基本原理爲:
燒結礦在帶冷機或環冷機上是通過鼓風進行冷卻,由底部鼓入的冷風在穿過熱燒結礦層時被加熱,成爲高溫廢氣。将這些高溫的廢氣通過引風機引入鍋爐,加熱鍋爐内的水産生(shēng)蒸汽,蒸汽推動汽輪機轉動帶動發電機發電。
随着我(wǒ)國鋼鐵工(gōng)業的快速發展, 高爐煉鐵的主要原料——燒結礦的産量也大(dà)幅度提高,燒結生(shēng)産過程中(zhōng)産生(shēng)的高溫廢氣也越來越多,如何有效地回收利用這部分(fēn)熱量已經引起了人們的高度重視。2008 年5月,國家發改委将燒結餘熱發電技術列入第一(yī)批國家重點節能技術推廣項目, 2009年12月工(gōng)信部公布了《鋼鐵企業燒結餘熱發電技術推廣實施方案》, 計劃用三年時間(2010-2012年) ,在重點大(dà)中(zhōng)型鋼鐵企業中(zhōng)有針對性地推廣燒結餘熱發電技術,預期在鋼鐵行業的推廣比例達到20%,形成157.5萬t 标準煤的節能能力,爲鋼鐵企業在日益激烈的市場競争中(zhōng)進一(yī)步降低生(shēng)産成本、實現節能降耗發揮積極作用。
工(gōng)藝流程。
燒結餘熱發電工(gōng)藝流程主要包括三部分(fēn):煙氣回收及循環系統; 鍋爐系統; 汽輪機及發電機系統。煙氣回收系統主要由煙囪、煙氣引出管、煙氣流量控制閥和煙筒的遮斷閥構成,主要功能是利用鍋爐引風機産生(shēng)的負壓将帶冷機煙罩内溫度較高的煙氣引到鍋爐内,同時避免外(wài)界的冷風進入鍋爐。鍋爐系統是餘熱回收的核心,在鍋爐受熱面上,高溫煙氣将熱量逐級傳遞給受熱面内的水,生(shēng)成蒸汽。汽輪機及發電機系統将蒸汽攜帶的能量轉化成電能,最終完成餘熱能向電能的轉化。
燒結餘熱發電的關鍵技術。
燒結餘熱資源具有品質較低、波動大(dà)等特點,回收的關鍵技術包括燒結機煙氣餘熱回收與煙氣處理、燒結餘熱源參數預測、燒結餘熱回收工(gōng)藝與廢氣溫度調節、廢氣循環對燒結礦質量影響與燒結冷卻制度優化、冷卻機餘熱回收鍋爐、發電系統選型與優化等。燒結餘熱回收應以冷卻機廢氣餘熱回收爲主, 并重點保證系統穩定運行、提高回收效率, 其中(zhōng), 熱源參數預測技術是基礎, 熱風循環技術是有效手段, 餘熱鍋爐和發電系統熱力參數優化、參數匹配和動态特性優化是核心。
應用情況。
日本燒結餘熱利用起步最早。上世紀80 年代中(zhōng)期, 餘熱回收技術已在日本燒結廠得到了廣泛應用, 其冷卻機廢氣餘熱利用的普及率達到了57% ,而燒結機主煙道煙氣餘熱利用的普及率也達到了26% 。2004 年9 月1 日, 馬鋼第二煉鐵總廠在兩台300 m2 燒結機上開工(gōng)建設了國内第一(yī)套餘熱發電系統, 該系統于2005 年9 月6 日并網發電。随後,馬鋼、濟鋼、寶鋼、太鋼等大(dà)型鋼鐵集團公司都開始應用。技術指标。
a.與該節能技術相關的能耗現狀:200~400℃的低溫餘熱廢氣,基本沒有得到利用。
b.主要技術指标:可利用煙氣溫度爲200~400℃。
技術難點。
(1)燒結冷卻機廢氣流量很大(dà),但是,低溫段(150℃以下(xià))和部分(fēn)中(zhōng)溫段廢氣沒有利用價值,而且高溫段和可利用部分(fēn)中(zhōng)溫段廢氣的平均溫度在300~380℃之間。主要受到燒結機落礦溫度和冷卻機漏風率影響。可利用的餘熱資源屬于中(zhōng)低溫餘熱,質量不高,回收利用難度較大(dà)。
(2)發電系統對主蒸汽的品質要求很嚴,而燒結系統熱力系統非常不穩定,廢氣溫度波動範圍在±100℃以上,造成主汽溫度的波動超标,嚴重影響技術經濟指标,迫使餘熱電站頻繁停機,嚴重威脅汽輪機的安全性、穩定性和壽命。
由于燒結機工(gōng)況不穩定,往往很多鋼鐵企業采用幾台燒結機并聯到一(yī)起進行餘熱發電,保證發電系統的連續性。
例題2,鋼鐵企業脫硝中(zhōng),進入脫硝反應器之前需加裝換熱系統。
SCR反應器布置在布袋除塵器之後。從脫硫除塵後的(≤200℃)煙氣經過換熱及補燃系統,将煙溫加熱至220℃以上後,進入SCR裝置,經過SCR反應器後的煙氣經換熱系統進行熱回收後經原煙囪排放(fàng)至大(dà)氣。SCR 反應器設置2層催化劑,采用蜂窩式催化劑,每層催化劑上方設置6套聲波吹灰器。
燒結煙氣入口煙氣條件:
燒結排煙溫度:≤200°C
燒結煙氣流量(工(gōng)況):1440000 m3/h
煙塵濃度:50-200 mg/Nm3
SO2濃度:800-2500 mg/Nm3
NOx濃度:≤200 mg/Nm³
由于燒結煙氣溫度≤200°C不滿足低溫催化劑的反應溫度要求,所以加了補燃系統進行升溫。補燃後的溫度比較高,達到了300℃左右,如果直接排放(fàng)到大(dà)氣中(zhōng),則浪費了大(dà)量的能源。這種燒結機的型号爲210m2,煙氣量達到了144萬。
其系統原理如下(xià)圖所示: