鋼鐵企業(yè)燒結餘熱發電是(shì)一項將燒(shāo)結廢氣餘熱資源轉變為電力(lì)的節能技術。該技(jì)術不產生額外的(de)廢氣、廢渣、粉塵和其它有害氣等。文章在闡(chǎn)述其發電原理、特點基礎上,重(chóng)點論(lùn)述(shù)了燒結(jié)廢氣餘熱發電中雙壓係統案例,最後得出結論。
在目(mù)前的鋼鐵(tiě)企業燒結工序中能耗(hào)量僅次於煉鐵工序,據不完全統計大概占到鋼鐵企業總能耗的9%到12%。而國內鋼鐵企業燒結廢氣餘熱回收(shōu)利用主要有三種方式:第一種是將餘熱鍋爐產生的蒸汽用於驅動汽輪機組(zǔ)發電;第二種是直接將廢煙氣經過淨(jìng)化後作為點火爐的助燃空氣或用於預熱混(hún)合料(liào);第三種是(shì)將廢煙氣通過熱管裝置或餘熱鍋(guō)爐產生蒸汽,並入全(quán)廠蒸汽管網,替(tì)代部分燃煤(méi)鍋爐。文章(zhāng)將根據作(zuò)者(zhě)實際工作,結合理論,就第一種我國(guó)的鋼鐵企業燒結(jié)餘熱發電技術做一闡述。
據筆者(zhě)不完全統計,我國目前已建成的10餘套燒結餘熱(rè)發(fā)電機組共涉及19台左右的燒結機,它的發電機組(zǔ)總裝機容(róng)量達到137MW。可以這樣說,鋼鐵企業燒結餘熱發(fā)電技術在(zài)國內應用已(yǐ)經趨於成熟,已經具(jù)備全麵推廣的條件。特別是隨著雙壓(yā)技術的突破,大大提高(gāo)了餘熱回收效率,為鋼鐵企業燒結餘(yú)熱發電技術的推廣更加創造了條件。
1、鋼鐵企業燒結餘熱發電原理、流程及特點
上文已經敘述過,鋼鐵行業(yè)燒結餘熱比較多,它的溫度也會(huì)在300~400℃,足(zú)以用來進行餘熱發電。在這筆者結合鋼鐵燒結冷卻機的餘(yú)熱分布特點,提出一種改進的(de)餘熱發(fā)電係統,單獨利用燒結礦下落進入冷卻機段的高(gāo)溫餘熱(400~500℃)來加熱(高溫)過熱蒸汽,然後該部分餘熱資源和中段中低溫餘熱(300~360℃)混合(hé)利(lì)用,來加熱低溫過熱蒸汽,並產飽(bǎo)和蒸汽,蒸汽推動汽輪機轉(zhuǎn)動,從而帶動發電機發電。
它的(de)具體流程是,給水經給水泵進入餘熱鍋爐,經廢氣加熱後,一(yī)部(bù)分變為過熱蒸汽,進入汽輪機作功發(fā)電(diàn)。則另一(yī)部分經餘熱鍋爐低溫段加(jiā)熱後,產生過熱或飽(bǎo)和(hé)蒸汽進入汽輪機相應低壓進汽口作功發電。冷凝水經(jīng)低壓省煤器後由中(zhōng)壓鍋爐給水泵供給低壓汽包,低壓汽(qì)包(bāo)具有自除(chú)氧功能,就會實現一個完整的熱(rè)力循環。鋼鐵企業燒結餘熱發電流程具體如下所示:
在(zài)這它的特點具(jù)體體現在燒結餘熱熱源品質整體較低(dī),低(dī)溫部分占比例大;在燒結生產中因設備的運行(háng)不確定性,短時間停機不可避免,造成燒結煙氣(qì)不連續性。還有在燒(shāo)結過程(chéng)中,隨著燒結礦在燒結機上的燒(shāo)成情況(kuàng)不同,其煙氣溫度也不(bú)同。這是我(wǒ)們要注意的。
2、鋼鐵企業燒結餘熱發電技術(shù)現狀
鋼鐵企業燒結餘(yú)熱發(fā)電技(jì)術目前(qián)雖然深受鋼鐵企業的喜愛(ài),但在燒結環冷機餘熱發電技術方麵還有(yǒu)一定的技術難點,這也導(dǎo)致一些企業對它望而卻步。它的比較突出的技術難點是發電係統對主蒸(zhēng)汽的品質要(yào)求(qiú)很嚴,而現在的燒結係統熱力係統(tǒng)非常不穩定,廢(fèi)氣溫度(dù)波動範(fàn)圍在±100℃以上,造成(chéng)主汽(qì)溫度的波動超標,嚴重威脅汽輪機的安全性、穩定(dìng)性和壽(shòu)命。
再(zài)有(yǒu)就是燒結餘熱發電機(jī)組運行效率不高。燒結餘(yú)熱發電(diàn)機組對煙氣流量及溫度均有一定要求,實際(jì)運行中,運行效率受燒結設備大小、生產工況等多方麵影響,餘熱回(huí)收係統的工作參數變動,輸出(chū)的壓力、溫度、流量隨之變化,導致發電機組的(de)運行效率不高。
除此之外還有(yǒu)燒結冷卻機廢氣流量很大,同時它的(de)高溫段和可利(lì)用(yòng)部分中溫段廢氣(qì)的平均溫度在330-450℃之間,可利用的餘熱資源屬於中低溫餘熱,質量不高,回收利用難度較大。
3、鋼鐵企業燒結餘熱發電技術雙壓係統案例分享
筆者所在(zài)的公(gōng)司就是采用雙壓係統發電的,經(jīng)過多年的運行分析知道雙壓係統發(fā)電(diàn)能力很高,但不可回避的是(shì)它(tā)的投資大。
在這筆者結合工作實際,就某鋼鐵企業燒結餘熱係統采用(yòng)的雙壓係(xì)統方案,談談(tán)它的發電(diàn)技(jì)術(shù)。
3.1高溫交換。將(jiāng)原有(yǒu)1號燒結冷卻機高溫廢氣(qì)引入雙壓壓鍋爐1號通道,產生高(gāo)壓蒸汽2.35MPa,400℃,同時(shí)將原有2號燒結冷(lěng)卻機高溫廢氣約(yuē)350℃引入(rù)雙壓鍋爐(lú)2號(hào)通道,加上1號通道過熱(rè)器出口煙氣(qì)來預熱高壓蒸汽,並產(chǎn)生低壓(yā)蒸汽0.49MPa,280℃,所產生的高壓和低壓蒸(zhēng)汽通過雙壓補汽型純冷(lěng)凝汽輪機做功發電。1號(hào)、2號被加熱的煙氣在進入餘(yú)熱(rè)鍋(guō)爐之前先以(yǐ)簡易擋板式除塵器簡單除塵除塵率50%。
3.2送冷風步驟。雙壓餘熱鍋爐出口煙溫(wēn)降為420℃左右,通過(guò)除塵器除塵(chén)之後(hòu),經循(xún)環風機通過擋板門再次進入環冷機。循環風機入口前需要再補充15%的冷風進入,以使進入環冷風的風量能達到原來的數值。當餘熱爐(lú)故障時(shí)閘板門關閉,環冷機需要(yào)的冷卻風(fēng)仍從原1號、2號環冷風機入口(kǒu),此時擋板風(fēng)門可切換到(dào)排空(kōng),恢複原有狀態。
4、結論
通過上(shàng)文的分析,我們可知雙通道(dào)雙壓方案真正實現了低品位(wèi)能源的(de)高(gāo)效梯級利用(yòng),使熱量回收最大化,解決了餘熱發電機組運行的連續性差問題。項目還應用了低溫雙壓餘熱鍋爐和獨特的燒結環冷(lěng)機密封方法(fǎ),解決了餘熱發電出(chū)力小於設(shè)計值、可(kě)利用熱量少的問題(tí)。
5、未來發展
工(gōng)業餘熱發電(diàn)屬於節能環保領域,受(shòu)政策和下遊需求相(xiàng)關,未來趨勢穩健(jiàn)增(zēng)長。工業鍋爐、窯爐運行所產(chǎn)生的餘熱餘壓利用空間也很巨大,其中餘熱餘壓發電成為目前業界普遍認可(kě)的渠(qú)道之一。有關部門也指出到2015年,國內工業鍋爐、窯爐平均運行效率比2010年分別提高5個和2個百分點,電機係統運行效(xiào)率提高(gāo)2-3個百分(fèn)點,新增(zēng)餘熱餘壓發電能力2000萬千瓦。而鋼鐵工業(yè)是(shì)我國重(chóng)點的耗能大戶,總能耗約占(zhàn)全國(guó)總能耗量的15%左右。
總之(zhī),我國鋼(gāng)鐵生(shēng)產工藝流程(chéng)長,工序多,且主(zhǔ)要以高溫冶煉、加工為主,生產過程中產生大量餘熱能源,主要來自燒結機煙氣顯熱(rè)、紅焦顯熱、轉(zhuǎn)爐煙氣及加熱爐爐底的(de)餘熱回收裝置等,各種餘熱資源約占(zhàn)全部生產能耗的68%。鋼鐵行(háng)業餘熱發電將迎來(lái)發展期。