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鋼廠廢氣發(fā)電解決方案
日益提高的能源成本和電力需求是鋼鐵行業(yè)面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。鋼鐵生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的廢氣可成為發(fā)電的有效資源。利用鋼廠廢氣發(fā)電不僅產(chǎn)生了經(jīng)濟(jì)效益，更可以減少溫室氣體的排放，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。
GE擁有系列的鋼鐵企業(yè)廢氣發(fā)電解決方案，可以使用高爐煤氣，焦?fàn)t煤氣，轉(zhuǎn)爐煤氣以及熔融還原爐煤氣（如COREX）等，并可以實(shí)現(xiàn)熱電聯(lián)產(chǎn)。
顏巴赫燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)在鋼鐵行業(yè)的應(yīng)用
鋼鐵生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的氣體
可以提供能源高度的電力需求以及不斷上升的能源成本成為當(dāng)前鋼鐵行業(yè)的一個(gè)巨大挑戰(zhàn)，在鋼鐵生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的“免費(fèi)的”廢氣可以作為一種非常有吸引力的能源用來(lái)高效發(fā)電。除了經(jīng)濟(jì)效益，利用這些廢氣作為燃料可以有效降低工業(yè)二氧化碳的排放量同時(shí)減少化石能源的使用。鋼鐵生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生不同的尾氣鋼鐵生產(chǎn)過(guò)程中一般會(huì)產(chǎn)生大量的特殊氣體，在三個(gè)不同的工藝階段，會(huì)產(chǎn)生三種不同氣體，分別是：焦?fàn)t煤氣、高爐煤氣和轉(zhuǎn)爐煤氣。這些氣體各自的組分差異及低位熱值（LHV）如下圖所示：
GE顏巴赫為焦?fàn)t煤氣、高爐煤氣和轉(zhuǎn)爐煤氣的利用提供先進(jìn)的燃?xì)鈨?nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)。
焦?fàn)t煤氣
作為原煤轉(zhuǎn)變?yōu)榻固康囊环N副產(chǎn)品，焦?fàn)t煤氣是由煉焦用煤在缺氧條件下，煉焦?fàn)t中經(jīng)過(guò)高溫干餾后產(chǎn)生的。其主要成分為氫氣（50%~60%）和甲烷（15%~30%），另外還含有少量的（10%~20%）一氧化碳、二氧化碳和氮?dú)狻＝範(fàn)t煤氣的熱值可,以達(dá)到5 kWh/m3 N，可以作為顏巴赫燃?xì)鈨?nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的高效燃料用來(lái)發(fā)電。
高爐煤氣
高爐煤氣（BFG）是煉鐵過(guò)程中產(chǎn)生的副產(chǎn)品，擁有極低的低位熱值（LHV~0.7 kWh/m3N）和非常有挑戰(zhàn)的可燃組分（如一氧化碳和氫氣）和惰性組分（如二氧化碳和氮?dú)猓┑谋戎怠＠迷撎厥鈿怏w進(jìn)行發(fā)電需要先進(jìn)的燃?xì)鈨?nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)。根據(jù)BFG的不同組成，可能需要與少量焦?fàn)t煤氣或者天然氣混合，提高在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的燃燒效果。在某些限制以外，不添加任何燃料直接利用高爐煤氣也是可能的。GE顏巴赫燃?xì)鈨?nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)團(tuán)隊(duì)針對(duì)在高爐煤氣的應(yīng)用上開(kāi)發(fā)出了相應(yīng)的產(chǎn)品，擁有極高的燃料靈活性，最低限度的混合燃料氣體。
轉(zhuǎn)爐煤氣
轉(zhuǎn)爐煤氣出現(xiàn)在以生鐵為原料的煉鋼過(guò)程中。轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)可以分為兩種不同工藝：氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼法和平爐煉鋼法。在氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝中，生鐵與氧氣或空氣反應(yīng)和煉制，降低了碳的比例，并通過(guò)氧化所產(chǎn)生的熱量來(lái)加熱鋼水。目前氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼法（LD法）已經(jīng)成為粗鋼生產(chǎn)上使用最多的工藝，全世界大約有60%的粗鋼生產(chǎn)采用。另一方面，平爐加熱金屬所需的熱量和氧化雜質(zhì)元素所需的氧，都是通過(guò)爐渣向金屬中傳遞的，平爐供熱必須依靠外來(lái)熱源。最常見(jiàn)的平爐工藝就是電熱熔工藝。LD法和電熱熔工藝中產(chǎn)生的轉(zhuǎn)爐煤氣中一般含65%一氧化碳、15%二氧化碳、15%氮?dú)夂蜕倭康臍錃饧凹淄椋梢宰鳛槿細(xì)獗活伆秃杖細(xì)鈨?nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)高效利用。
顏巴赫的理念
鋼鐵生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的各種氣體的成分、熱值和燃燒效果都有差異，這對(duì)燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)的設(shè)計(jì)提出了相當(dāng)高的要求。GE顏巴赫針對(duì)這種燃料提供了相應(yīng)的改進(jìn)型燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)，采用這種氣體高效地發(fā)電同時(shí)可以供熱，供鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)使用。總的來(lái)說(shuō)，焦?fàn)t煤氣成分穩(wěn)定，作為燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)的燃料非常有利。但是，焦?fàn)t煤氣中氫氣含量非常高，這就意味著其燃燒速度會(huì)非常快，增加了敲缸和回火的危險(xiǎn)性。為了避免這種風(fēng)險(xiǎn)，GE顏巴赫開(kāi)發(fā)了特別的控制系統(tǒng)，確保稀薄混合氣體的安全燃燒，同時(shí)可以根據(jù)機(jī)組的負(fù)荷及時(shí)作出調(diào)整。高爐煤氣的產(chǎn)生量往往比較大，但是由于其低位熱值很低而且難以燃燒，所以之前都作為蒸汽鍋爐或者蒸汽輪機(jī)的燃料來(lái)使用。
GE顏巴赫采用獨(dú)特的燃燒理念，開(kāi)發(fā)出了高效、燃料高靈活度的特別針對(duì)高爐煤氣應(yīng)用的燃?xì)鈨?nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)。轉(zhuǎn)爐煤氣燃燒速度緩慢。而且其中含有大量的有害氣體一氧化碳。GE顏巴赫根據(jù)轉(zhuǎn)爐煤氣的特性，開(kāi)發(fā)出了特別的燃燒系統(tǒng)，提高轉(zhuǎn)爐煤氣的使用效率和可靠性。除此之外，GE顏巴赫可以提供一整套安全處理有害氣體（如一氧化碳）的技術(shù)。GE顏巴赫燃?xì)鈨?nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)在利用這些氣體發(fā)電的的同時(shí)還能帶來(lái)熱量，熱水和高溫尾氣進(jìn)入余熱鍋爐可以產(chǎn)生蒸汽，供鋼鐵生產(chǎn)工藝使用。利用廢氣產(chǎn)生的電能既可以供鋼廠使用，也可以輸入公共電網(wǎng)。利用轉(zhuǎn)爐煤氣的發(fā)電效率可以達(dá)到37%，利用焦?fàn)t煤氣發(fā)電效率甚至可以更高。
優(yōu)勢(shì)
- 獨(dú)立穩(wěn)定的電力供應(yīng)
- 降低能源成本，高穩(wěn)定性及可預(yù)見(jiàn)性
- 經(jīng)濟(jì)高效的熱電聯(lián)供應(yīng)用
- 和其他發(fā)電設(shè)備（如蒸汽或者燃?xì)廨啓C(jī)）相比，發(fā)電效率更高
最合適的電力輸出范圍可從幾百千瓦至20～30兆瓦
- 進(jìn)氣壓力要求相對(duì)較低
- 在處理廢氣的同時(shí)提供電能和熱能
- 替代常規(guī)燃料
- 降低溫室氣體排放，有利環(huán)境
關(guān)鍵數(shù)據(jù)
平均每生產(chǎn)一噸焦炭，大約要產(chǎn)生470立方米焦?fàn)t煤氣。這其中的60%氣體需要供生產(chǎn)中的其他工藝使用，余下的部分氣體可以被顏巴赫燃?xì)鈨?nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)利用，發(fā)出將近400 kWh的電力。采用LD法（氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼法）生產(chǎn)每噸鋼可以產(chǎn)生近50立方米轉(zhuǎn)爐煤氣，這部分氣體可以被顏巴赫燃?xì)鈨?nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)利用，產(chǎn)出大約50 kWh電力。采用高爐每生產(chǎn)一噸鐵可以產(chǎn)生近1000立方米高爐煤氣，顏巴赫燃?xì)鈨?nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)可以利用這部分氣體，產(chǎn)生近180 kWh電能。
我們的實(shí)力
GE顏巴赫燃?xì)鈨?nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)為鋼鐵生產(chǎn)行業(yè)提供高效的利用各種廢氣轉(zhuǎn)化為能源的完美解決方案。GE顏巴赫燃?xì)鈨?nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)在焦?fàn)t煤氣上的第一例商業(yè)應(yīng)用始于1995年，第一例LD法轉(zhuǎn)爐煤氣的應(yīng)用始于2004年，在這些案例的基礎(chǔ)上GE顏巴赫做了大量研究。到目前為止，已經(jīng)有超過(guò)30臺(tái)GE顏巴赫燃?xì)鈨?nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)在焦?fàn)t煤氣或者LD法轉(zhuǎn)爐煤氣領(lǐng)域應(yīng)用。這些機(jī)組的總累計(jì)運(yùn)行時(shí)間已經(jīng)超過(guò)100萬(wàn)小時(shí)。除此之外，與采用天然氣發(fā)電相比，利用這些“免費(fèi)的”廢氣發(fā)電，至今累計(jì)減少二氧化碳排放量達(dá)到200萬(wàn)噸。GE顏巴赫基于模擬高爐煤氣環(huán)境做的廣泛?jiǎn)胃诇y(cè)試并在現(xiàn)場(chǎng)做了長(zhǎng)期驗(yàn)證，開(kāi)發(fā)出了高效、燃料高靈活度的特別針對(duì)高爐煤氣應(yīng)用的燃?xì)鈙內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)。
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