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礦熱爐余熱利用技術


    目前,在我國電廠的能源結構中,燃煤電廠的發電量占全國總發電量的80%以上,即使到2020年,燃煤發電廠的發電量仍將在70%以上。煤燃燒排放的SO2 和NOx以及粉塵仍是大氣主要污染源。努力提高能源利用率,盡可能減少煤炭消耗,減少溫室氣體和SO2的排放,仍然是環境?;さ鬧饕撾?。為此,節約能源、?;せ肪呈俏夜迪摯沙中⒄拐鉸緣鬧匾槌剎糠?,這已成為我國的一項基本國策。建設熱電廠,實現熱電聯產、熱電冷聯供是節約能源、?;せ肪?、提高企業經濟效益的有效途徑。也是我國實施節約能源、?;せ肪吵中⒄拐鉸緣謀厝謊≡?。

   開展資源綜合利用是我國的一項長期的重大技術經濟政策,也是我國國民經濟和社會發展中的一項長遠戰略方針,對于節約資源、改善環境狀況、提高經濟效益,實現資源的優化配置和可持續發展具有重要的意義??筧嚷討幸環矯嬗寫罅康鬧?、低品位的余熱被排放掉,另一方面又消耗大量的電能。為了將中、低品位余熱轉換為電能并回收用于礦熱爐生產,從而進一步降低礦熱爐生產能耗、節約能源,對于礦熱爐生產企業,可以大幅減少向社會發電廠的購電量。同時可避免礦熱爐廢氣余熱直接排入大氣造成的熱島現象,又由于減少了社會發電廠或礦熱爐生產企業燃燒燃料的自備電廠的燃料消耗,可減少二氧化碳等燃燒廢物的排放而有利于?;せ肪?。

    國內純低溫万国国际娱乐城技術從60年代末期即開始研制,到70年代中期,無論是熱力系統還是裝備都已進入實用階段。此項技術的應用到80年代初期達到了高潮,尤其是日本,此項技術較為成熟,該技術在水泥行業以及鋼鐵行業得到了大量的推廣和應用。目前設備基本上實習了國產化。我國已有幾十年回收工業高溫廢氣顯熱的万国国际娱乐城的經驗,低品位汽輪發電機組在我國成功運行亦不少見,所以冶金行業余熱利用技術在技術上是完全可行的。

    利用冶金行業礦熱爐生產過程中的余熱建設電站后,汽輪發電機組所發出的電將回用于礦熱爐生產,這套系統在回收礦熱爐生產過程中產生的大量余熱的同時,又減少了礦熱爐對環境的熱污染以及粉塵污染,這將給企業帶來巨大的經濟效益。這套系統是一個典型的循環經濟范例??筧嚷噯確⒌縵钅渴墻旯抑氐悴嫡裥撕圖際醺腦熘醒臚蹲誓甓裙ぷ髦氐?,符合國家產業政策。

    在“十三五”規劃期間,國家將加大對高能耗、低產能的部分生產線或企業實行關停淘汰及產業升級。在2017年之內全國大部分地方單爐裝機容量在12500KVA以下的電爐全部淘汰。隨著部分生產線或企業的不斷關停,勢必會有更多較大規模的新建項目。政府對于新上項目在環保、節能方面將實行嚴格審批,要求新上項目必須配套上余熱利用項目,否則不準生產。國家的這一強制性政策,將會促使高能耗企業通過余熱利用等措施實施節能技術改造,以降低單位生產能耗。

    礦熱爐生產屬于高耗能、高污染的冶金生產??筧嚷萜湟繃豆ひ蘸蛻璞傅拿芊獬潭壤捶?,一般分為四種爐型,第一種為全封閉型;第二種為矮煙罩半封閉型;第三種是高煙罩敞開型(淘汰型),第四種為高煙罩半封閉型。高煙罩半封閉型工業硅電爐是國家廣泛推廣的爐型首選。隨著生產技術的不斷提高,礦熱爐在生產時產生的大量高溫煙氣,經過除塵凈化,粉塵被回收再利用,而煙氣帶走的熱能相當于輸入礦熱爐全部熱能的30%~40%,溫度可達到450℃~700℃,不但浪費了大量能源,而且對周圍環境也會造成污染??筧嚷乖從χ饕銜笫牖乖?。原料入爐后在熔池高溫條件下生成高溫含塵可燃氣體。其透過料層逸散于料層表面,當接觸空氣時其中的可燃氣體燃燒形成高溫含塵煙氣。

    電爐在正常生產時排煙口溫度達到500℃左右,除塵設備進口處煙氣溫度也很高。在翻渣時溫度升高,可達500℃~700℃,除塵器內部煙氣溫度會更高,除塵布袋在高溫狀態下運行,使用壽命短、容易損壞,更換頻繁,增加公司維護成本;如果上余熱發電項目后則可把煙氣溫度降到150℃左右。

    正常生產過程中,把礦料燃燒時產生的煙氣熱能充分利用來發電,利用余熱發出的電可以彌補生產用電的需求,提高能源的利用率,降低公司生產成本,可取得良好的節能效益。余熱發電系統中的余熱鍋爐吸收電爐礦料燃燒時排出的煙氣熱能,高溫煙氣通過余熱鍋爐后再到除塵器,這時煙氣溫度會降低,有利于?;こ鞠低車某靜即?、機械設備及電器設備,提高除塵設備的利用率,降低設備事故率,從而達到高效高產的目的。

    礦熱爐余熱鍋爐的發電量是礦熱爐耗電量的8%~12%,設備投資回報期2~3年。

    礦熱爐煙氣余熱發電熱力系統工作原理:余熱發電系統的熱力系統與火力發電系統相同,主要工作原理為:利用余熱鍋爐回收煙氣余熱,將鍋爐給水加熱生產過熱蒸汽,過熱蒸汽送到汽輪機中膨脹做功,將熱能轉換成機械能,進而帶動發電機發電,實現熱能→機械能→電能的轉換。做過功的蒸汽(乏汽)從汽輪機排出,經循環冷卻水系統冷卻后形成冷凝水,冷凝水及補充水混合在一起作為鍋爐的給水,經給水泵在送回到鍋爐中,這樣就完成了一個熱力過程。

 

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    余熱發電系統主機包括余熱鍋爐及冷凝式汽輪發電機組,礦熱爐的高溫煙氣通過煙風管道進入余熱鍋爐,產生的過熱蒸汽全部進入汽輪機推動發電機組。余熱發電系統的熱力系統由余熱鍋爐及相應的輔機、除氧器、給水泵等設備組成。余熱鍋爐產生的過熱蒸汽通過蒸汽母管匯總在一起后進入汽輪機發電機組發電。過熱蒸汽經隔離閥、主汽閥、調節閥進入汽輪機膨脹做功后,排至凝汽器,乏汽在凝汽器中凝結成水,在由凝結水泵送往除氧器作余熱鍋爐給水循環使用。循環冷卻水泵將水池中冷卻水打入凝汽器對汽輪機排汽(乏汽)進行冷卻,然后再排往機械通風冷卻塔進行冷卻,經過冷卻的水回到水池作為凝汽器冷卻介質循環利用。發電機冷卻介質為空氣,冷卻方式為閉式循環通風冷卻。

    每臺余熱鍋爐是由出口煙箱、過熱器段、蒸發器段、省煤器段、進口煙箱、汽包等六部分組成,待運往工地后才總成一體。

    省煤器段:主要由構架、盤管組、進出口聯箱及其附件組成。省煤器段主要用來回收廢棄的低位能量,提高給水溫度。除氧器的給水進入省煤器段的進口聯箱。

    蒸發器段:主要由構架、盤管組、進出口聯箱及其附件組成,是余熱鍋爐主要的熱交換器段。工質在此段吸熱后產生相變,由液相變為汽液共相,經汽包后向外界提供高質量的飽和蒸汽。

    過熱器段:主要由構架、盤管組、進出口聯箱及其附件組成,是余熱鍋爐產生過熱蒸汽主要的熱交換器段。飽和蒸汽在此段吸熱后產生過熱蒸汽,供給汽輪發電機組發電。

    進口煙箱:余熱鍋爐的進口煙箱是由鋼板焊制而成。進口端法蘭與礦熱爐排氣管道相配??筧嚷牌ü涎滔洳桓謀淞饗?,使排氣均勻的流經余熱鍋爐盤管組。上煙箱的外露表面均附有絕熱材料巖棉和鍍鋅薄鋼板來減少排氣的熱損失。

    煙氣系統:煙氣→余熱鍋爐進口煙箱→煙氣沖刷→過熱器→蒸發器→省煤器→余熱鍋爐出口煙箱。

    水系統:除氧器→給水泵→省煤器→汽包→下降管→蒸發器→汽水混合物(上升管)→汽包→飽和蒸汽→過熱器→過熱蒸汽。

    余熱鍋爐熱源來自電爐排出的煙氣,鍋爐為負壓運行,要求密封性好??筧嚷噯裙腥縵掠攀疲?/p>

(1)工作安全可靠。蒸發受熱面按最大煙氣參數進行設計,留有富余量以保證適應煙氣參數波動的影響,采用合理結構確保水循環安全。

(2)重量輕、尺寸小。

(3)余熱鍋爐水容量小,啟動速度快,機動性強。。

(4)余熱鍋爐只設置補水泵,沒有燃燒設備,因此設備工作可靠,運行成本低,運行費用低。

(5)??榛辜芙峁?,結構簡單,制造簡易,安裝方便。

(6)爐墻采用金屬護板;人孔、穿墻管(集箱)、護板接縫處全密封設計,確保鍋爐不漏風。

(7)選取合適的煙速,只要保證一定的煙氣流速可以有效的解決鍋爐受熱面的積灰問題。


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