南钢富余煤气合成甲醇_电力多联产循环经济利用.docxVIP

文章编号：1002-1779（2009）03-0018-04南钢富余煤气合成甲醇—电力多联产循环经济利用□廖东海1飞1熊源泉2钟文琪2刘摘要：为实现南钢联富余煤气的循环经济利用，提出了合理可行的甲醇—电力多联产系统方案，得出在资源上和经济上可行的结论。甲醇—电力联产项目的实施，能产出低成本高附加值的甲醇产品，提高企业的经济效益，大量减少CO2的排放，实现污染的最小化；合成甲醇后的富余煤气发电，不仅为炉内燃烧组织带来极大便利，还将大大减少炉内因氢气直接燃烧带来大量蒸汽潜热被烟气带走而造成的能量损失和锅炉尾部烟道因蒸汽分压过高而结露的问题。钢铁企业富余煤气合成甲醇—电力多联产循环经济利用，对实现资源综合利用、降低能耗、环境保护的一体化具有重要意义，其经济效益和社会效益显著。关键词：钢铁；煤气；甲醇；电力；多联产中图分类号：TF-9文献标识码：A一、引言冶金工业在生产钢铁产品的同时也产生大量煤气。作为副产品，煤气是钢铁企业中最重要的二次能源，约占企业总能耗的30%~40%[1]。如何搞好钢铁企业富余煤气的回收利用，提高煤气回收利用率，减少放散，降低能耗，防止污染，变废为宝，发展循环经济，是摆在各钢铁企业面前的一个现实课题。工业发达国家钢铁企业副产煤气的2/3在本企业的各工序中使用，1/3用于发电，其电量可供本企业用量的1/2左右。巴西CompanhiaSidervrgicaTubarao钢铁厂直接将高炉煤气和焦炉煤气的混合气体送往锅炉燃烧，产生蒸汽用于发电和供给生产工艺用汽[2]。目前，我国的钢铁冶金副产煤气主要作为低价值的燃料气使用，剩余的部分采用火炬的形式燃烧放散到大气中，不仅浪费了宝贵的氢气和一氧化碳等资源，而且增加了二氧化碳排放量。南钢富余煤气主要用于民用和发电，同时还有少量的放散现象，富余煤气作为燃料在燃烧过程中存在热效率低、温室气体排放等问题。钢铁企业副产煤气主要有高炉煤气、焦炉煤气和转炉煤气，其主要成分是氢气、一氧化碳、甲烷，是很好的化工原料。我国化工行业（原化工部第二设计研究院）已经掌握了以焦炉煤气为主体，合成甲醇的技术和设计工厂的能力。多联产系统在世界范围内才刚刚兴起，清华大学倪维斗[3]等人对以煤气化为核心的各种可能的甲醇—电力多联产系统进行了设计和模拟，并对甲醇—电力多联产系统进行了初步分析。王海风[4]等人利用钢铁企业副产焦炉煤气提纯制氢，得到了低成本、高附加值的氢气。宁平[2，5]等人对钢铁企业富余煤气合成甲醇与二甲醚进行过研究，得出在工艺和经济上可行的结论。甲醇不仅是用途十分广泛的基本有机化工原料，而且是一种洁净燃料。富余煤气无论是提纯制氢，还是作为合成甲醇的原料气，提出氢气或一氧化碳后，如果直接放散势必造成能源浪费和环境污染。为进一步提高南钢联富余煤气的利用率，提出合成甲醇—电力多联产方案回收利用富余煤气。二、南钢富余煤气资源及利用现状钢铁工业是一个能耗较高的行业，目前国内钢铁行业总能耗占全国总能耗的10%以上[5]。钢铁工业消耗的主要能源煤炭，其能量39.8%以钢铁冶炼过程中产生的高炉煤气、转炉煤气、焦炉煤气形式存在。2006年南钢富余煤气用于发电的焦炉煤气为11063.9万m3/a，占总焦炉煤气的14.7%；高炉煤气为186776.7万m3/a，占总高炉煤气的25.1%；转炉煤气为14678.4万m3/a，基本全部用于发电。从南钢“十一五”循环经济规划煤气平衡，南钢“十一五”后剩余焦炉煤气为12763万m3/a，高炉煤气为242494万m3/a，转炉煤气为47800万m3/a。目前，南钢富裕煤气全部用于热电、二热电和5万机-18-冶金经济与管理组发电，从南钢能源中心提供的2台5万发电机组技术指标来看，2台5万发电机组的热利用效率为31%。南钢2006年度自产电量为78317万kWh，实际发电利用率仅为70%左右。三、南钢富余煤气综合利用方案1999年美国提出Vision21计划，明确指出：任何现有的能源利用技术，都不能单独满足21世纪前几十年内对能源效率、环境保护、能源成本3方面的要求，能源、资源、环境一体化已经成为现代世界各国发展的总趋势[6]。煤气中焦炉煤气含氢量高，是制甲醇的优质原料[7]。转炉煤气含一氧化碳量最高，经过提纯后可作为碳化工的优质原料。如果将富余煤气直接排空或作为燃料燃烧非常不经济，也不科学。焦炉煤气、转炉煤气经净化处理，可用来合成甲醇。与直接利用煤、重油、天然气为原料合成甲醇相比，节省了原料，使资源得到更为有效的利用，大幅度减少了污染排放，减少了制取合成气体的中间步骤及设备，在一定程度上更为方便、有利。由于目前的氢气和一氧化碳的提纯技术与工艺均无法达到100%的提纯效率，其解析气中必然存在一定量的氢气和一氧化碳，如果直接排放，必然带来排放污染和能源损失，鉴于目前南钢发电机组建设