文档介绍：马钢烧结余热发电技术
汪保平吴朝刚刘长青顾云松宋磊
前言
余热发电的可行性研究
方案设计及工艺简介
项目建设及运行实践
技术经济与社会环境效益分析
进一步提高发电量工作设想
马钢烧结余热发电技术
前言
马鞍山钢铁股份有限公司第二炼铁总厂有两座2500m3和一座1000m3高炉,配备两台300m2烧结机,两台带式冷却机面积分别为336 m2,每台带冷机前三个烟罩排烟温度平均可达380℃,总排气量近40万m3/h。由于原设计没有余热回收利用,致使大量具有较高热焓的烟气全部通过烟囱排空,不仅浪费了宝贵的能源,而且也污染了环境。因此对烧结带冷废气余热进行有效回收利用,对马钢推行节能降耗、改善环境、拓展循环经济、实现可持续发展具有十分重要的现实意义。
前言
冷却烟气余热利用有两种方式:一类是动力利用,即将余热转换为电能或机械能;另一类是热利用,即利用余热来预热空气,干燥产品、供应热水或蒸汽以及供暖和制冷等。目前国内烧结冷却机余热利用一般都是采用热利用方式,主要有:将废气返回到烧结料层,作为烧结助燃空气用;预热助燃空气作为点火炉的助燃风;通入二次混料机内或点火炉前预热混合料;通过余热锅炉或热管技术产生蒸汽,送入管网。
前言
从能源利用的有效性和经济性角度看,将余热用来发电或作为动力直接拖动机械是最为有效的利用方式。因此马钢选择了余热发电方式来回收300m2烧结机冷却机余热,该工程于2004年9月1日正式开工,2005年9月6日顺利并网发电,是我国钢铁企业烧结系统第一次实施的低温废气余热发电的项目。
余热发电的可行性研究
国内中低温废气余热利用情况
烧结烟气余热回收多数采用的是热管技术,但其换热效率较低,蒸汽产生量少。宝钢和太钢烧结带冷机的余热,都是采用余热锅炉回收技术。
安徽海螺集团的宁国水泥厂回转窑有一套余热发电设施可供借鉴。该技术及全套设备是日本“绿色援助”项目,1998年投产,年发电量约5500万kWh。通过将我厂烧结带冷机所产生的烟气温度及烟气量与宁国水泥厂回转窑的烟气情况进行对比,我们得出:马钢烧结带冷机所产生的烟气完全具备发电条件。
余热发电的可行性研究
我们对混合料在台车烧结过程温度变化情况进行跟踪。是在烧结机一节台车的侧面距底部150mm、300mm、450mm三个高度处分别钻一个孔(孔径12mm),在孔内插入不锈钢管,再在不锈钢管中装入热电偶。当点火完成,台车离开点火炉后,将热电偶连接到数字温度计,并且随台车移动,记录下台车中烧结料的烧结温度变化过程,直至台车到达烧结机尾部。从烧结过程温度跟踪测试的分析,在烧结过程中温度最高近1300℃,并且点火开始7min后温度快速上升,然后逐步下降。燃烧过程是由上而下进行的,在烧结机机尾处,烧结料上层温度降到455℃,底部温度还在1207℃以上,说明热源非常充足。
余热发电的可行性研究
烧结机0~2#烟囱废气温度、压力、流量等测试数据
烟囱
(#)
烟气温度
(℃)
烟道静压
(kPa)
工况下密度
(kg/m3)
工况下烟
气流速
(m/s)
含尘浓度(mg/m3)
标况流量
(m3/h)
0
507
-
37534
1
375
-
261760
2
279
-
90840
方案设计及工艺简介
烟温愈高,循环效率愈高,因此,设计中采用了热风循环方式。研究表明:当冷却介质(空气)初始温度为50℃时,热交换后的介质比常温时的要高15℃,而当介质初温为120℃时,热交换后的介质初温比常温时的要高45℃。考虑到热风循环将提高废气温度,最终确定如下设计参数,废气流量:80×104m3/h (两台带冷机的三个烟囱);废气温度:380℃~400℃;含尘浓度: ~。
方案设计及工艺简介
为了进一步提高烟气温度并稳定烟气工况参数。决定采用烟气循环的方式。流程如下框图