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230 m2 燒結(jié)環(huán)冷機余熱綜合利用

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2017-09-12  作者:李麗,馬慶爽,王瑩,趙錄  瀏覽次數(shù):1947
 
核心提示:【摘要】為提高能源利用率,天津天鋼聯(lián)合特鋼有限公司實施了燒結(jié)環(huán)冷機余熱發(fā)電工程,配置2 臺雙壓立式余熱鍋爐、1 臺12 MW 雙壓補汽凝汽式汽輪機及1 臺15 MW 發(fā)電機,充分利用2×230 m2 燒結(jié)環(huán)冷機產(chǎn)生的大量低品質(zhì)廢氣的熱量,并將其轉(zhuǎn)化成電能,實現(xiàn)了資源的循環(huán)利用,降低了生產(chǎn)成本,減少了廢渣和粉塵等污染物對環(huán)境的污染。 【關(guān)鍵詞】 燒結(jié)環(huán)冷機;余熱;發(fā)電系統(tǒng);節(jié)能減排 1 引言 隨著鋼鐵行業(yè)的快速發(fā)展,作為煉鐵主要原料的燒結(jié)礦,其產(chǎn)量也大幅度提高,因此,燒結(jié)生產(chǎn)中伴生的高溫廢
 230 m2 燒結(jié)環(huán)冷機余熱綜合利用

李麗,馬慶爽,王瑩,趙錄

(天津天鋼聯(lián)合特鋼有限公司,天津301500)

摘要為提高能源利用率,天津天鋼聯(lián)合特鋼有限公司實施了燒結(jié)環(huán)冷機余熱發(fā)電工程,配置2 臺雙壓立式余熱鍋爐、1 臺12 MW 雙壓補汽凝汽式汽輪機及1 臺15 MW 發(fā)電機,充分利用2×230 m2 燒結(jié)環(huán)冷機產(chǎn)生的大量低品質(zhì)廢氣的熱量,并將其轉(zhuǎn)化成電能,實現(xiàn)了資源的循環(huán)利用,降低了生產(chǎn)成本,減少了廢渣和粉塵等污染物對環(huán)境的污染。

關(guān)鍵詞】 燒結(jié)環(huán)冷機;余熱;發(fā)電系統(tǒng);節(jié)能減排

1 引言

隨著鋼鐵行業(yè)的快速發(fā)展,作為煉鐵主要原料的燒結(jié)礦,其產(chǎn)量也大幅度提高,因此,燒結(jié)生產(chǎn)中伴生的高溫廢氣也越來越多。通過數(shù)據(jù)分析得出,燒結(jié)工序中的余熱資源量約占噸鋼余熱資源總量的19.3%,如何回收利用這部分余熱資源已經(jīng)引起人們的高度重視。

近年來,國內(nèi)鋼鐵行業(yè)中廣泛推廣低溫余熱發(fā)電技術(shù),通過實施這種技術(shù)可以大大降低燒結(jié)工序能耗、提高能源利用效率。

本著“節(jié)約能源,保護環(huán)境”的原則,天津天鋼聯(lián)合特鋼有限公司實施燒結(jié)環(huán)冷機余熱發(fā)電工程,以此回收利用2×230 m2 燒結(jié)環(huán)冷機所產(chǎn)生的廢氣顯熱,該工程設(shè)置2 臺余熱鍋爐和1 臺汽輪發(fā)電機組,利用中低溫的廢氣產(chǎn)生蒸汽,來推動汽輪機組做功發(fā)電。

2 余熱發(fā)電系統(tǒng)介紹

聯(lián)合特鋼公司目前擁有兩條燒結(jié)生產(chǎn)線,每條生產(chǎn)線配備一臺230 m2 燒結(jié)機和一臺280 m2 環(huán)冷機,燒結(jié)機有效燒結(jié)面積230 m2,臺車寬3.5 m,有效抽風(fēng)長度66 m,臺車欄板高700 mm,燒結(jié)機的利用系數(shù)正常為1.34 t/m2·h,最大為1.65 t/m2·h。環(huán)冷機有效冷卻面積280 m2,每臺環(huán)冷機配置4 臺相同的鼓風(fēng)機,每臺鼓風(fēng)機風(fēng)量為32.6 萬m3/h,風(fēng)壓為5 675 Pa;從環(huán)冷機出來的煙氣成分主要為熱空氣,含塵量200~800 mg/Nm3。

由于230 m2 燒結(jié)環(huán)冷機2# 段及以后段的廢熱氣溫度較低,余熱發(fā)電的價值較低,因而采用了230 m2 燒結(jié)環(huán)冷機1# 段和2# 段高溫部分的廢熱氣進行余熱發(fā)電。本工程配置2 臺雙壓立式余熱鍋爐和1 臺12 MW 雙壓補汽凝汽式汽輪機及1 臺15 MW 發(fā)電機,配套建設(shè)公輔設(shè)施。

3 余熱發(fā)電系統(tǒng)技術(shù)方案

余熱發(fā)電系統(tǒng)工藝流程圖見圖1 所示。

圖片1 

3.1 雙壓立式無補燃自然循環(huán)鍋爐[2]

余熱鍋爐熱力系統(tǒng)采用雙壓系統(tǒng),其熱力回收率在擬實施的各種余熱方案中都相對較高,能夠最大限度地回收環(huán)冷廢氣中的熱量。余熱鍋爐在雙壓系統(tǒng)下產(chǎn)生兩種不同壓力的蒸汽,其中壓過熱蒸汽作為主蒸汽進入汽輪機進行發(fā)電,低壓過熱蒸汽作為補汽進入汽輪機。

3.2 雙壓補汽凝汽式汽輪機

燒結(jié)余熱的熱源品位決定了余熱鍋爐產(chǎn)生的蒸汽品質(zhì)不是很高,本工程選用了1.8 MPa 次中壓汽輪機。采用雙壓補汽凝汽式汽輪機可以充分利用余熱鍋爐產(chǎn)生的過熱蒸汽,提升發(fā)電量,以獲取最大的經(jīng)濟效益。

3.3 熱風(fēng)系統(tǒng)方案

3.3.1 環(huán)冷機料層上部煙罩密封處理

環(huán)冷機漏風(fēng)主要是其煙罩和臺車之間、臺車與風(fēng)箱之間的縫隙,因煙罩、風(fēng)箱是固定的,而臺車和兩側(cè)臺車擋板一起做圓周運動,無法做機械密封。

對環(huán)冷機的密封處理主要考慮以下三個方面的措施:

(1)在燒結(jié)環(huán)冷機的2# 煙罩高溫部分設(shè)置隔板,合理確定隔板位置,使2# 段前部較高溫部分煙氣納入1# 段煙囪排出,增加1# 段總煙氣量。

(2)完善臺車與煙罩之間的密封:環(huán)冷機運行的時候臺車與煙罩之間也是相對運動的,臺車上邊緣與煙罩下邊緣之間存在著不小的間隙。在煙罩下端和臺車上端各裝一塊擋熱鋼板,兩鋼板之間留有一定間隙,此間隙用耐高溫橡膠密封。耐高溫橡膠固定于煙罩上,相對于臺車上的擋熱鋼板相對滑動,從而減少與低溫段之間的串風(fēng)。并合理確定隔板位置,盡量選取高溫部分的煙氣。

(3)合理選擇煙囪內(nèi)的零壓點是關(guān)鍵,使煙罩與臺車擋板接觸處的壓力維持在微負(fù)壓狀態(tài),減少漏風(fēng)。

3.3.2 煙氣再循環(huán)系統(tǒng)

將通過余熱鍋爐后的煙氣再送入環(huán)冷機進口風(fēng)箱入口,形成煙氣再循環(huán),提高環(huán)冷機入口進風(fēng)溫度。合理選擇循環(huán)風(fēng)量,并適當(dāng)加大后段冷卻風(fēng)量,可同樣保證燒結(jié)礦的最終冷卻效果。本工程采用的煙氣再循環(huán)系統(tǒng),其流程如下:

燒結(jié)環(huán)冷機1# 段和2# 段高溫部分的300~400℃煙氣通過切換閥門后引入余熱鍋爐進口,余熱鍋爐出口經(jīng)過換熱后的約140 ℃煙氣由循環(huán)風(fēng)機排出,全部送入1# 段環(huán)冷機入口風(fēng)箱。

循環(huán)風(fēng)機入口設(shè)置吸風(fēng)口,以補入循環(huán)冷卻風(fēng)泄漏損失量,并調(diào)節(jié)環(huán)冷機入口風(fēng)溫至130 ℃ 左右。循環(huán)風(fēng)機出口設(shè)置旁通排風(fēng)口,在風(fēng)量超出時排出多余煙氣。

3.4 主要設(shè)備參數(shù)

3.4.1 余熱鍋爐(見表1)

圖片2 

3.4.2 汽輪發(fā)電機組(見表2)

圖片3 

4 余熱發(fā)電系統(tǒng)運行過程存在問題及相應(yīng)改造

該系統(tǒng)投運后,日常觀察發(fā)現(xiàn)其存在若干小問題;在現(xiàn)場專業(yè)技術(shù)人員的認(rèn)真分析、探討下,上述問題得以成功解決,不僅確保了設(shè)備的有序穩(wěn)定運轉(zhuǎn),而且還實現(xiàn)了資源的部分節(jié)約利用。

 

4.1 射水箱溢流節(jié)水改造工程

改造前運行情況:射水箱是汽輪機組的重要設(shè)備之一,其射水箱內(nèi)的溫度(正常保持在26 ℃)直接決定了凝汽器真空的保持程度。為了保證射水箱內(nèi)部的溫度在一定范圍內(nèi),在正常運行中,射水箱需保持補水閥門常開狀態(tài),以保證水溫及真空,這就造成射水箱水滿后,自溢流管直接排入地溝,造成工業(yè)水的極大浪費。

改善措施:在射水箱內(nèi)距溢流口30 cm 處加裝一臺抽水泵,投入自啟裝置,出口接至凝汽器循環(huán)水的出口,溢出的水可直接流入循環(huán)水池,既避免了工業(yè)水的不必要浪費,又保障了循環(huán)水池的補水量。

改善成果:射水箱改善后,每天節(jié)約工業(yè)水400 t 左右,每年共節(jié)約14.4 萬t 工業(yè)水,極大程度地做到了節(jié)能降耗。

4.2 對循環(huán)水池溢流水及無閥過濾器排污水回收工程

改造前的運行情況:無閥過濾器不定期進行反沖洗,每次沖洗時大約有50 t 水流入明渠。循環(huán)水是通過循環(huán)水泵來保障凝汽器、冷油器、空冷器等換熱設(shè)備溫度的,各種轉(zhuǎn)動設(shè)備的冷卻水又回流循環(huán)水池,當(dāng)循環(huán)水池的水位達到3.1 m 時,循環(huán)水自溢流管流入明渠,造成了極大的浪費。

改善措施:在無閥過濾器旁放一水罐,當(dāng)反沖洗及循環(huán)水池溢流時,水流入罐體,達到一定液位時,自吸泵啟動,抽到成品水池。

改善成果:通過這一年多的運行,現(xiàn)每日節(jié)水量達到380 t 之多,既改善了現(xiàn)場環(huán)境,又極大地節(jié)約了生產(chǎn)用水。

4.3 1#、2# 鍋爐疏水回收工程

改造前的運行情況:每一次啟停鍋爐時,每一道疏水系統(tǒng)必須開啟,在冬季,為防止疏水閥門凍結(jié)必須長期打開,各疏水通過連接的母管流入明渠,造成了浪費。

改善措施:把疏水管路的母管通往疏水?dāng)U容器內(nèi),流入排污池由泵打到成品循環(huán)水池再利用。改善成果:每啟一次鍋爐,可回收水量在20 t,冬季每天回收10 t。

4.4 1#、2# 鍋爐循環(huán)風(fēng)機減溫水改造工程

改造前的運行情況:在外網(wǎng)管道出現(xiàn)問題或其他特殊情況時,哪怕是停1 h 供水的情況下,余熱系統(tǒng)就必須停機停爐,啟停一次至少需要3h,按平均發(fā)電量計算,少發(fā)電30 000 kW·h。

改善措施:從循環(huán)水泵出口母管焊接DN100管路,通過分支變徑DN80 通向1#、2# 鍋爐循環(huán)風(fēng)機進行設(shè)備冷卻。

改善成果:既可在短時間(4 h)內(nèi)外網(wǎng)停水的情況下,保證設(shè)備的正常運行,而且可以在春、秋、冬季長時間使用循環(huán)水池冷卻水,每天可節(jié)約工業(yè)水480 t。

4.5 環(huán)冷機高溫段煙道增高改造工程

改造前的運行情況,以2015 年8 月份下旬為例:

鍋爐高溫段平均煙溫:394.5 ℃;

中溫段平均煙溫:371.6 ℃;

鍋爐入口平均煙溫:(340±5)℃;

平均負(fù)荷:4 437.5 kW。

改善措施:在燒結(jié)機下料口到高溫段煙罩加高。

改造成果,以2015 年9 月份上旬為例:

鍋爐高溫段平均煙溫:420.3 ℃;

中溫段平均煙溫:390.2 ℃;

鍋爐入口平均煙溫:(360±5)℃;

平均負(fù)荷:4 638.5 kW。

從以上數(shù)據(jù)可以看出,經(jīng)過改造煙溫平均提高20 ℃左右,單線每小時可多發(fā)電200 kW·h 左右。

5 余熱發(fā)電系統(tǒng)運行效果

5.1 節(jié)能降耗效果

本工程自投運后,設(shè)備運行良好,可實現(xiàn)年供電量6.68 ×107 kW·h,在未實施燒結(jié)環(huán)冷機余熱發(fā)電工程之前,燒結(jié)工序能耗約為46~47 kgce/t 礦,發(fā)電項目實施后,燒結(jié)工序能耗降為44~45 kgce/t礦,其余熱降耗效果突出。不僅減少了企業(yè)自外網(wǎng)的購電量,年節(jié)約能源消費量2.67 萬tce,在促進資源節(jié)約的同時,有助于改善當(dāng)?shù)氐哪茉唇Y(jié)構(gòu),提高能源安全,而且還降低了企業(yè)成本,增加了企業(yè)的經(jīng)濟效益和市場競爭能力。

5.2 減排效果

燒結(jié)環(huán)冷機煙氣中不可避免地帶有一定質(zhì)量的粉塵,在余熱鍋爐內(nèi),這些粉塵大部分會沉降下來,并被集中收集,減少了粉塵排放。系統(tǒng)正常運行時,煙氣在完成熱交換后,全部返回到燒結(jié)環(huán)冷機中,不僅實現(xiàn)資源的循環(huán)利用,而且減少了廢渣和粉塵等污染物對環(huán)境的污染。利用燒結(jié)環(huán)冷機上的純低溫余熱進行發(fā)電,減少了CO2排放量6.68 萬t,SO2排放量427.43 t。

本工程充分利用排放的二次能源建設(shè)發(fā)電機組并供熱,避免了廢氣對大氣的嚴(yán)重污染,改善了周邊環(huán)境,同時,對聯(lián)合特鋼公司所在地區(qū)的可持續(xù)發(fā)展也起到了很大作用。

6 結(jié)語

綜上所述,鋼鐵廠的燒結(jié)環(huán)冷機上的純低溫余熱發(fā)電的控制,充分利用了燒結(jié)環(huán)節(jié)中產(chǎn)生的大量低品質(zhì)廢氣的熱量,并將其轉(zhuǎn)化成電能。如果每個鋼鐵企業(yè)都能充分利用余熱進行發(fā)電,每年所產(chǎn)生的經(jīng)濟效益將十分巨大。這項控制技術(shù)將為改善產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),節(jié)能減排以及提高能源的利用率提供一條重要途徑[3]。

參考文獻

[1] 丁毅,史德明. 馬鋼燒結(jié)帶冷機余熱發(fā)電[J]. 冶金能源,2007(1):49-53.

[2] 沈東,張皓,周勇平.安鋼燒結(jié)環(huán)冷機低溫余熱發(fā)電工程[J].能源工程,2005(3):58-60.

[3] 王旭偉,劉新堯.燒結(jié)環(huán)冷機低溫?zé)煔庥酂岚l(fā)電的控制研究[J].新能源,2013(11):159-160.

 

 
 
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