试论邯钢西区烧结余热发电技术应用

       论文关键词:废气余热回收;烧结余热发电:环保节能效益

　　论文摘要:介绍邯钢西区烧结双压余热锅炉及双压补汽式汽轮机余热发电技术，此发电技术不需要消耗一次能源，不产生额外的废气、废渣、粉尘和其它有害气体;且大幅度减少环冷机对空排放的热量，减少热污染效果显着，具有充分利用低温废气、变废为宝、净化环境的多重意义。

  前言

  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%的热能以烧结机烟气和冷却机废气的显热形式排入大气。由于烧结环冷机废气的温度不高，仅150~450℃，加上以前余热回收技术的局限，余热回收项目往往给人以“造价高，发电少，回收年限长”的印象，长期以来被人们忽略遗忘。

  1、邯钢烧结环冷机余热回收班义

  环冷机余热的回收，是通过环冷烟气低温余热锅炉回收烟气的低品味余热能源，结合低温余热发电技术，用余热锅炉的过热蒸汽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，不需要消耗一次能源，不产生额外的废气、废渣、粉尘和其它有害气体;它是当前工业企业节能和环保要求下的必然趋势和产物，具有充分利用低温废气、变废为宝、净化环境的多重意义。具体来讲环冷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的效果;

  2)降低邯钢烧结工序能耗，促进资源节约，降低邯钢的单位产值的能耗，增加企业的效益;

  3)有利于企业可持续发展目标的实现，减少当地由常规火电厂带来的S02, NOX、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、邯钢新区烧结余热发电技术

  邯郸钢铁厂邯钢新区2条烧结生产线，每条烧结生产线配置1台360m2烧结机和1台415m2环冷机。每台环冷机配置5台相同的鼓风机，每台鼓风机风量为45. 3~48. 4X 104Nm3/h，风压约为3648~-4070Pa，上述鼓风机的送风穿透环冷机上矿料料层，矿料被冷却到150~200℃后送入下一道工序;冷风和矿料换热后变为450~150℃的热烟气，分别排向大气，上述热烟气中含有的一定数量的矿物粉尘也随之排向空中。为利用钢铁厂烧结环冷机所产生的废气的显热，邯钢新区烧结配置2套68t/h双压低温余热锅炉，和1套25MW低温补汽凝汽式汽轮发电机组，将废气通过余热锅炉回收热量而产生的过热蒸汽，用于汽轮发电机组发电。

  2. 1烧结环冷机烟气系统。烧结环冷机原有22个相通的风室，烧结余热发电工艺将其1 # ~5#风室(对应1#风机)和6 #~10#风室(对应2#风机)的烟气收集起来，分别从通过烟气系统的1#和2#烟道进入余热锅炉，作为余热锅炉的热量来源。

  在1#风机范围内的排气烟道上设置1座冲击挡板沉降式除尘器，1#和2#鼓风机范围内烟气共用1台循环风机(液力偶合器调速)和1座备用排空烟囱，并在每套余热锅炉的烟气系统上分别设置3套三通挡板门，以利于余热回收系统故障时随时隔离余热回收系统，保证烧结生产的正常进行。

  循环风机出口风(I#, 2#环冷风机作备用)通过环冷机被加热到4000C左右后，分别通过挡板门引入到余热锅炉，(当余热炉故障时挡板风门可切换到排空)，1#, 2#被加热的烟风在进入余热炉之前先以简易挡板式除尘器简单除尘(除尘50%)。通过余热炉热后烟气被降为1500 C左右。通过除尘器除尘之后，经循环风机通过闸板门再次进入环冷机，当余热炉故障时闸板门关闭，环冷机需要的冷却风仍从原1#. 2#环冷风机入口。

  循环风机入口前需要再补充15%的冷风进入，以使进入环冷风的风量能达到原来的数值。

  2. 2烧结余热发电工艺参数:邯钢新区烧结配置2套68t/h双压低温余热锅炉QC400 (400) /450 350)-70 20)-2.35 (0.49) /425 (230)型余热锅炉，为双压无补燃自然循环锅炉，适用于烧结环冷机排气烟气的余热回收及除尘。

本锅炉采用塔式布置(紧身密封)，当锅炉进入工作状态时，烟气水平流向锅炉顶部的入口转角烟道，依次流经本体各受热面，经换热后的烟气从锅炉底部排出。

  本锅炉的汽水系统由前述各受热面管箱、高压锅筒、低压锅筒、减温器、过热器集汽集箱所组成。锅炉的给水(凝结水)经各自的给水操纵台进入省煤器加热后，接近饱和温度的水进入锅筒，锅筒内的水经下降管进入蒸发器，在蒸发器内受热后成为汽水混合物又回到锅筒(分离器)，在锅筒(分离器)内进行汽水分离，分离下来的水回到锅筒的水空间，饱和蒸汽则通过饱和蒸汽引出管被送到过热器，饱和蒸汽在过热器内被加热成过热蒸汽，然后经减温器调温，达到规定的蒸汽温度后，经主汽管送入汽轮机。

  3、烧结余热发电环保节能效益

  烧结冷却风机目前共有10台，按以前工艺流程，废气均不经处理，直接向大气排放。烧结余热发电工艺的废烟气排放由开式改为闭式，进入余热炉的烟尘原则上不排放，烧结余热发电工艺上马后，每台每小时可减排7. 7t/h，按年运行8000小时计算，2套烧结机每年可减排12. 32万t烟尘。

  烧结余热发电工艺为了减少循环风机的的磨损，环冷机排出的冷却风进入了循环风机前均进行了除尘，综合除尘效率大约为80，按锅炉含尘量lOg/m3，总烟气量770100m3/h计算，2台余热锅炉烟尘(主要为铁砂)收集量12. 32t/h。每年可收集铁砂9. 856万吨。

  4、邯钢烧结余热发电工艺兵.如下特点和优势

  1)烧结余热发电工艺采用环冷机废烟气余热回收发电，不但不需要消耗任何化石燃料，而且邯钢集团烧结环冷机余热发电工程大幅度减少环冷机对空排放的热量，减少热污染效果显着。

  2)余热锅炉尾气返送进环冷机循环利用，一方面提高了锅炉的进口烟温，增大了锅炉的蒸发量，增加了汽轮发电机组的发电量:另一方面阻止了环冷废气中矿尘的向空排放，对环境保护起到重要作用。

  3)余热利用烟气系统带100%旁路系统，若余热锅炉发电机组出现故障，控制系统可快速的启动原1#, 2#环冷风机，同时关闭烟囱上烟气切换挡板门，切换到原有工况下运行，充分保证烧结主工艺的安全和正常运行。

  4)锅炉采用双通道烟气进气系统，高温烟气经部分高压受热面换热，低温烟气经部分低压受热面换热，高温烟气烟温降至与低温烟气相当后，两股烟气混合再与其余的受热面换热，充分利用烟气的不同品质，实现烟气热能的梯级利用，提高能源回收效率。

  5)采用双压余热锅炉及双压补汽式汽轮机。烧结余热发电工艺采用双压余热锅炉，热能回收效率在各种余热回收方案中是效率最高的，可以最大幅度地回收环冷废气中的热量;双压补汽式汽轮机可以充分利用余热锅炉产生的过热蒸汽，提高发电。