钢铁企业能源管理体系及节能技术综述

《一》钢铁企业能源管理系统(EMS)简介 1、概述 能源管理系统是钢铁企业信息系统的重要组成部分。 它在能源数据的采集、处理、分析、加工,实现能源设备、能源绩效、能源规划、能源稳定、能源预测等方面发挥着重要作用。 角色。 能源介质种类主要有:高炉煤气(BFG)、焦炉煤气(COG)、转炉煤气(LDG)、氧气(O2)、氮气(N2)、氩气(Ar)、压缩空气(Air)、蒸汽、氢气(H2)、生活用水、工业清水、工业浊水、浓盐水、软化水、软化水、电力等。能源介质信息包括:压力、流量、温度、燃气热值、供水水质(水)质量)、阀门启闭、调节阀门开度、开关信号、动力设备运行状态、主要生产线设备运行状态等。环保信息包括:环保设备运行状态、主要污染物浓度和流量对外排水中,主要废气排放点对外废气中烟(粉)尘、SO2、NOx、CO2等污染因子的浓度和流量、污染排放总量、空气质量指标、厂界噪声、 2、系统架构 典型的能源系统架构包括能源调度管理中心、通信网络、远程数据采集单元等三级物理结构,如下图所示: 系统结构代表了预期的数据流 3.系统功能EMS监控部分分为4个子系统,即动力系统、动力系统、水系统和环保系统。 动力系统包括燃气系统、蒸汽系统、氧、氮、氩系统,水系统包括化学水、工业水和生活水。

 

1)数据实时采集和监控通过建立可靠的数据采集系统(SCADA系统),对能源流数据(如电流、电压、压力、温度、流量、环境数据等)、设备状态(如开度、停止度、阀门开度、报警信号等); 提供过程监控、运行控制、实时调节等画面、过程曲线及信息显示等辅助界面、大屏幕等,完成能源设备状态、潮流的监控功能; 提供过程控制和实时调整、参数设置窗口等实现操控功能; 并将信息存档。 2)基础数据管理包括媒体参数管理、保护单元管理、计量设备管理、测点消耗关系、用户权限设置以及其他需要手动录入的参数管理界面。 3)能源管理功能对采集到的数据进行汇总、分析和整理,结合生产计划和维护计划的数据,实现基本的能源管理功能,包括能源绩效分析管理、能源计划管理、运行支持管理、能源质量管理、能源管理、稳定管理等。 4)环境监测功能,监测环保设备的运行状态,对水、烟气等污染源排放进行监测、分析和控制。 《2》节能技术涉及钢铁企业主要工序→焦化工艺(焦炭干熄焦技术、焦炉煤气脱硫净化技术)→烧结球团工艺(烧结余热回收利用技术、球团余热回收技术、烧结烟气湿法/干法脱硫技术)→炼铁工艺(高炉煤气余热余压发电技术TRT、高炉热风炉双预热技术、高炉煤气蒸汽驱动鼓风技术、高炉煤气干法布袋除尘技术、高炉渣利用技术)→炼钢工艺(转炉“负能量”炼钢技术、转炉烟气高效利用技术、转炉烟气干法除尘技术、电炉烟气余热回收除尘技术)→轧钢工艺(加热炉蓄热式燃烧技术)综合节能技术(能源管理与优化控制技术、燃气-蒸汽联合发电技术、全燃高炉燃气锅炉发电技术)“三”钢铁节能与减排相关技术结合公司当前节能环保方向(余热回收和发电的主营业务)总结了以下11项节能技术: 1、干熄焦技术(焦炭显热、焦炉煤气余热) 2、燃烧余热 余热利用有两种方式:第一种是热利用,即利用余热来支持燃烧、预热、干燥、加热、加热等。

(1)用作点火炉助燃空气:冷却器废气经除尘后,输送至点火炉风道,节省点火燃料; (2)烧结混合物的预热:在点火炉前设置预热炉和冷却器。 废气由鼓风机送入预热炉对混合气进行预热,提高混合气温度,降低固体燃料消耗; (3)热风烧结:该方法是在烧结机点火后继续使用300~1000℃的热风。 或者热废气为料层提供热量进行烧结; (4)产生蒸汽供采暖采暖:该方式通过余热锅炉产生蒸汽,送至管网供全厂使用。 二是电力利用,即在余热锅炉或其他余热回收装置中以热能作为热源,产生蒸汽并将其转化为电能或机械能,如余热发电。 3、高炉炉顶煤气余压发电技术TRT高炉炉顶煤气余压发电装置(TopGasPressureRecoveryTurbine,简称TRT)是将煤气引入减压阀前的透平膨胀机做功,转换压力能量和热能转化为吸收机械能并驱动发电机发电的能量回收装置。 TRT运行时不需要燃料,不改变原高炉煤气的品质和正常利用,而是回收可观的能量(约占高炉鼓风机所需能量的30%),同时净化煤气,减少噪音小,改善了炉顶压力控制质量,不产生新的污染,发电成本极低。 是典型的高效、节能、环保装置。 4、高炉热风炉双重预热技术。 高炉热风炉双重预热技术是指同时预热高炉煤气和助燃空气的技术。 这不仅会显着提高热风炉的理论燃烧温度,而且有利于增加热风炉的使用寿命。 减少能源消耗。

5、高炉煤气蒸汽驱动鼓风技术 高炉煤气蒸汽驱动鼓风技术主要利用高炉本身产生的丰富煤气,通过锅炉燃烧产生蒸汽。 蒸汽驱动工业汽轮机带动风机向高炉鼓风。 常规蒸汽驱动吹炼技术一般采用中温中压参数的凝汽式汽轮机。 工业汽轮机直接驱动鼓风机运行,实现高炉煤气→蒸汽→冷空气的能量转换。 6、转炉“负能源炼钢”技术 负能源炼钢是指炼钢过程中回收的瓦斯、蒸汽能大于实际炼钢过程中消耗的水、电、风、瓦斯能之和。 实现转炉工艺“负能量炼钢”,一方面要尽力降低炼钢能耗; 另一方面,要加强能量回收,提高再生效率。 提高转炉煤气和转炉烟气余热的回收率和利用率,是实现转炉“负能量炼钢”的重要保障。 7、高炉炉渣显热回收技术 炉渣显热回收方法大致分为两类:一是利用循环空气回收炉渣显热,然后通过蒸汽以蒸汽形式回收炉渣显热。余热锅炉,如风急法; 另一种方法是将高温炉渣注入容器中,在容器周围循环水进行冷却,以蒸汽的形式回收炉渣的显热,如环形床法。 8、转炉烟气高效利用技术烟气能量高效转化和回收利用是转炉工艺能耗实现“负值炼钢”的重要途径。 烟气能量回收主要是将烟气的显热和化学能转化为中低热值转炉煤气、中低压蒸汽并回收利用。 转炉余热锅炉产生的蒸汽可用于饱和蒸汽发电设施,也可用于炼油。

9、电炉烟气余热回收利用除尘技术电炉烟气余热回收形式一般为蒸汽。 回收装置主要有两种:热管余热回收装置和锅炉余热回收装置。 热管余热回收装置具有很大的优点。 10、轧钢加热炉蓄热式燃烧技术蓄热式燃烧技术是一种烟气余热回收技术。 其核心是高温空气燃烧技术,利用高温烟气预热助燃空气或/和燃气。 蓄热式燃烧技术的工作原理是,一组蓄热式燃烧器正常工作时,两台燃烧器不能处于同一工作状态。 当一台燃烧器处于燃烧状态时,燃料通道打开,常温空气(常温燃气)经过热蓄热室被加热成热空气(热燃气)以助燃(助燃); 另一种燃烧器必须在烟道处于蓄热状态时,燃料通道关闭,燃烧产物在引风机的作用下通过燃烧通道到达蓄热体。 蓄热体储存热量后,通过烟道低温从烟囱排出。 一段时间后,换向阀改变方向,两个燃烧器的工作状态互换。 两种工作状态交替,又开始循环。 通过蓄热室,炉膛烟气余热得到回收利用。 具有足够传热能力和容热能力的蓄热室可以充分回收烟气余热,将空气预热到很高的温度。 11、燃气-蒸汽联合循环发电技术燃气-蒸汽联合循环发电技术充分利用钢铁企业低热值高炉煤气,由燃气轮机循环和蒸汽轮机循环组成。 气体的热能不仅利用烟气的工作能力来发电,还利用蒸汽的工作能力来发电,从而最大限度地提高能源利用效率。

该技术将钢铁企业高炉等副产气体经除尘器净化加压后与经空气过滤器净化加压的空气混合,进入燃气轮机燃烧室进行混合燃烧。 高温高压烟气直接在燃气轮机内膨胀做功,​​带动发电。 该机完成燃气轮机的单循环发电。 燃气轮机做功后的高温废气被送至余热锅炉产生高中压蒸汽,然后进入汽轮机做功,驱动发电机组发电,形成燃气-蒸汽联合发电。循环发电系统。 系统中的锅炉和汽轮机均可对外供应蒸汽。 灵活组成热电联产系统。该技术的主要工艺流程图如下: 能源管理系统的“四”效益 a) 完善能源信息的采集、存储、管理,提高能源的有效利用率 b) ) 实现能源介质分散控制和集中管理 c) 提高企业能源治理水平,减少治理环节,优化治理流程,建立客观的能耗评价体系 d) 降本增效,提高劳动生产率 e) 加速系统故障f) 通过优化能源调度和稳定指挥系统,节约能源、改善环境 g) 深化能源数据的挖掘、加工、处理和分析,为能源决策提供依据为“节能转型”奠定基础 附录:节能减排技术/能源循环利用技术/钢铁企业污染治理技术