此工艺路线进行项目的单位产值估算

2.2.1技术指标:

吨甲醇消耗(CO+H2)量2300Nm3/h,(CO+H2)≥95%。

2.2.2相对于高炉煤气发电,高炉煤气制甲醇可实现的产值计算:

考虑到高炉煤气发电装置本身不产生电耗,因此计算产值时不计入甲醇生产过程中的电耗成本。

表1高炉煤气制甲醇每Nm3高炉煤气实现的产值计算

 

项目

耗高炉煤气

CO收率

耗(CO+H2)

耗电

甲醇

价格

吨甲醇产值