燒結(jié)低溫煙氣余熱發(fā)電技術(shù)應(yīng)用分析
北極星節(jié)能環(huán)保網(wǎng) 我要投稿 2014/6/25 11:39:07 來源：百度文庫 作者:陸 萍
北極星節(jié)能環(huán)保網(wǎng)訊:傳統(tǒng)的燒結(jié)余熱利用方式是在環(huán)冷機高溫段安裝簡易余熱鍋爐生產(chǎn)蒸汽,效率低,回收的廢氣余熱僅占總熱量的10%左右。近年來低溫煙氣余熱鍋爐技術(shù)和低參數(shù)補汽凝汽式汽輪發(fā)電機組技術(shù)不斷發(fā)展,低溫煙氣余熱回收成為可能。最大限度的利用燒結(jié)環(huán)冷機排放的低溫煙氣的熱能,降低燒結(jié)工序能耗,從而降低生產(chǎn)成本,是燒結(jié)余熱發(fā)電的主要目標。
淮鋼燒結(jié)車間現(xiàn)有兩座燒結(jié)機,容量分別為144m2和162m2,其可利用余熱有兩部分:一為占燒結(jié)過程總帶入熱量約45%的燒結(jié)礦顯熱,在冷卻機高溫段廢氣溫度為350～420℃;二是占總帶入熱量約24%的燒結(jié)煙氣顯熱,在燒機機尾風箱高溫段排出的廢氣溫度為300～400℃。目前,除少部分回收作為預(yù)熱點火、保溫爐助燃空氣以降低燃料消耗利用外,大多數(shù)冷卻燒結(jié)礦的廢氣直接排掉,廢氣中的熱量全部浪費,同時造成粉塵污染和熱污染。
1 發(fā)電方案簡介
淮鋼燒結(jié)機余熱利用電站建設(shè)立足于環(huán)境保護,以燒結(jié)機煙氣余熱利用為宗旨,本著節(jié)約能源、以煙氣余熱鍋爐蒸汽量定發(fā)電量、改善環(huán)境、減少對環(huán)境污染的原則進行設(shè)計。
項目計劃利用淮鋼現(xiàn)有兩座燒結(jié)機(144m2和162m2),燒結(jié)車間的帶冷機煙氣余熱由兩臺余熱鍋爐產(chǎn)生蒸汽送到一臺7MW補汽凝汽式汽輪發(fā)電機組發(fā)電。這需對兩臺燒結(jié)冷卻設(shè)備如冷卻車罩子、落礦斗、冷卻風機進行適當?shù)母脑?/span>,使低溫熱廢氣溫度提高到360～380℃,從而可以使用余熱鍋爐產(chǎn)生2.1MPa、320℃的過熱蒸汽帶動蒸汽輪機驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電。
本系統(tǒng)包括兩臺燒結(jié)余熱鍋爐,所產(chǎn)蒸汽供應(yīng)一臺雙進汽純凝蒸汽輪發(fā)電機組,和相關(guān)配套輔助設(shè)施。因為是煙氣余熱利用項目,蒸汽參數(shù)低,電站廠址選擇應(yīng)首先考慮靠近燒結(jié)機尾部煙道,汽輪發(fā)電房應(yīng)就近布置。
2 機組選型
項目本著煙氣量決定鍋爐容量,鍋爐容量和供熱量決定汽輪機和發(fā)電機的原則確定三大主機。2.1 鍋爐的選型燒結(jié)機出來的380℃煙氣進余熱鍋爐換熱制造蒸汽帶動汽輪發(fā)電機組發(fā)電。
目前國內(nèi)煙氣余熱鍋爐有3種系統(tǒng)。
2.1.1 單壓系統(tǒng)(見圖1)
采用單級進汽汽輪機及單壓燒結(jié)余熱鍋爐的單壓不補汽系統(tǒng)。一般余熱鍋爐排氣溫度在170℃,排氣用于烘干物料。由于廢氣余熱得不到充分利用,相應(yīng)影響了發(fā)電能力,發(fā)電能力低。
2.1.2 雙壓系統(tǒng)(見圖2)
采用補汽式汽輪機的雙壓單級補汽系統(tǒng),燒結(jié)余熱鍋爐生產(chǎn)兩種不同的蒸汽,一為主蒸汽,一為低壓補汽。由于設(shè)置了低壓蒸發(fā)段,低壓蒸汽壓力0.6MPa,低壓蒸汽飽和溫度158.8℃,再加上設(shè)置了低壓省煤器,排煙溫度能降到148℃左右。發(fā)電能力高,但投資較大。
2.1.3 復(fù)合閃蒸單級補汽系統(tǒng)(見圖3)
采用補汽式汽輪機的復(fù)合閃蒸單級補汽系統(tǒng),燒結(jié)余熱鍋爐生產(chǎn)主蒸汽同時生產(chǎn)高溫熱水,高溫熱水再降壓蒸發(fā)出二次蒸汽,二次蒸汽補入汽輪機。雖然冷卻機廢氣余熱被充分利用了,但由于閃蒸器的出水未能轉(zhuǎn)換為電能,有閃蒸汽補進汽輪機,降低了系統(tǒng)的發(fā)電能力,所以發(fā)電能力和投資在前兩種系統(tǒng)之間。
綜合考慮了投資和投資回報及運行的經(jīng)濟性后,選用雙壓系統(tǒng)。
鍋爐主要布置有過熱器、蒸發(fā)管束、省煤器等。
2.2 汽輪機選型
經(jīng)計算,兩臺余熱蒸汽鍋爐正常工作可產(chǎn)生2.1MPa、320℃蒸汽31.5t/h和0.6MPa、158.8℃蒸汽13.7t/h。因為鍋爐為余熱利用鍋爐,汽機選擇必須以鍋爐產(chǎn)汽量及產(chǎn)汽方式為基礎(chǔ),結(jié)合鍋爐運行的連續(xù)性和穩(wěn)定性,蒸汽流量、蒸汽壓力和溫度的變化范圍,機爐聯(lián)合運行特性,系統(tǒng)運行的安全保證,設(shè)備投資的合理性等,本項目汽輪機組選擇具有二次進汽功能的補汽凝汽式汽輪機。
2.3 發(fā)電機的選型
目前,發(fā)電機的冷卻方式有3種,即空冷式、水冷式和氫冷式。小型發(fā)電機(30MW以下)一般采用冷卻介質(zhì)為空氣的發(fā)電機,系統(tǒng)簡單,附屬設(shè)備較少,運行簡便,檢修量極少,技術(shù)上成熟,安全性高,在小型發(fā)電機中得到廣泛的應(yīng)用。本項目采用空冷式發(fā)電機。
3 技術(shù)分析
3.1 工藝流程特點
工藝流程為:給水經(jīng)給水泵進入余熱鍋爐,經(jīng)廢氣加熱后,一部分變?yōu)檫^熱蒸汽,進入汽輪機作功發(fā)電。另一部分經(jīng)余熱鍋爐低溫段加熱后,產(chǎn)生低壓飽和蒸汽,這部分蒸汽進入汽輪機相應(yīng)低壓進汽口作功發(fā)電。蒸汽做工后的冷凝水加壓后進入鍋爐低壓省煤器加熱到約110℃,進入大氣式除氧器蒸發(fā)除氧后由給水泵供給鍋爐,實現(xiàn)一個完整的熱力循環(huán)。
在這一工藝流程中由于引入雙壓系統(tǒng),使燒結(jié)機排煙溫度大大降低,且循環(huán)利用,大大提高了余熱利用率,發(fā)電能力最高。同時由于增加了雙壓系統(tǒng),可通過調(diào)節(jié)系統(tǒng)循環(huán)煙氣量,確保燒結(jié)鍋爐蒸汽產(chǎn)量、質(zhì)量穩(wěn)定,對回收煙氣的溫度、煙氣流量等進行多因素動態(tài)控制,消除燒結(jié)生產(chǎn)不穩(wěn)定帶來的燒結(jié)鍋爐產(chǎn)汽的影響及波動,較大范圍地適應(yīng)燒結(jié)機廢氣參數(shù)的大幅波動,提高系統(tǒng)運行的可靠性及穩(wěn)定性。
3.2 主要設(shè)備技術(shù)規(guī)范3.2.1 余熱鍋爐參數(shù)
1#余熱鍋爐型號:Q140(97)/380(250)/-15.2(6.6)-2.1(0.6)/320(158.8)
2#余熱鍋爐型號:Q150(106)/380(250)/-16.3(7.1)-2.1(0.6)/320(158.8)
型式:半露天布置,自然循環(huán),自除氧;環(huán)境溫度:15℃
一冷卻區(qū)煙氣鍋爐進口煙溫:380℃,一冷卻區(qū)煙氣鍋爐進口煙氣量:14萬Nm3/h(1#),15萬Nm3/h(2#);
二冷卻區(qū)煙氣鍋爐進口煙溫:250℃,二冷卻區(qū)煙氣鍋爐進口煙氣量:9.7萬Nm3/h(1#),10.6萬Nm3/h(2#)。
中壓過熱蒸汽壓力:2.1MPa;中壓過熱蒸汽溫度:320℃;中壓過熱蒸汽流量:15.2t/h(1#),16.3t/h(2#);
外供低壓蒸汽壓力:0.6MPa;外供低壓蒸汽溫度:158.8℃;外供低壓蒸汽流量:6.6t/h(1#),7.1t/h(2#)。
鍋爐排煙溫度:148℃
3.2.2 汽輪發(fā)電機參數(shù)
型號:BN7.5-1.9/0.4;數(shù)量:1臺套。
額定發(fā)電量:7.5MW;實際發(fā)電量:6.97MW。中壓進汽壓力:1.8MPa;中壓進汽溫度:310℃,中壓進汽量:31.5t/h。
補汽壓力:0.3MPa;補汽溫度:133℃;補汽流量:13.7t/h。
3.3.3 發(fā)電機容量
型號:QF-7.5-2/10.5kV;數(shù)量:1臺套;定子重量:17.6t。
3.3 經(jīng)濟效益分析
本項目建成后,年外供電5740萬kWh,電價按0.55元/kWh,經(jīng)測算供電利潤0.383元/kWh,每年供電利潤總額3157萬元。采用《節(jié)能技術(shù)改造項目節(jié)能量確定原則和方法》中推薦的折標系數(shù),根據(jù)全國電力工業(yè)統(tǒng)計年報,2006年全國平均供電標煤耗為385g/kWh。
節(jié)能量=年供電量×全國平均供電標煤耗,節(jié)能量為:Bj=5740×104×385=2.2萬t(即綜合利用后年可節(jié)約標煤量約2.2萬t),節(jié)能效益明顯。
4 結(jié)束語
燒結(jié)低溫煙氣余熱進行回收發(fā)電,可以節(jié)約能源,減少粉塵污染和熱污染。
原標題:燒結(jié)低溫煙氣余熱發(fā)電技術(shù)應(yīng)用分析
資料來源：
http://news.bjx.com.cn/html/20140625/521709.shtml
http://news.bjx.com.cn/html/20140625/521709-2.shtml
http://news.bjx.com.cn/html/20140625/521709-3.shtml
