烧结余热发电资料

2020-03-02 06:49:42 来源：范文大全收藏下载本文

1概论

在钢铁生产过程中，烧结工序的能耗约占总能耗的10%，仅次于炼铁工序，位居第二。在烧结工序总能耗中，有近50%的热能以烧结烟气和冷却机废气的显热形式排入大气。由于烧结冷却机废气的温度不高，仅150～450℃，加上以前余热回收技术的局限，余热回收项目往往被忽略。

随着近几年来余热回收技术突飞猛进，钢铁行业的余热回收项目造价大幅度降低，同时余热回收效率大幅提高，特别是闪蒸发电技术和补汽凝汽式汽轮机在技术上获得突破，为钢铁行业余热回收创造了优越的条件。时值目前国家能源紧缺、大力提倡生产过程节能降耗的关键时期，国家有关部门对企业节能指标提出了很高的要求。在这样的形势和技术条件下，一些有远见的钢铁企业，迅速启动各种余热回收项目，不但完成了钢铁企业的节能降耗任务，同时也能为企业本身创造可观的经济效益。

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成套技术；其与火力发电相比：

1）不需要消耗一次能源。

2）不产生额外的废气、废渣、粉尘和其它有害气体。

具体来讲烧结冷却机余热回收的意义体现在如下几个方面：

1）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；

2）降低烧结工序能耗，促进资源节约；降低产品单位价格，使企业更具竞争优势。

3）有利于企业可持续发展目标的实现，减少由常规火电厂带来的SO

2、CO

2、粉尘之类的大气污染物，有助于改善当地的能源结构，提高能源安全。

2 国家政策

一国务院关于做好建设节约型社会近期重点工作的通知国发【2005】 21号文件中提出“在冶金、有色、煤炭、电力、化工、建材、造纸、酿造等重点行业组织开展循环经济试点”。具体内容：

1）钢铁工业。要加快淘汰落后工艺和设备，提高新建、改扩建工程的能耗准入标准。实现技术装备大型化、生产流程连续化、紧凑化、高效化，最大限度综合利用各种能源和资源。充分利用高炉煤气、焦炉煤气和转炉煤气等可燃气体和各类蒸汽，以自备电站为主要集成手段，推动钢铁企业节能降耗。

2）深化能源价格改革，逐步理顺不同能源品种的价格，形成有利于节能、提高能效的价格激励机制。建立和完善峰谷电价和可中断电价补偿制度，对国家淘汰和限制类项目及高耗能企业按国家产业政策实行差别电价，抑制高耗能行业盲目发展，引导用户合理用电，节约用电。

3）建立和完善节能监督机制。组织对钢铁、有色、建材、化工、石化等高耗能行业用能情况、节能管理情况的监督检查

二《国家重点行业清洁生产技术导向目录》国经贸资源【2000】137号（第一批）和国家经贸委与国家环境保护总局联合公告【2003】21号（第二批）发布了与钢铁行业直接相关的28项清洁生产技术。烧结余热回收就定为其中一项。

3 国内外情况

3.1 国际情况

日本缺少资源，节能尤为重要，烧结节能利用起步最早，在上世纪80年代中期，日本烧结厂的余热回收技术已得到了广泛应用，其冷却机废气余热利用的普及率已达到57%.

最早利用冷却机烟气余热发电的是日本的扇岛钢厂和福山钢厂，采用部分烟气循环系统回收能源。新日铁3号烧结机和住友金属小仓3号烧结机余热电站也运行的比较早；

歌山4号烧结机（189m）采用机上冷却方式，烟气分两段收集，布置余热锅炉，产生中压过热蒸汽，用于发电；该系统1991年6月投入运行，运行效果非常好。

3.2国内情况

最早太钢兴澄特钢马钢等建立了饱和蒸汽发电机组，但是，饱和蒸汽发电汽耗率高，装机容量均不大。

马钢二炼两套300m烧结机装机17.5MW 05年9月投运

济钢二烧一套320m烧结机装机8.2MW 07年3月投运

安阳钢厂

山东宏达两套132m烧结机装机6MW 07年3月投运

玉钢昆钢烧结余热发电项目在建设中。

4 烧结余热利用方法

烧结余热回收主要有两大部分：

一占烧结过程总带入热量约45%的烧结矿显热，在冷却机高温段废气温度为350-420℃；

二占总带入热量约24%的烧结烟气显热，在烧结机尾风箱高温段排出的废气温度为300-400℃。

对烧结余热的利用途径主要有：

⑴预热点火、保温炉助燃空气，以降低燃料消耗；

⑵预热混合料，提高料温，降低固体燃料的消耗；

⑶利用余热锅炉产生蒸汽，部分替代燃煤锅炉；

⑷余热发电。

前三种方法在大型烧结机上来说，因烟气和蒸汽的特点，不能够充分利用烧结余热，不能达到回收效益最大化。

5 烧结冷却机烟气特点

1）烧结余热热源品质整体较低，低温部分占比例大，其温度分布见图：

2）烧结过程中，随着烧结矿在烧结机上的烧成情况不同，其烟气温度也不同。

3）在烧结生产中由于设备的运行的不确定性，短时间停机不可避免，造成烧结烟气不连续性。

6 烧结余热发电整体系统介绍

给水经给水泵进入余热锅炉，经废气加热后，一部分变为过热蒸汽，进入汽轮机作功发电。另一部分经余热锅炉低温段加热后，产生过热或饱和蒸汽进入汽轮机相应低压进汽口作功发电。冷凝水经低压省煤器后由中压锅炉给水泵供给低压汽包，低压汽包具有自除氧功能，实现一个完整的热力循环。

6.1.目前国内发电汽水系统有三种系统。

1.1、单压系统

采用单级进汽汽轮机及单压烧结余热锅炉的单压不补汽系统。一般余热锅炉排气温度在170℃，排气用于烘干物料。由于废气余热得不到充分利用，相应影响了发电能力，在这三种系统中单压系统发电能力最低。

该系统最简单，适合3000KW以下的发电机组。

1.2、双压系统

采用补汽式汽轮机的双压单级补汽系统，烧结余热锅炉生产两个不同的蒸汽，一为主蒸汽，另一个为低压补汽。由于设置了低压蒸发段，低压蒸汽压力：0.6MPa，低压过热蒸汽温度200℃，再加上设置了低压省煤器，排烟温度能降到130℃左右。在这三种系统中双压系统发电能力最高，但投资最大。

该系统最复杂，一般适合6000KW以上的发电机组。

1.3、复合闪蒸单级补汽系统

采用补汽式汽轮机的复合闪蒸单级补汽系统，烧结余热锅炉生产主蒸汽同时生产高温热水，高温热水再降压蒸发出二次蒸汽，二次蒸汽补入汽轮机。虽然冷却机废气余热被充分利用了，但由于闪蒸器的出水未能转换为电能，降低了系统的发电能力，但由于有闪蒸汽补进汽轮机，所以发电能力和投资在前两系统之间。

6.2 烟气系统分为开式系统和半循环系统

开式系统，见图：

说明：系统简单介绍，烟气取点

循环系统，见图：

说明：为了提高烟气温度和余热回收效率，把余热锅炉排除的130C烟气通过一台风机增压后，代替原来常温的空气来冷却烧结矿，从而提高烟气温度和余热回收效率，烟气循环量根据实际情况考虑。

6.3设备介绍

6.3.1冷却机改造

6.3.1.1冷却车罩子

对密封段罩体进行保温改造，罩体与冷却小车之间的间隙采用活动结构进行密封，为便于检修在罩体上预留检修人孔，人孔也采用保温结构；

6.3.1.2落矿斗

对落矿斗进行保温、密封；考虑到落矿斗处烟气的含尘量较高，在此烟气出口处增加重力式除尘器；

将现有互通风仓进行适当改造，在确保冷却效果的情况下提高烟气温度；通过以上措施可使环冷机的排烟温度达到385°C

6.3.2锅炉：

本锅炉是为冶金企业烧结机（以后是否很明确的写明烧结冷却机？）纯低温余热回收工程而设计的余热锅炉，流动方向隧道式布置的单烟道锅炉。

锅炉结构特点：

锅炉整体采用管箱式结构，自上而下有过热器管箱、蒸发器管箱、省煤器管箱和

凝结水加热器管箱。这四只管箱通过型钢将自身重量传递到钢架的横梁上。采用管箱式结构可将锅炉漏风降至最低，减少锅炉漏风热损失，提高锅炉效率。锅炉采用箱体外保温结构。在外保温外面装设外护板，对保温材料加以保护，散热损失不超过2％。

烧结余热锅炉采用立式结构，烟气自上而下通过过热器、蒸发器、省煤器、凝结水加热器，针对烟气品位低，受热面采用鳍片管强化传热。

1锅炉布置形式采用立式结构

立式布置的优点：占地面积小；烟气流动均匀，可避免出现烟气走廊而导致传热效率降低和局部过速磨损；

2锅炉水循环方式为自然循环

3受热面采用具有高扩展受热面的螺旋鳍片管来获得最佳的传热效果和最低的烟气阻力，使得锅炉结构变得非常紧凑，体积小，重量轻，节省锅炉初投资；4锅炉管子水平布置，烟尘不易积在翅片上；锅炉采用的小管径受热面，在同样烟气流速下，阻力较小；采用翅片管的鳍片节距大（t≥6.25），有利于清灰。5锅炉密封性能好。

6除氧器、低压蒸发器以及低压锅筒一体化，节省投资和占地。

7过热器管受热面省煤器全疏水设计

8凝结水加热器采用双集箱、螺旋翅片管受热面结构，采用错列布置；

9在蒸发管束和过热器、蒸发管束和省煤器之间均留有检修间隙，并装有人孔便于观察和停炉时清灰

10考虑到烟气中含尘量，过热器上部、蒸发管束中部及省煤器上部都预留吹灰孔，吹灰方式由用户自定；锅炉下部设置排灰装置

6.3.3补汽凝汽式汽轮机

设计选择及特点

1 用于余热利用的汽轮发电机的特点是以汽定电，所以要求带负荷的能力可在较大范围内波动，尤其是发电机的选型要考虑能超过设计发电量的15%左右。2 汽轮机必须带有前压调节装置，当机组在正常运行时，以汽轮机的进口压力作为主要控制参数，来调节机组输出功率以保证压力基本稳定，这种方式可适应废气余热参数的变化，使整个系统有较高的适应性和可靠性。

3 汽轮机调节为电液调节：电调和液调，电调主要靠电信号（模拟量转换）来实现调节功能，液调一般是通过液压油（控制油路的通断）来实现调节功能。4 循环冷却水量比纯凝汽轮机量要大

7 烧结余热发电工程设计注意

7.1机组装机容量

根据理论计算和资料（日本经验数据），可从烧结机的生产能力来估算：15kwh/t(含返矿)

7.2注意汽轮机的型号与热源品质的适应性：因烟气参数不稳定特性，选择进汽参数范围大的机组。

7.3 余热锅炉进口烟气的温度调节控制，补充密闭回收段后的低温烟气。

7.4 考虑烟气回收系统的密封保温

7.5 采用烟气循环技术（含部分循环或全循环），提高回收烟气温度和余热利用率

7.6 现场考察烧结机的稳定性测定烟气参数及烧结机作业率，取得一手资料。

7.7汽轮机厂房：

1系统的总体设计上汽轮机房尽可能与余热锅炉靠近。

2循环冷却水池的位置靠近汽轮机房，以减少热损失和自耗电。