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烧结环冷机余热发电技术介绍

作者: 发布时间:2020-01-22 10:30:19 阅读: 52 次

内容提要:

在钢铁企业中,烧结工序能耗占总能耗的1012%,仅次于炼铁而居第二位。烧结生产放散到大气中的气体显热为烧结总热耗的50%,其中冷却机废气带走的热量约占烧结总热量的30%左右,把这些气体的余热加以回收利用是烧结厂节能的重要途径。烧结冷却机余热的回收,是通过回收烧结机尾落矿风箱及烧结冷却机密闭段的烟气加热余热锅炉来回收低品味余热能源,结合低温余热发电技术,用余热锅炉的过热蒸气来推动低参数的汽轮发电机组做功发电的最新技术。

 

 

1.烧结余热利用方式与现状

  烧结余热主要利用方式有(1)在点火前对烧结料层进行预热;(2)送到点火器,进行热风点火;(3)实行热风烧结,回收烧结过程的热量和成品矿显热,降低烧结能耗;(4)利用余热锅炉回收烧结或冷却热废风,所产蒸汽用于预热烧结混合料或生活取暖等,或者进行蒸汽升值发电。

   目前,我国大型烧结厂普遍采用了余热回收利用装置,但多数中、小烧结厂的余热仍未得到有效利用。

 2.烧结余热利用与发电技术

 2.1我国在烧结余热利用的重点与难点

  由于存在漏风率高导致废气温度降低,又要保证进入除尘器前废气温度在露点以上等原因,回收利用烧结余热较困难。因此,如何降低漏风率以提高烧结机烟气温度,以及在保证烧结废气除尘所需温度条件下,实现烧结机尾部高温段废气显热回收。烧结余热蒸汽发电核心技术的消化吸收和本土化,是烧结余热回收的重点。

2.2国外在烧结余热利用上的成绩

在日本已经对烧结机尾部风箱排出的废气余热资源通过安装粗除尘器和余热锅炉发生蒸汽进行了较充分的利用。

   在我国,宝钢、鞍钢等单位均安装了冷却机热废气余热锅炉。

宝钢烧结余热锅炉投运以来,年产蒸汽31万吨,每年还可以从废气中回收铁矿粉末约1万吨返回烧结利用。

3.烧结余热蒸汽锅炉

   烧结矿冷却机的热废气属低温废气,因此给锅炉的设计和制造带来很多问题,为了获得较好的技术经济指标,必须采用热废气循环或串联的方法来提高热废气的温度,并且由于高温废气只能采用粗除尘的方法,进入锅炉的热废气粉尘含较高,锅炉必须具备耐磨损和良好的除尘功能。

 4.烧结余热蒸汽的使用效率

  钢铁企业产生的余热蒸汽,一般的利用方式有两种:一为热利用,二为动力利用。余热的能级越高,采用动力回收的方式越有利。但由于中低温热源动力回收的更大热效率比较低;同时,存在不可逆因素造成火用损失,使实际所能转换的有效功小于其值,所以效率小于1,因此,要使装置有实际使用价值,对装置的完善性有更高的要求。要尽量减少不可逆火用损失,提高装置的 效率,使热效率保持在较高的数值。提高蒸汽动力装置的总 效率,关键是要提高余热锅炉的 效率,因此要设法提高蒸汽吸热平均温度。而提高朗肯循环热效率的措施有两个:一是提高蒸汽的过热温度;二是提高蒸汽的压力。

4.1提高蒸汽的过热温度

过热蒸汽与中低压饱和蒸汽相比,具有更高的温度、更高的热量和更大的比容。根据气体循环原理,在相同的蒸汽压力下,提高蒸汽的过热温度时, 可提高平均吸热温度,增大作功量,提高循环的热效率,并且可以降低汽耗率。同时乏气的干度增加,避免了水滴溢出而冲蚀叶轮,使透平机的相对内部效率也可提高。

4.2提高蒸汽的压力

  当蒸汽压力提高时,热效率提高、而汽耗率下降。但是随着压力的提高,乏汽的干度将下降,即湿含量增加,因而会引起透平机相对内部效率的降低.还会使透平中最后几级的叶片受到磨蚀,缩短寿命。乏汽的干度一般不应低于0.88。另外,蒸汽压力的提高,不能超过水的临界压力,而且设备制造费用也会大幅上升。  

5.余热蒸汽发电采用的方式

  余热蒸汽发电的方式有两种:集中发电和就地发电。集中发电可以节约空间、节省一次性投资,有利于集中管理。但是,钢铁企业产生的余热蒸汽并不适合于集中发电,原因如下: 

  (1)因为品位不一样,如果实行并网后集中发电,根据热力学第二定律,蒸汽品质将有很大的贬值,不符合蒸汽合理利用的原则。

   (2)因为余热蒸汽大多是饱和蒸汽,在输送过程中压降和温降变化很大,并且有凝结水损失。按照目前的运行水平,汽网的压降为每公里0.1~0.15MPa,温降为每公里10℃左右。

 (3)由于汽网靠蒸汽自身的压力降来输送,且压降损失较大,如果供热距离太远,为了补偿蒸汽在管网中的压损,就需要提高热化汽轮机的抽汽压力,使发电的热化发电效率降低。

  

6.国内低温余热发电项目

  余热锅炉产生的蒸汽可以并入蒸汽管网,代替供热锅炉,节约锅炉的燃料消耗。当蒸汽的热用户有限,余热锅炉产生的蒸汽有富余时,可以考虑将蒸汽用来发电,或供给抽汽冷凝式或背压式汽轮机,在发电的同时进行供热。中低压余热蒸汽发电技术已在国内外许多钢铁企业中得到推广和应用。 

6.1马鞍山钢铁集团烧结低温余热利用发电工程

  该工程将现有两台300平方米烧结机余热进行利用,发电机装机容量为17。兆瓦,年发电量为1.4亿千瓦时。该项目采用先进成熟的日本技术,通过对带冷机产生的高温废气余热回收利用,不仅能有效降低烧结工序能耗,产生巨大的经济效益,缓解目前用电紧张局面,同时由于工艺延伸,环保效果显著。

   

6.2日照钢铁2x360m2烧结环冷机余热蒸汽发电工程

此项目由武汉都市环保工程技术股份有限公司总承包,本人作为自动化专业的主要设计人参与其中。本工程设置2台余热锅炉和1台汽轮发电机,配套循环水系统及相关设施。余热锅炉为双压立式无补燃自然循环锅炉,汽轮机为补汽纯凝式汽轮发电机。如果环冷机系统废气余热波动太大,补汽参数不稳定,影响汽轮机的安全稳定运行时,可关闭补汽阀,停止补汽,汽轮机仍能够稳定运行。

7.积极推广烧结发电技术的意义

烧结发电技术其与火力发电相比既不需要消耗一次能源,又不产生额外的废气、废渣、粉尘和其它有害气体。 同时利用烧结环冷机烟气余热发电,部分代替来自电网的以化石燃料为能源的供电量,从而起到减少温室气体排放效果;降低烧结工序能耗,促进资源节约,使企业更具竞争优势。