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全球钢铁工业技术绿色发展新趋势

2016-02-08 06:53
吃瓜天狼
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  钢铁企业在严峻的市场形势和愈加沉重的节能环保压力下,一方面,需要重视对现有技术进行升级和改造,以达到节能环保、提高效率的目的;另一方面,钢铁企业也注重开发新的装备技术,研发新的管理控制系统,以迎接资源和环境的挑战。

  1认清钢铁污染来源

  钢铁工业的空气污染物主要来自于生产过程,包括气态物质(如硫氧化物、氮氧化物、二氧化碳和一氧化碳等)、烟灰和烟尘颗粒、重金属、有机污染物等。

  钢铁工业的废水污染物主要包括固体悬浮物、重金属、油脂。废水中的固体悬浮物包括铁氧化物、煤、生物渣、金属碳氧化物和其他固体废弃物。

  炼钢时排放的固体废料是煤的衍生物,主要来自焦炭生产的副产品,如焦炭粉尘、渣、石灰石等。

  2现有技术的升级利用

  2.1余压余热回收利用技术

  钢铁生产过程中过剩的可燃烧气体可以用来发电,常见的有以下几种。

  1)高炉煤气余压透平发电技术(TRT)。TRT技术利用高炉的余热和余压来发电,采用TRT技术每吨铁可发电40千瓦时~60千瓦时。

  2)有机朗肯循环(ORC)和卡林那循环。产生于炼钢和二次冶炼的低品质余热可以用ORC和卡林那循环发电。ORC和卡林那循环的发电效率分别为8.1%和12.8%,两种技术都被认为是商业技术,可用于全球地热和余热发电。

  3)热光伏回收方法(ThermophotovoltaicHeatRecovery,TPV)。炼钢过程产生的热辐射可以通过热光伏方法(TPV)回收,由光电二极管电池吸收热辐射来发电。高炉渣和板坯适用于TPV方法,可以回收约4%的总能量。

  4)干熄焦工艺。熄焦气体中的热能可通过回收蒸汽用于发电来实现再利用。采用干式熄焦装置每吨焦炭可以回收400千克~500千克高压、高温蒸汽,相当于每吨焦炭发电220千瓦时~330千瓦时。采用干熄焦技术,约35%的焦炉总投入能量可以再次利用,不仅节省能源,还减少了二氧化碳的排放量。

  2.2能源技术有效利用

  钢铁生产过程中常见的能源技术的有效利用,主要有以下几种。

  1)焦炉煤气生产甲醇。焦炉煤气约含25vol%的甲烷和60vol%的氢气,采用该技术可减少钢厂甲烷和二氧化碳的排放量。据报道,采用焦炉煤气甲烷生产甲醇的生产转换效率为56.2%~67.2%。

  2)燃料转换。由于焦炭在使用中向环境排放大量的二氧化碳,科技人员努力寻找各种替代材料,其中一个就是生物材料,如木炭、甲烷、氢气、乙醇和甲醇等。通过将生物材料转换成合成天然气(SNG)或生物气体,改进生物材料的热值后入炉,能明显减少二氧化碳的排放量。

  3)直接还原铁生产工艺。直接还原铁厂可以作为高炉生产工艺的补充。与高炉—碱性氧气炉工艺相比,以天然气为基础的直接还原铁—碱性电弧炉炼钢工艺可以减少约40%的二氧化碳排放量。

  4)冷床余热生产热水。可以回收冷床的对流热和辐射热生产热水,热水可以用作热自来水、钢厂取暖,或者销往生活区和热力公司。对流热可以通过热交换器来回收,辐射热通过收集器回收。

  5)热能储存。通过热能储存,热能可以通过火车、汽车和船来运输,正在开发的热能储存技术有:一是吸收技术,热能储存在对热能敏感的液体或固体介质中,储存能力为180千瓦时/吨~400千瓦时/吨。二是潜热储存,该方法是通过相变材料的相变(例如从固体到液体)将热能储存在材料中,储存潜力为80千瓦时/吨~160千瓦时/吨。三是作为化学能储存或采用可逆化学反应,储能为30千瓦时/吨~1000千瓦时/吨。

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