钢铁厂煤气系统分析及富余煤气再资源化研究

摘要

本文全面回顾了我国钢铁企业煤气系统的发展，分析了钢铁企业煤气的发生、使用、回收及利用领域的变迁，其副产焦炉煤气、高炉煤气和转炉煤气由不足到富余的所经历的历程。依据对钢铁企业煤气系统现状的分析，预测未来煤气富余的情况，提出煤气再资源化的重要性。 介绍了在钢铁企业煤气再资源化领域的现有技术及其发展的情况。提出综合效益明显的煤气再资源化方式，通过理论和实例分析相结合，提出钢铁企业煤气再资源化的方向。 论文对我国27家钢铁联合企业2002年相关数据进行了分析，并结合我国2005年、2010年、2015年和2020年钢产量、铁钢比和转炉钢比的预测结果，对我国钢铁联合企业未来煤气富余的情况进行了预测。计算表明：2005年吨钢焦炉煤气的富余量为205.2m3/t钢，高炉煤气为39.21m3/t钢，转炉煤气为10.95m3/t钢；年总富余的热量为52.3万太焦，折合人民币82.3亿元。分析了煤气富余的趋势，提出煤气再资源化的必要性。 针对煤气富余情况，本文综合阐述了钢铁联合企业煤气再资源化的不同方案，包括富余煤气发电、焦炉煤气生产直接还原铁、焦炉煤气变压吸附制氢气、煤气生产甲醇，以及煤气的其他再资源化方式等。对这几种方案目前的发展状况、方案实施的可行性、生产工艺流程、以及环境效益和社会效益进行了分析。分析认为：通过煤气的再资源化，钢铁企业能够充分利用本身的副产煤气，增加企业经济效益，降低对自然资源的需求，削减钢铁联合企业废气的排放，改善企业对周边环境的影响。 本文以莱钢为例，在分析莱钢2003年煤气回收和利用状况的基础上，预测莱钢2005年剩余煤气的总热量为7275太焦，并对煤气的使用和分配进行了优化，将煤气再资源化的方式应用于该钢铁企业。通过分析认为：莱钢应该采取煤气生产甲醇和煤气发电作为煤气的再资源化方式，通过煤气的再资源化莱钢每年可以增加利润7.91亿元。

目录

文摘

英文文摘

第一章文献综述

1.1我国钢铁工业的能源问题

1.2我国钢铁工业煤气回收利用的关键技术

1.3钢铁企业煤气系统的发展

1.4煤气再资源化的方法及进展

1.5论文研究的内容

第二章钢铁联合企业煤气系统供需现状及分析

2.1钢铁联合企业煤气系统的供需现状

2.1.1焦炉煤气供需的现状

2.1.2高炉煤气供需的现状

2.1.3转炉煤气供需的现状

2.2对钢铁联合企业煤气现状的分析

2.2.1钢产量的增加造成煤气产量增加

2.2.2钢铁工业的节能技术的推广应用使煤气消耗量下降

2.2.3环境保护法律法规的出台使煤气回收量增加

2.3煤气供需关系的预测

2.3.1煤气供需关系的预测方法

2.3.2吨钢焦炉煤气供需关系的预测

2.3.3吨钢高炉煤气供需关系的预测

2.3.4吨钢转炉煤气供需关系的预测

2.4煤气再资源化的必要性

第三章钢铁联合企业富余煤气的再资源化方式

3.1煤气用于发电

3.1.1利用煤气化学燃烧热能发电

3.1.2利用煤气燃烧的体积膨胀能发电

3.2焦炉煤气用于生产直接还原铁

3.2.1直接还原铁及其市场分析

3.2.2焦炉煤气生产直接还原铁的优势

3.2.3焦炉煤气生产直接还原铁的生产工艺

3.3从焦炉煤气中回收高纯氢气

3.3.1氢气的应用及变压吸附制氢的发展现状

3.3.2焦炉煤气变压吸附制氢的原理及工艺

3.4煤气合成甲醇

3.4.1甲醇的应用及利用煤气生产甲醇的必要性

3.4.2焦炉煤气制甲醇的可行性分析

3.4.3焦炉煤气生产甲醇的工艺流程

3.4.4焦炉煤气与高炉煤气混合制甲醇合成气

3.5剩余煤气的其他再资源化方式

3.5.1焦炉煤气的其他再资源化方式

3.5.2高炉煤气的其他再资源化方式

3.5.3转炉煤气的再资源化方式

第四章莱钢煤气系统合理利用方案及情景分析

4.1莱钢煤气资源及其利用现状

4.2莱钢2005年煤气状况预测及分析

4.3莱钢煤气系统综合利用及再资源化方案

4.3.1利用莱钢富余煤气合成甲醇

4.3.2莱钢富余煤气用于发电

4.3.3再资源化后莱钢煤气系统的供需状况

4.3.4莱钢煤气再资源化后煤气生产用户的优化方案

4.4莱钢煤气再资源化后效益分析

第五章结论

参考文献

致 谢

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附表