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焦炉气,高炉气,转炉气
 
焦炉气,高炉气,转炉气

钢铁生产过程中产生的气体可以提供能源

高度的电力需求以及不断上升的能源成本成为当前钢铁行业的一个巨大挑战, 在钢铁生产过程中产生的”免费的”废气可以做为一种非常有吸引力的能源用来高效发电. 除了经济效益, 利用这些废气做为燃料可以有效降低工业二氧化碳的排放量同时减少化石能源的使用.

钢铁生产过程中产生不同的尾气

钢铁生产过程中一般会产生大量的特殊气体, 在三个不同的工艺阶段, 会产生三种不同气体, 分别是: 焦炉煤气, 高炉煤气和转炉煤气. 这些气体各自的组分差异及低位热值(LHV)如下图所示:

GE颜巴赫为焦炉煤气, 高炉煤气和转炉煤气的利用提供先进的燃气内燃机技术.


焦炉煤气

做为原煤转变为焦炭的一种副产品, 焦炉煤气是由炼焦用煤在缺氧条件下, 炼焦炉中经过高温干馏后产生的. 其主要成分为氢气(50%~60%)和甲烷(15%~30%), 另外还含有少量一氧化碳(10%~20%), 二氧化碳和氮气. 焦炉煤气的热值可以达到5kWh/m3, 可以做为颜巴赫燃气内燃发动机的高效燃料用来发电.

高炉煤气

高炉煤气(BFG)是炼铁过程中产生的副产品, 拥有极低的低位热值(LHV~0.9kWh/m3)和非常有挑战的可燃组分(如一氧化碳和氢气)和惰性组分(如二氧化碳和氮气)的比值. 利用该特殊气体进行发电需要先进的燃气内燃发动机技术. 根据BFG的不同组成, 可能需要与少量焦炉煤气或者天然气混合, 提高在发动机内的燃烧效果. 在某些限制以外, 不添加任何燃料直接利用高炉煤气也是可能的.

GE颜巴赫燃气内燃发动机团队针对在高炉煤气的应用上开发出了相应的产品, 拥有极高的燃料灵活性, 最低限度的混合燃料气体.

转炉煤气

转炉煤气出现在以生铁为原料的炼钢过程中, 转炉炼钢技术可以分为两种不同工艺: 氧气顶吹转炉炼钢法和平炉炼钢法.

在氧气顶吹转炉炼钢工艺中, 生铁与氧气或空气反应和炼制, 降低了碳了比例, 并通过氧化所产生的热量来加热钢水. 目前氧气顶吹转炉炼钢法(LD法)已经成为粗钢生产上使用最多的工艺, 全世界大约有60%的粗钢生产采用.

另一方面, 平炉加热金属所需的热量和氧化杂质元素所需的氧, 都是通过炉渣向金属中传递的, 平炉供热必须依靠外来热源. 最常见的平炉工艺就是电热熔工艺.

LD法和电热熔工艺中产生的转炉煤气一般含65%一氧化碳, 15%二氧化碳, 15%氮气和少量的氢气及甲烷, 可以做为燃气被颜巴赫燃气内燃发动机高效利用.


颜巴赫的理念

钢铁生产过程中产生的各种气体的成分, 热值和燃烧效果都有差异, 这对燃气内燃机的设计提出了相当高的要求. GE颜巴赫针对这种燃料提供了相应的改进型燃气内燃机, 采用这种气体高效地发电同时可以供热, 供钢铁生产企业使用.

总的来说, 焦炉煤气成分稳定, 做为燃气内燃机的燃料非常有利. 但是, 焦炉煤气中氢气含量非常高, 这就意味着其燃烧速度会非常快, 增加了敲缸和回火的危险性. 为了避免这种风险, GE颜巴赫开发了特别的控制系统, 确保稀薄混合气体的安全燃烧, 同时可以根据机组的负荷实时做出调整.

高炉煤气的产生量往往比较大, 但是由于其低位热值很低而且难以燃烧, 所以之前都做为蒸汽锅炉或者蒸汽轮机的燃料使用. GE颜巴赫采用独特的燃烧理念, 开发出了高效, 燃料高灵活度特别针对高炉煤气应用的燃气内燃发动机.

转炉煤气燃烧速度缓慢, 而且其中含有大量的有害气体一氧化碳. GE颜巴赫根据转炉煤气的特性, 开发出了特别的燃烧系统, 提高转炉煤气的使用效率和可靠性, 除此之外, GE颜巴赫可以提供一整套安全处理有害气体(如一氧化碳)的技术.

GE颜巴赫燃气内燃发动机在利用这些气体发电的同时还能带来热量, 热水和高温尾气进入余热锅炉可以产生蒸汽, 供钢铁生产工艺使用, 利用废气产生的电能既可以供钢厂使用, 也可以输入公共电网.

 
     
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