Использование хвостового газа печей с флюсом

Природный газ, биогаз, газ из органических отходов и газ из угольных шахт являются распространенными газами, которые можно использовать в двигателях внутреннего сгорания, работающих на газе. Кроме того, некоторые промышленные отходящие газы содержат горючие компоненты, такие как водород и монооксид углерода. Отходящий газ из печей с флюсом является одним из промышленных отходящих газов, которые могут поступать в газовый двигатель внутреннего сгорания для выработки электроэнергии. Хотя этот отработанный газ имеет много примесей и низкую теплотворную способность, он может поступать в газовый двигатель внутреннего сгорания для выработки электроэнергии после очистки, чтобы превратить отходы в сокровища, сэкономить энергию и сократить выбросы, а также создать значительные экономические выгоды.

1. Источник хвостового газа из печей с флюсом

А печь с погружной дугой также называется электродуговой печью или печью сопротивления. Он в основном используется для восстановления плавильной руды, углеродистого восстановителя, растворителя и другого сырья и в основном производит ферросилиций, ферромарганец, феррохром, ферровольфрам, кремниймарганцевый сплав и другие ферросплавы. Печи с погруженной дугой в основном делятся на два типа: полузакрытые печи и закрытые печи. Хвостовой газ, образующийся в закрытой топке, содержит больше горючих компонентов и может быть использован для выработки электроэнергии на газовом двигателе внутреннего сгорания.

Отходящие газы (fof), образующиеся в процессе производства ферросплавов в печах с погруженной дугой, в основном состоят из CO и небольшого количества H2, CO2 и т. д. Газообразный монооксид углерода (CO) образуется из-за присутствия углерода в Восстановитель. Если восстановитель содержит летучие углеводороды, будет образовываться водород (H2). В прошлом хвостовые газы печей с флюсом обычно выбрасывались после прямого сжигания, но теперь их можно генерировать с помощью эффективного двигателя внутреннего сгорания, работающего на газе, а тепловую энергию высокотемпературных дымовых газов можно использовать для повышения эффективности. и полное использование энергии.

2. Характеристики горения и трудности использования хвостового газа 2 дуговых печей с флюсом

Теплотворная способность fоф обычно составляет лишь около 1/3 от теплотворной способности природного газа, то есть по сравнению с моделями, работающими на природном газе, с той же выходной мощностью, воздухозаборник генераторных установок fof необходимо увеличить более чем в 3 раза. Антидетонационные свойства фоф также значительно отличаются от свойств природного газа. Его метановое число (МЧ) составляет всего около 60% метанового числа природного газа, а это означает, что этот газ более склонен к детонации в цилиндре двигателя внутреннего сгорания. Поэтому газогенераторной установке необходимо отслеживать появление датчиков детонации для корректировки рабочего состояния агрегата.

С другой стороны, ламинарная скорость пламени (LFS) при сгорании намного выше, чем у природного газа, что связано с долей содержания водорода в газе. Ламинарная скорость пламени — это скорость, при которой протекает реакция окисления на ламинарном фронте, то есть относительная скорость между несгоревшей смесью и фронтом пламени. Согласно данным исследований Массачусетского технологического института, при коэффициенте эквивалентности, равном 2, LFS смеси, состоящей из 5% H₂ и 95% CO составляет около 50 см/с, а LFS смеси, состоящей из 50% H₂ а 50% CO может достигать 160 см/с. Ввиду особых характеристик сгорания топлива fof, система впуска и контрольные параметры двигателей внутреннего сгорания, работающих на газе, нуждаются в специальной конструкции для адаптации к их характеристикам, а также должны соответствовать требованиям по выбросам NOx.

Усовершенствованный диаметр Yanbach Система next xt4 автоматически регулирует настройки при колебаниях качества газа, поэтому она может адаптироваться к сложным условиям эксплуатации. Между тем, технология управления сжиганием обедненной смеси lianox от yanbach может контролировать выбросы NOx в режиме реального времени, чтобы обеспечить постоянное соблюдение строгих требований по защите окружающей среды, так что NOx на выходе из выхлопных газов установки достигает 250-500 мг/нм3, и нет потребность в сложных устройствах доочистки хвостовых газов, таких как SCR. Благодаря новейшей системе управления активами yanbach мой завод может отслеживать, контролировать и прогнозировать рабочее состояние агрегата в режиме реального времени, а также давать перспективные предложения по техническому обслуживанию.

3. Требования к содержанию примесей в газе газовых двигателей внутреннего сгорания.

Состав и объем хвостового газа связаны с рабочими параметрами печи и зависят от таких факторов, как качество сырья, управление печью и рабочее состояние, поэтому они обычно постоянно меняются. Для газовых двигателей внутреннего сгорания очень важно использовать газгольдеры, чтобы уменьшить колебания теплотворной способности и давления газа. При прекращении подачи газа в топку газгольдер может играть и буферную роль.

ФОТ перед поступлением в ДВС нуждается в предварительной подготовке для соответствия требованиям качества газа. Обычно необходимо удалить пыль, лишнюю влагу, смолу, серу и другие вредные примеси. Требования к содержанию серы, аммиака и других компонентов связаны с теплотворной способностью топливного газа, а значение верхнего предела должно определяться в соответствии с фактической теплотворной способностью.

4. Типовой случай выработки электроэнергии на хвостовом газе с 4 печами с погружной дугой

1) Проект по выработке электроэнергии на хвостовом газе плавильной печи с погружной дугой в Южной Африке

В 2012 году крупнейший в ЮАР плавильный завод ильменита принял на вооружение 8 газогенераторных установок yanbach j620 мощностью 1698 кВт каждая и общей мощностью 13,6 МВт. Вырабатываемая электроэнергия включается во внутреннюю сеть компании 11 кВ для частичного удовлетворения потребности электростанции в электроэнергии.

На заводе имеются две закрытые электродуговые печи постоянного тока. Основными компонентами остаточного газа являются 73% Co, 14,5% H2 и небольшое количество CO2. Подсчитано, что проект может ежегодно сокращать выбросы углекислого газа в среднем на 84 432 тонны. Это проект регистрации МЧР Организации Объединенных Наций.

2) Норвежский проект по выработке электроэнергии на ферромарганцевой печи с погружной дугой

Крупнейший производитель ферромарганцевых сплавов в Северной Европе принял на вооружение газовую генераторную установку yanbach j620 для выработки электроэнергии из хвостового газа печи с погруженной дугой с выходной мощностью 1,5 МВт. Основными компонентами хвостового газа являются 65% Co, 5% H2, 8% CO2 и т. д., а низшая теплотворная способность (LHV) составляет около 2,8 кВтч/нм3. Проект будет сдан в эксплуатацию и введен в промышленную эксплуатацию в 2020 году.

Путем рециркуляции хвостового газа из печи с флюсом для комбинированной системы тепло- и электроснабжения (ТЭЦ) снижается потребление электроэнергии электростанцией из энергосистемы и экономится стоимость электроэнергии. Высокотемпературный дымовой газ, образующийся в системе, используется для сушки руды перед плавкой. Целью завода является повышение энергоэффективности станции на 40% за счет использования ТЭЦ. В то же время проект получил сильную поддержку со стороны правительства Норвегии за его выдающийся вклад в защиту окружающей среды, энергосбережение и сокращение выбросов.

5. Перспектива применения

Применение хвостового газа печи с погруженной дугой для выработки электроэнергии позволяет полностью использовать отходящий газ и преобразовывать его в электрическую и тепловую энергию. Это пример энергосбережения, сокращения выбросов и экономики замкнутого цикла в металлургической промышленности. Благодаря утилизации отработанного газа мы можем создать новую ценность, уменьшив выбросы в окружающую среду и сэкономив эксплуатационные расходы предприятия. Янбах имеет богатый опыт в этой области. Его генераторные установки обладают высокой мощностью, высокой эффективностью выработки электроэнергии, коротким циклом ввода в эксплуатацию и хорошей надежностью, что может эффективно помочь пользователям получить значительные преимущества и значительное снижение выбросов углерода. При постоянном совершенствовании требований по охране окружающей среды для металлургической промышленности эффективная утилизация хвостовых газов печей с погруженной дугой будет иметь широкие перспективы развития.