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論述鋼鐵企業(yè)燒結(jié)余熱發(fā)電應用
發(fā)布時間：
2017-03-21 12:33
鋼鐵企業(yè)燒結(jié)余熱發(fā)電是一項將燒結(jié)廢氣余熱資源轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏Φ墓?jié)能技術(shù)。該技術(shù)不產(chǎn)生額外的廢氣、廢渣、粉塵和其它有害氣等。文章在闡述其發(fā)電原理、特點基礎上，重點論述了燒結(jié)廢氣余熱發(fā)電中雙壓系統(tǒng)案例，然后得出結(jié)論。
在目前的鋼鐵企業(yè)燒結(jié)工序中能耗量僅次于煉鐵工序，據(jù)不完全統(tǒng)計大概占到鋼鐵企業(yè)總能耗的9%到12%。而國內(nèi)鋼鐵企業(yè)燒結(jié)廢氣余熱回收利用主要有三種方式：第 一種是將余熱鍋爐產(chǎn)生的蒸汽用于驅(qū)動汽輪機組發(fā)電;第二種是直接將廢煙氣經(jīng)過凈化后作為點火爐的助燃空氣或用于預熱混合料;第三種是將廢煙氣通過熱管裝置或余熱鍋爐產(chǎn)生蒸汽，并入全廠蒸汽管網(wǎng)，替代部分燃煤鍋爐。文章將根據(jù)作者實際工作，結(jié)合理論，就第 一種我國的鋼鐵企業(yè)燒結(jié)余熱發(fā)電技術(shù)做一闡述。
據(jù)筆者不完全統(tǒng)計，我國目前已建成的10余套燒結(jié)余熱發(fā)電機組共涉及19臺左右的燒結(jié)機，它的發(fā)電機組總裝機容量達到137MW?？梢赃@樣說，鋼鐵企業(yè)燒結(jié)余熱發(fā)電技術(shù)在國內(nèi)應用已經(jīng)趨于成熟，已經(jīng)具備全面推廣的條件。特別是隨著雙壓技術(shù)的突破，大大提高了余熱回收效率，為鋼鐵企業(yè)燒結(jié)余熱發(fā)電技術(shù)的推廣更加創(chuàng)造了條件。
1、鋼鐵企業(yè)燒結(jié)余熱發(fā)電原理、流程及特點
上文已經(jīng)敘述過，鋼鐵行業(yè)燒結(jié)余熱比較多，它的溫度也會在300～400℃，足以用來進行余熱發(fā)電。在這筆者結(jié)合鋼鐵燒結(jié)冷卻機的余熱分布特點，提出一種改進的余熱發(fā)電系統(tǒng)，單獨利用燒結(jié)礦下落進入冷卻機段的高溫余熱(400～500℃)來加熱(高溫)過熱蒸汽，然后該部分余熱資源和中段中低溫余熱(300～360℃)混合利用，來加熱低溫過熱蒸汽，并產(chǎn)飽和蒸汽，蒸汽推動汽輪機轉(zhuǎn)動，從而帶動發(fā)電機發(fā)電。
它的具體流程是，給水經(jīng)給水泵進入余熱鍋爐，經(jīng)廢氣加熱后，一部分變?yōu)檫^熱蒸汽，進入汽輪機作功發(fā)電。則另一部分經(jīng)余熱鍋爐低溫段加熱后，產(chǎn)生過熱或飽和蒸汽進入汽輪機相應低壓進汽口作功發(fā)電。冷凝水經(jīng)低壓省煤器后由中壓鍋爐給水泵供給低壓汽包，低壓汽包具有自除氧功能，就會實現(xiàn)一個完整的熱力循環(huán)。鋼鐵企業(yè)燒結(jié)余熱發(fā)電流程具體如下所示：
在這它的特點具體體現(xiàn)在燒結(jié)余熱熱源品質(zhì)整體較低，低溫部分占比例大;在燒結(jié)生產(chǎn)中因設備的運行不確定性，短時間停機不可避免，造成燒結(jié)煙氣不連續(xù)性。還有在燒結(jié)過程中，隨著燒結(jié)礦在燒結(jié)機上的燒成情況不同，其煙氣溫度也不同。這是我們要注意的。
2、鋼鐵企業(yè)燒結(jié)余熱發(fā)電技術(shù)現(xiàn)狀
鋼鐵企業(yè)燒結(jié)余熱發(fā)電技術(shù)目前雖然深受鋼鐵企業(yè)的喜愛，但在燒結(jié)環(huán)冷機余熱發(fā)電技術(shù)方面還有一定的技術(shù)難點，這也導致一些企業(yè)對它望而卻步。它的比較突出的技術(shù)難點是發(fā)電系統(tǒng)對主蒸汽的品質(zhì)要求很嚴，而現(xiàn)在的燒結(jié)系統(tǒng)熱力系統(tǒng)非常不穩(wěn)定，廢氣溫度波動范圍在±100℃以上，造成主汽溫度的波動超標，嚴重威脅汽輪機的安全性、穩(wěn)定性和壽命。
再有就是燒結(jié)余熱發(fā)電機組運行效率不高。燒結(jié)余熱發(fā)電機組對煙氣流量及溫度均有一定要求，實際運行中，運行效率受燒結(jié)設備大小、生產(chǎn)工況等多方面影響，余熱回收系統(tǒng)的工作參數(shù)變動，輸出的壓力、溫度、流量隨之變化，導致發(fā)電機組的運行效率不高。
除此之外還有燒結(jié)冷卻機廢氣流量很大，同時它的高溫段和可利用部分中溫段廢氣的平均溫度在330-450℃之間，可利用的余熱資源屬于中低溫余熱，質(zhì)量不高，回收利用難度較大。
3、鋼鐵企業(yè)燒結(jié)余熱發(fā)電技術(shù)雙壓系統(tǒng)案例分享
筆者所在的公司就是采用雙壓系統(tǒng)發(fā)電的，經(jīng)過多年的運行分析知道雙壓系統(tǒng)發(fā)電能力很高，但不可回避的是它的投資大。
在這筆者結(jié)合工作實際，就某鋼鐵企業(yè)燒結(jié)余熱系統(tǒng)采用的雙壓系統(tǒng)方案，談談它的發(fā)電技術(shù)。
3.1高溫交換。將原有1號燒結(jié)冷卻機高溫廢氣引入雙壓壓鍋爐1號通道，產(chǎn)生高壓蒸汽2.35MPa，400℃，同時將原有2號燒結(jié)冷卻機高溫廢氣約350℃引入雙壓鍋爐2號通道，加上1號通道過熱器出口煙氣來預熱高壓蒸汽，并產(chǎn)生低壓蒸汽0.49MPa，280℃，所產(chǎn)生的高壓和低壓蒸汽通過雙壓補汽型純冷凝汽輪機做功發(fā)電。1號、2號被加熱的煙氣在進入余熱鍋爐之前先以簡易擋板式除塵器簡單除塵除塵率50%。
3.2送冷風步驟。雙壓余熱鍋爐出口煙溫降為420℃左右，通過除塵器除塵之后，經(jīng)循環(huán)風機通過擋板門再次進入環(huán)冷機。循環(huán)風機入口前需要再補充15%的冷風進入，以使進入環(huán)冷風的風量能達到原來的數(shù)值。當余熱爐故障時閘板門關(guān)閉，環(huán)冷機需要的冷卻風仍從原1號、2號環(huán)冷風機入口，此時擋板風門可切換到排空，恢復原有狀態(tài)。
4、結(jié)論
通過上文的分析，我們可知雙通道雙壓方案真正實現(xiàn)了低品位能源的高 效梯級利用，使熱量回收大化，解決了余熱發(fā)電機組運行的連續(xù)性差問題。項目還應用了低溫雙壓余熱鍋爐和獨特的燒結(jié)環(huán)冷機密封方法，解決了余熱發(fā)電出力小于設計值、可利用熱量少的問題。
5、未來發(fā)展
工業(yè)余熱發(fā)電屬于節(jié)能環(huán)保領(lǐng)域，受政策和下游需求相關(guān)，未來趨勢穩(wěn)健增長。工業(yè)鍋爐、窯爐運行所產(chǎn)生的余熱余壓利用空間也很巨大，其中余熱余壓發(fā)電成為目前業(yè)界普遍認可的渠道之一。有關(guān)部門也指出到2015年，國內(nèi)工業(yè)鍋爐、窯爐平均運行效率比2010年分別提高5個和2個百分點，電機系統(tǒng)運行效率提高2-3個百分點，新增余熱余壓發(fā)電能力2000萬千瓦。而鋼鐵工業(yè)是我國重點的耗能大戶，總能耗約占全國總能耗量的15%左右。
總之，我國鋼鐵生產(chǎn)工藝流程長，工序多，且主要以高溫冶煉、加工為主，生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量余熱能源，主要來自燒結(jié)機煙氣顯熱、紅焦顯熱、轉(zhuǎn)爐煙氣及加熱爐爐底的余熱回收裝置等，各種余熱資源約占全部生產(chǎn)能耗的68%。鋼鐵行業(yè)余熱發(fā)電將迎來發(fā)展期。
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