淺析邯鋼西區(qū)燒結(jié)余熱發(fā)電技術(shù)應(yīng)用論文
關(guān)鍵詞:廢氣余熱回收;燒結(jié)余熱發(fā)電:環(huán)保節(jié)能效益
摘要:介紹邯鋼西區(qū)燒結(jié)雙壓余熱鍋爐及雙壓補(bǔ)汽式汽輪機(jī)余熱發(fā)電技術(shù),此發(fā)電技術(shù)不需要消耗一次能源,不產(chǎn)生額外的廢氣、廢渣、粉塵和其它有害氣體;且大幅度減少環(huán)冷機(jī)對空排放的熱量,減少熱污染效果顯著,具有充分利用低溫廢氣、變廢為寶、凈化環(huán)境的多重意義。
前言
在鋼鐵生產(chǎn)過程中,燒結(jié)工序的能耗約占總能耗的10%,僅次于煉鐵工序,位居第二。在燒結(jié)工序總能耗中,有近50%的熱能以燒結(jié)機(jī)煙氣和冷卻機(jī)廢氣的顯熱形式排入大氣。由于燒結(jié)環(huán)冷機(jī)廢氣的溫度不高,僅150~450℃,加上以前余熱回收技術(shù)的局限,余熱回收項(xiàng)目往往給人以“造價(jià)高,發(fā)電少,回收年限長”的印象,長期以來被人們忽略遺忘。
1、邯鋼燒結(jié)環(huán)冷機(jī)余熱回收班義
環(huán)冷機(jī)余熱的回收,是通過環(huán)冷煙氣低溫余熱鍋爐回收煙氣的低品味余熱能源,結(jié)合低溫余熱發(fā)電技術(shù),用余熱鍋爐的過熱蒸汽來推動低參數(shù)的汽輪發(fā)電機(jī)組做功發(fā)電的最新成套技術(shù);其與火力發(fā)電相比,不需要消耗一次能源,不產(chǎn)生額外的廢氣、廢渣、粉塵和其它有害氣體;它是當(dāng)前工業(yè)企業(yè)節(jié)能和環(huán)保要求下的必然趨勢和產(chǎn)物,具有充分利用低溫廢氣、變廢為寶、凈化環(huán)境的多重意義。具體來講環(huán)冷余熱回收的意義體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面:
1)利用燒結(jié)環(huán)冷機(jī)煙氣余熱發(fā)電,部分代替來自電網(wǎng)的以化石燃料為能源的供電量,從而起到減少溫室氣體排放的效果;
2)降低邯鋼燒結(jié)工序能耗,促進(jìn)資源節(jié)約,降低邯鋼的單位產(chǎn)值的能耗,增加企業(yè)的效益;
3)有利于企業(yè)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的實(shí)現(xiàn),減少當(dāng)?shù)赜沙R?guī)火電廠帶來的S02,NOX、粉塵之類的大氣污染物,有助于改善當(dāng)?shù)氐哪茉唇Y(jié)構(gòu),提高能源安全。
2、邯鋼新區(qū)燒結(jié)余熱發(fā)電技術(shù)
邯鄲鋼鐵廠邯鋼新區(qū)2條燒結(jié)生產(chǎn)線,每條燒結(jié)生產(chǎn)線配置1臺360m2燒結(jié)機(jī)和1臺415m2環(huán)冷機(jī)。每臺環(huán)冷機(jī)配置5臺相同的鼓風(fēng)機(jī),每臺鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)量為45。3~48。4X104Nm3/h,風(fēng)壓約為3648~—4070Pa,上述鼓風(fēng)機(jī)的送風(fēng)穿透環(huán)冷機(jī)上礦料料層,礦料被冷卻到150~200℃后送入下一道工序;冷風(fēng)和礦料換熱后變?yōu)?50~150℃的熱煙氣,分別排向大氣,上述熱煙氣中含有的一定數(shù)量的礦物粉塵也隨之排向空中。為利用鋼鐵廠燒結(jié)環(huán)冷機(jī)所產(chǎn)生的廢氣的顯熱,邯鋼新區(qū)燒結(jié)配置2套68t/h雙壓低溫余熱鍋爐,和1套25MW低溫補(bǔ)汽凝汽式汽輪發(fā)電機(jī)組,將廢氣通過余熱鍋爐回收熱量而產(chǎn)生的過熱蒸汽,用于汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電。
2.1燒結(jié)環(huán)冷機(jī)煙氣系統(tǒng)。燒結(jié)環(huán)冷機(jī)原有22個(gè)相通的風(fēng)室,燒結(jié)余熱發(fā)電工藝將其1#~5#風(fēng)室(對應(yīng)1#風(fēng)機(jī))和6#~10#風(fēng)室(對應(yīng)2#風(fēng)機(jī))的煙氣收集起來,分別從通過煙氣系統(tǒng)的1#和2#煙道進(jìn)入余熱鍋爐,作為余熱鍋爐的熱量來源。
在1#風(fēng)機(jī)范圍內(nèi)的排氣煙道上設(shè)置1座沖擊擋板沉降式除塵器,1#和2#鼓風(fēng)機(jī)范圍內(nèi)煙氣共用1臺循環(huán)風(fēng)機(jī)(液力偶合器調(diào)速)和1座備用排空煙囪,并在每套余熱鍋爐的煙氣系統(tǒng)上分別設(shè)置3套三通擋板門,以利于余熱回收系統(tǒng)故障時(shí)隨時(shí)隔離余熱回收系統(tǒng),保證燒結(jié)生產(chǎn)的正常進(jìn)行。
循環(huán)風(fēng)機(jī)出口風(fēng)(I#,2#環(huán)冷風(fēng)機(jī)作備用)通過環(huán)冷機(jī)被加熱到4000C左右后,分別通過擋板門引入到余熱鍋爐,(當(dāng)余熱爐故障時(shí)擋板風(fēng)門可切換到排空),1#,2#被加熱的煙風(fēng)在進(jìn)入余熱爐之前先以簡易擋板式除塵器簡單除塵(除塵50%)。通過余熱爐熱后煙氣被降為1500C左右。通過除塵器除塵之后,經(jīng)循環(huán)風(fēng)機(jī)通過閘板門再次進(jìn)入環(huán)冷機(jī),當(dāng)余熱爐故障時(shí)閘板門關(guān)閉,環(huán)冷機(jī)需要的冷卻風(fēng)仍從原1#。2#環(huán)冷風(fēng)機(jī)入口。
循環(huán)風(fēng)機(jī)入口前需要再補(bǔ)充15%的冷風(fēng)進(jìn)入,以使進(jìn)入環(huán)冷風(fēng)的風(fēng)量能達(dá)到原來的數(shù)值。
2.2燒結(jié)余熱發(fā)電工藝參數(shù):邯鋼新區(qū)燒結(jié)配置2套68t/h雙壓低溫余熱鍋爐QC400(400)/450<350)—70<20)—2.35(0。49)/425(230)型余熱鍋爐,為雙壓無補(bǔ)燃自然循環(huán)鍋爐,適用于燒結(jié)環(huán)冷機(jī)排氣煙氣的余熱回收及除塵。 本鍋爐采用塔式布置(緊身密封),當(dāng)鍋爐進(jìn)入工作狀態(tài)時(shí),煙氣水平流向鍋爐頂部的入口轉(zhuǎn)角煙道,依次流經(jīng)本體各受熱面,經(jīng)換熱后的煙氣從鍋爐底部排出。
本鍋爐的汽水系統(tǒng)由前述各受熱面管箱、高壓鍋筒、低壓鍋筒、減溫器、過熱器集汽集箱所組成。鍋爐的給水(凝結(jié)水)經(jīng)各自的給水操縱臺進(jìn)入省煤器加熱后,接近飽和溫度的水進(jìn)入鍋筒,鍋筒內(nèi)的水經(jīng)下降管進(jìn)入蒸發(fā)器,在蒸發(fā)器內(nèi)受熱后成為汽水混合物又回到鍋筒(分離器),在鍋筒(分離器)內(nèi)進(jìn)行汽水分離,分離下來的水回到鍋筒的水空間,飽和蒸汽則通過飽和蒸汽引出管被送到過熱器,飽和蒸汽在過熱器內(nèi)被加熱成過熱蒸汽,然后經(jīng)減溫器調(diào)溫,達(dá)到規(guī)定的蒸汽溫度后,經(jīng)主汽管送入汽輪機(jī)。
3、燒結(jié)余熱發(fā)電環(huán)保節(jié)能效益
燒結(jié)冷卻風(fēng)機(jī)目前共有10臺,按以前工藝流程,廢氣均不經(jīng)處理,直接向大氣排放。燒結(jié)余熱發(fā)電工藝的廢煙氣排放由開式改為閉式,進(jìn)入余熱爐的煙塵原則上不排放,燒結(jié)余熱發(fā)電工藝上馬后,每臺每小時(shí)可減排7。7t/h,按年運(yùn)行8000小時(shí)計(jì)算,2套燒結(jié)機(jī)每年可減排12.32萬t煙塵。
燒結(jié)余熱發(fā)電工藝為了減少循環(huán)風(fēng)機(jī)的的磨損,環(huán)冷機(jī)排出的冷卻風(fēng)進(jìn)入了循環(huán)風(fēng)機(jī)前均進(jìn)行了除塵,綜合除塵效率大約為80,按鍋爐含塵量lOg/m3,總煙氣量770100m3/h計(jì)算,2臺余熱鍋爐煙塵(主要為鐵砂)收集量12.32t/h。每年可收集鐵砂9。856萬噸。
4、邯鋼燒結(jié)余熱發(fā)電工藝兵。如下特點(diǎn)和優(yōu)勢
1)燒結(jié)余熱發(fā)電工藝采用環(huán)冷機(jī)廢煙氣余熱回收發(fā)電,不但不需要消耗任何化石燃料,而且邯鋼集團(tuán)燒結(jié)環(huán)冷機(jī)余熱發(fā)電工程大幅度減少環(huán)冷機(jī)對空排放的熱量,減少熱污染效果顯著。
2)余熱鍋爐尾氣返送進(jìn)環(huán)冷機(jī)循環(huán)利用,一方面提高了鍋爐的進(jìn)口煙溫,增大了鍋爐的蒸發(fā)量,增加了汽輪發(fā)電機(jī)組的發(fā)電量:另一方面阻止了環(huán)冷廢氣中礦塵的向空排放,對環(huán)境保護(hù)起到重要作用。
3)余熱利用煙氣系統(tǒng)帶100%旁路系統(tǒng),若余熱鍋爐發(fā)電機(jī)組出現(xiàn)故障,控制系統(tǒng)可快速的啟動原1#,2#環(huán)冷風(fēng)機(jī),同時(shí)關(guān)閉煙囪上煙氣切換擋板門,切換到原有工況下運(yùn)行,充分保證燒結(jié)主工藝的安全和正常運(yùn)行。
4)鍋爐采用雙通道煙氣進(jìn)氣系統(tǒng),高溫?zé)煔饨?jīng)部分高壓受熱面換熱,低溫?zé)煔饨?jīng)部分低壓受熱面換熱,高溫?zé)煔鉄煖亟抵僚c低溫?zé)煔庀喈?dāng)后,兩股煙氣混合再與其余的受熱面換熱,充分利用煙氣的不同品質(zhì),實(shí)現(xiàn)煙氣熱能的梯級利用,提高能源回收效率。
5)采用雙壓余熱鍋爐及雙壓補(bǔ)汽式汽輪機(jī)。燒結(jié)余熱發(fā)電工藝采用雙壓余熱鍋爐,熱能回收效率在各種余熱回收方案中是效率最高的,可以最大幅度地回收環(huán)冷廢氣中的熱量;雙壓補(bǔ)汽式汽輪機(jī)可以充分利用余熱鍋爐產(chǎn)生的過熱蒸汽,提高發(fā)電。
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