鋼鐵企業(yè)燒結餘熱(rè)發電是一項將燒結廢氣餘熱資源轉變為電力的節能技術。該技術不產生額外的廢氣(qì)、廢渣、粉塵和其它有害(hài)氣等。文章在闡述其(qí)發(fā)電原理、特點基礎上,重(chóng)點論(lùn)述了燒結(jié)廢氣餘熱(rè)發電中雙壓係統案例(lì),最後得出結論。
在目前的鋼鐵企業(yè)燒結工序中能耗量僅次於煉鐵工序,據不完全統計大概占到(dào)鋼鐵(tiě)企(qǐ)業總能耗的9%到12%。而國內鋼鐵企業燒結廢氣餘熱回(huí)收利用主要有三種(zhǒng)方式:第(dì)一種是將餘熱鍋爐產生(shēng)的蒸汽(qì)用於驅動汽輪機組發(fā)電;第二種是直(zhí)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;第三種是將廢(fèi)煙氣通過(guò)熱管裝置(zhì)或餘熱鍋爐產生蒸汽(qì),並入全廠蒸汽(qì)管網,替代部分燃煤鍋爐。文章(zhāng)將根據作者實際工作,結合理論,就第一(yī)種我國的鋼鐵企業燒結餘熱發電技術做(zuò)一闡述。
據(jù)筆者不完全統計,我國目前已建(jiàn)成的10餘套燒結餘熱發電機組共涉及19台左右的燒結機,它的發電機組總裝機容量達到(dào)137MW。可以這樣說,鋼鐵企業燒結(jié)餘熱發電技術在國內應用已經趨於成熟,已經具(jù)備全麵(miàn)推廣的條(tiáo)件。特別是隨著雙壓技術的突破,大大(dà)提高了餘熱回收效率,為鋼鐵企業燒結餘熱發電技(jì)術的推廣更加創造了條件。
1、鋼(gāng)鐵企業(yè)燒結餘熱發電原理、流程及特點
上文已經敘述(shù)過,鋼鐵行業燒結餘熱比較多,它的溫度也會在300~400℃,足以用來進行餘熱發電。在這筆者結合鋼鐵燒(shāo)結冷卻機的餘熱分布特(tè)點,提出一種(zhǒng)改進的(de)餘熱發電係統,單獨利用燒結礦下落進入冷卻機(jī)段的高溫餘熱(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℃)混合利用,來加熱低溫(wēn)過熱蒸汽,並產飽和蒸汽(qì),蒸(zhēng)汽(qì)推動汽輪機轉動,從而(ér)帶動發電機發電。
它的具體流程(chéng)是,給水經給水泵進入餘熱鍋爐,經(jīng)廢氣加熱(rè)後,一(yī)部分變為過熱蒸汽,進(jìn)入汽輪機作功發電。則另一部分經餘(yú)熱鍋爐低溫(wēn)段加熱後,產生過熱或飽和蒸汽進入汽輪機(jī)相應低壓進汽口作功發電。冷(lěng)凝(níng)水(shuǐ)經低壓(yā)省煤器後(hòu)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,就會實現一個完整的熱力循環。鋼鐵企業燒(shāo)結(jié)餘熱發電流程具體如下所示:
在這它的特點具體體現在燒結餘熱熱源品質整體較低(dī),低溫部分占比例大;在燒結生產中因設備的運行不(bú)確定性,短時間停機(jī)不可避免,造成燒結煙氣不連續性。還有在燒結過程中,隨著燒結礦在燒結機上的燒成(chéng)情況不同,其煙氣(qì)溫度也不同。這是(shì)我們要注意的。
2、鋼鐵企(qǐ)業燒(shāo)結(jié)餘熱發電技術(shù)現(xiàn)狀
鋼鐵企業燒(shāo)結餘熱發電技術目前雖(suī)然深受鋼(gāng)鐵企業的喜(xǐ)愛,但在燒結環(huán)冷機餘熱發電技術方麵還有一定的技術難(nán)點,這也導致一些企業(yè)對它望而卻步。它的(de)比較突出的技(jì)術難點是發電(diàn)係統對主蒸汽(qì)的品質要求很嚴,而現在(zài)的(de)燒結係統熱力係統非常不穩(wěn)定,廢氣溫度波動(dòng)範圍在±100℃以上,造成主汽溫(wēn)度的波動超標,嚴重威脅汽輪機的安全性、穩定性和壽命。
再有就是燒結餘(yú)熱發電機組運行效率不(bú)高。燒結餘(yú)熱發電機組(zǔ)對煙氣流(liú)量及溫度均有一定要求,實際(jì)運行中,運行效率(lǜ)受燒結設備大小、生產工況(kuàng)等多方麵影響,餘熱回收係統的工作參數變動,輸出的壓力(lì)、溫度(dù)、流量隨之變化,導致發電機組的運行效率不高。
除此之外還有燒結冷卻機廢氣流量很大,同時它的高溫段和可(kě)利用部分(fèn)中溫段(duàn)廢氣的(de)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(shōu)利用難度較大。
3、鋼鐵企(qǐ)業(yè)燒(shāo)結餘(yú)熱發(fā)電技術雙(shuāng)壓係統案例分享
筆者所在的公司就是采用雙壓係統(tǒng)發電的,經過多年的(de)運行分析知道雙(shuāng)壓係(xì)統發(fā)電能力很高,但不可回避的是它的投(tóu)資大。
在這筆者結合工作實(shí)際,就某鋼鐵企業燒(shāo)結餘熱係統采(cǎi)用的雙(shuāng)壓係統方案,談談它的發電技術。
3.1高溫交換。將原(yuán)有1號燒結冷(lěng)卻機高溫廢氣(qì)引入雙(shuāng)壓壓(yā)鍋爐1號通道,產(chǎn)生高壓蒸汽2.35MPa,400℃,同時將原有2號(hào)燒結冷卻機(jī)高溫(wēn)廢氣約350℃引入雙壓鍋(guō)爐2號通(tōng)道(dào),加上1號通道過熱器出口煙氣來預熱高壓蒸汽,並(bìng)產生低壓蒸汽0.49MPa,280℃,所產生的高壓和低壓蒸汽通過雙壓(yā)補汽型純冷凝汽輪機做功發電(diàn)。1號、2號被加熱的煙氣在進入餘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。雙壓餘(yú)熱鍋爐出口煙溫降為420℃左(zuǒ)右,通過除塵器除塵之(zhī)後,經循環風機通過(guò)擋板門再次進入環冷機(jī)。循環風機入(rù)口前需要再補充15%的冷風進入,以使進入(rù)環冷風的風量能達到原來(lái)的數值。當餘熱爐(lú)故障時閘板門關閉,環冷機需要的冷卻風仍從原1號、2號(hào)環(huán)冷風機入(rù)口(kǒu),此時擋板風門可切換(huàn)到排空,恢複原有狀態。
4、結論(lùn)
通過上文的分析,我們(men)可知雙通道雙壓方案真(zhēn)正實現(xiàn)了低品(pǐn)位能源的高效梯級利用,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機密封方法,解決了餘(yú)熱發電出力小於(yú)設計值、可利用熱量少(shǎo)的問(wèn)題(tí)。
5、未(wèi)來發展
工業餘熱發電屬於節能環保領(lǐng)域,受政策(cè)和下遊需求相關,未來趨勢穩健增長。工業鍋爐(lú)、窯爐運行所產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(yè)界普遍認可的渠道之一。有關部(bù)門也指出到2015年,國內工業(yè)鍋(guō)爐、窯爐平均運行(háng)效率比2010年分別提高5個(gè)和2個百分點,電機係統(tǒng)運行效率提高2-3個百分點,新增餘熱餘壓發(fā)電能力2000萬千瓦。而(ér)鋼鐵工業是我國重(chóng)點的耗(hào)能大戶(hù),總能耗約占全(quán)國總能(néng)耗量的15%左右。
總之,我國鋼鐵(tiě)生產工藝流程長,工序多,且主要以高溫(wēn)冶煉、加工為主,生產過程中產生大量餘(yú)熱能源,主要來自燒結機煙氣顯熱、紅焦顯熱(rè)、轉爐煙氣及加熱爐爐底的餘熱(rè)回收(shōu)裝置等,各種餘(yú)熱資源約(yuē)占全部(bù)生產能耗的68%。鋼鐵行業餘熱發電(diàn)將迎來發展期。