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出版者:中国水利水电出版社

作者:胡志光 胡满银 常爱玲

出品人:

页数:266

译者:

出版时间:2004-1

价格:37.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787508424385

丛书系列:

图书标签:

• 火电除尘
• 除尘技术
• 烟气治理
• 环保工程
• 电力工程
• 大气污染防治
• 工业废气处理
• 脱硫脱硝
• 节能减排
• 环境保护

炼钢冶金的绿色革命：高炉煤气净化与资源化利用技术 书籍简介 本书深入剖析了现代炼钢工业中至关重要的一个环节——高炉煤气的净化、回收与高效资源化利用技术。随着全球对环境保护和可持续发展要求的日益提高，传统的高炉煤气处理模式正面临前所未有的挑战。本书聚焦于如何将高炉生产过程中产生的复杂混合气体转化为清洁能源和高附加值化工原料，是钢铁行业实现“双碳”目标和推行循环经济模式的理论与实践指南。 第一部分：高炉煤气的复杂性与传统处理瓶颈 高炉煤气（Blast Furnace Gas, BFG）是钢铁冶炼过程中伴随生成的一种富含一氧化碳、氢气、甲烷以及大量颗粒物和有害组分（如硫化物、碱金属蒸汽）的混合气体。其成分复杂、热值波动大、杂质含量高，是制约其高效利用的首要因素。 1.1 BFG的组分特性与燃烧挑战 本章首先对BFG的典型组分进行详细的定量分析，包括CO、H₂、N₂、CO₂的比例变化范围，并着重探讨了微量有害组分（如硫化氢、氰化氢、碱金属化合物）对下游设备腐蚀、催化剂中毒的机理。我们详细阐述了传统低热值燃烧方式在锅炉和加热炉中存在的火焰不稳、氮氧化物（NOx）排放高等问题。 1.2 颗粒物去除的技术演进与局限 高炉煤气中含有大量的尘粒，粒径分布复杂。本书系统回顾了从传统的冲击除尘器、文丘里洗涤器到现代化的布袋除尘器、湿式静电除尘器（ESP）的发展历程。重点分析了不同除尘技术在处理不同粒径分布和高湿度工况下的除尘效率、运行能耗以及二次污染（如污泥处理）的局限性。特别指出，对于超细颗粒物（PM2.5级别）的有效捕集，仍是当前湿法净化技术面临的瓶颈。 1.3 硫、碱金属的迁移与危害 硫化物不仅是大气污染物，还会导致耐火材料的侵蚀和金属的氢脆现象。本书运用热力学模型，预测了碱金属（Na、K）在BFG净化流程中的相变行为，解释了它们如何在换热器、燃烧器表面沉积形成坚硬的垢层，严重影响热交换效率和设备可靠性。针对这些挑战，我们提出了基于低温吸附和选择性化学洗涤的预处理方案。 第二部分：高效净化技术：深度脱除与提质增效 现代钢铁厂追求的是“近零排放”和燃料品质的标准化，这要求净化技术必须从“去除杂质”转向“深度纯化”。 2.1 干法净化技术的复兴与优化 干法净化技术因其节水、低能耗的优势，正重新获得关注。本书详细介绍了应用最广泛的布袋除尘技术在处理高温、高湿BFG时的系统设计要点。内容涵盖了滤料的选型（如PPS、P84纤维）、脉冲清灰参数的优化（以减少“漏灰”现象）、以及在线监测系统（如透光率和压差监测）在维持高效率运行中的作用。我们还探讨了电袋复合除尘器在应对复杂工况下的综合效能。 2.2 湿法净化技术的精细化控制 对于含硫和含碱金属较高的煤气，湿法净化仍是不可替代的选择。本书专注于现代高效率的洗涤塔设计，包括： 新型喷嘴系统： 研究了多级雾化喷嘴对提高气液接触面积、确保溶解效率的贡献。 循环水的水质管理： 分析了硫化物、氰化物在循环水中的积累及其对系统腐蚀的影响，提出了化学药剂调节和膜分离技术在水处理中的应用。 塔内气流动力学模拟（CFD）： 利用计算流体力学分析，优化填料层和喷淋层的气流分布，避免“沟流”现象，确保最大化的传质效率。 2.3 脱硫技术的集成方案 针对BFG的脱硫，本书对比了干法、半干法和湿法脱硫的适用性。重点解析了温和条件下的化学吸收法（如使用少量碱性溶液捕集H₂S），并介绍了直接在燃烧过程中利用炉渣或特定添加剂进行固相脱硫的新思路，以期在净化流程中实现一体化处理。 第三部分：高炉煤气的资源化利用与能源梯级开发 BFG的真正价值在于其高含量的CO和H₂，是潜在的合成气（Syngas）来源。本书的核心部分在于阐述如何将净化后的BFG接入更高级别的能源和化工体系。 3.1 替代燃料：提高热值与清洁燃烧 为应对低热值问题，本书介绍了煤气提浓技术。核心内容是利用膜分离技术（如聚合物膜或沸石分子筛） 选择性地分离CO₂，从而提高剩余气体的CO/H₂浓度和热值。此外，还深入探讨了BFG与天然气、焦炉煤气进行优化掺烧的燃烧模型，确保在提高系统热效率的同时，满足超低排放标准（尤其是对NOx的控制）。 3.2 合成气制备与化工应用 将BFG转化为高价值化工产品是未来钢铁工业的重要方向。本书详细论述了： 蒸汽重整/干-蒸汽氧化（SMR/DSR）： 在催化剂的作用下，BFG中的CO和H₂与蒸汽反应，制备高纯度的合成气（CO/H₂比例可调）。分析了镍基、贵金属催化剂对温度和压力变化的响应。 甲醇、二甲醚（DME）合成： 这是BFG资源化利用的明星路径。我们提供了从BFG到合成甲醇的工艺流程图，重点讨论了净化对催化剂寿命的决定性影响，以及反应器的热点控制技术。 费托合成（Fischer-Tropsch Synthesis）： 探讨利用BFG作为碳源和氢源，通过费托反应合成液体燃料（如合成柴油）的技术前沿和经济性评估。 3.3 碳捕集、利用与封存（CCUS）的集成 鉴于BFG中含有约20%的CO₂，将其作为CCUS的初始源具有天然优势。本书对比了胺吸收法、低温甲醇洗涤法和膜分离法在处理BFG中CO₂时的能耗和捕集效率。尤其关注了化学转化利用（CCU），即利用捕集的CO₂与BFG中的H₂（通过电解水制氢或蒸汽重整获得）进行反应，合成碳酸二甲酯（DMC）或尿素等产品，从而构建闭环的碳循环体系。 第四部分：数字化与智能运维 实现高炉煤气的稳定、高效处理，离不开先进的监测与控制手段。 4.1 在线监测与过程分析技术（PAT） 详细介绍了激光气体分析仪、傅里叶变换红外光谱（FTIR）等技术在BFG组分实时监测中的应用。重点阐述了如何通过PAT系统对除尘效率、脱硫速率进行闭环控制，从而避免因进气波动导致的设备负荷冲击。 4.2 预测性维护与数字孪生 引入了工业物联网（IIoT）的概念，将净化设备（如风机、换热器、洗涤塔）的运行数据接入云端平台。通过建立关键设备的数字孪生模型，实现对腐蚀速率、换热效率衰减的早期预警，确保维护工作从被动响应转变为主动预防，最大化设备的非计划停运时间。 本书结合国内外大型钢铁企业的工程案例，提供了详尽的流程图、设备选型参数和经济性分析模型，旨在为钢铁行业的技术人员、研究学者及工程管理者提供一套全面、前沿且实用的高炉煤气处理与资源化利用的集成解决方案。

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