2×116m2燒結帶冷機余熱利用發(fā)電項目的實踐

衢州元立金屬制品有限公司 鄭祖強

1 2×116m2燒結機及帶冷機技改前生產狀況

衢州元立金屬制品有限公司（以下簡稱元立公司）現有2臺116m2燒結機及兩臺120m2帶冷機,燒結礦由配置鼓風機的帶冷機冷卻,每臺帶冷機配置4臺鼓風機，每臺鼓風機風量為21×104Nm3/h，風壓約為3200Pa，上述鼓風機的送風穿透帶冷機上礦料料層，礦料被冷卻到150～200℃后送入下一道工序。冷風和礦料換熱后變?yōu)?50～400℃的熱廢氣，排向大氣，上述熱廢氣中含有的一定數量的礦物粉塵也隨之排向空中。燒結及帶冷機參數如表1、表2所示：

2 余熱利用發(fā)電項目方案選擇

為了積極響應國家節(jié)能減排政策號召，降低企業(yè)成本、各鋼鐵企業(yè)紛紛上馬燒結冷卻機余熱發(fā)電項目，燒結余熱主要分為以下兩種：

表1 燒結生產線技術參數

表2 帶冷機廢氣參數匯總表

第一種：以燒結礦在帶冷機或環(huán)冷機冷卻過程中產生的廢氣的余熱為熱源。

第二種：以燒結機主排大煙道尾部溫度較高的煙氣的余熱為熱源。

由于第一種熱源的溫度品位較高，高溫段廢氣溫度一般達300～400℃，配套的余熱利用設備也已經很成熟，成為目前國內大部分鋼鐵企業(yè)燒結工序余熱回收的主流方案；在第二種熱源的溫度品位較低，煙氣溫度一般為250～350℃，較難產生高溫蒸汽，且煙氣中含有較多的硫，一般在1000-3000mg/Nm3[2]，容易造成鍋爐及管道的腐蝕，使這種熱源在國內的鋼鐵企業(yè)中較少運用。

綜合考慮公司燒結機的技術參數、國內相關鍋爐及發(fā)電機組的技術水平和同行業(yè)燒結機余熱利用的運行情況，元立公司此次燒結機余熱利用發(fā)電項目只對2條帶冷機Ⅰ段、Ⅱ段冷卻燒結礦過程產生的煙氣進行利用。

3 項目工藝及熱能平衡計算

3.1 工藝原理

燒結帶冷余熱利用發(fā)電項目工藝示意圖見圖1。

該項目利用145℃左右的循環(huán)煙氣將高溫燒結礦在帶冷機Ⅰ段、Ⅱ段進行冷卻，使循環(huán)煙氣的溫度提升到350～400℃，然后將煙氣引入至雙溫雙壓余熱鍋爐進行熱交換，煙氣經沉降室除塵后重新由循環(huán)風機送至帶冷機Ⅰ段、Ⅱ段對燒結礦進行冷卻，形成煙氣閉路循環(huán)。雙溫雙壓余熱鍋爐利用循環(huán)煙氣的熱量將鍋爐給水加熱成兩種不同品質的蒸汽，中壓蒸汽送至雙溫雙壓補汽凝汽式汽輪作為主蒸汽，低壓蒸汽作為雙溫雙壓補汽凝汽式汽輪的補汽用，兩股蒸汽共同驅動雙溫雙壓補汽凝汽式汽輪發(fā)電機組發(fā)電。經汽輪機做功后的蒸汽由冷凝器冷凝后重新作為鍋爐給水。

帶冷煙氣的利用方案，擬采用煙氣循環(huán)系統，即：帶冷機排出的煙氣進入余熱鍋爐回收熱量，余熱鍋爐排出的約145℃煙氣再由增設的循環(huán)風機送入帶冷機冷卻礦料。循環(huán)風機采用高壓變頻裝置，減少自用電量。

圖1 燒結帶冷余熱利用發(fā)電項目工藝示意圖

余熱鍋爐蒸汽參數為31t/h、1.96MPa、350℃+13t/h、0.35MPa、215℃的雙壓雙溫余熱鍋爐，鍋爐采用雙通道煙氣進氣系統，高溫煙氣經高壓受熱面換熱，低溫煙氣經低壓受熱面換熱，高溫煙氣煙溫降至與低溫煙氣相當后，兩種煙氣混合再與其余的受熱面換熱，充分利用煙氣的不同品質，實現煙氣熱能的梯級利用。

3.2 余熱鍋爐及汽輪機發(fā)電機組技術參數

依據廢氣實測數據和蒸汽設計參數，本項目選用的余熱鍋爐和汽輪機技術參數如下表3和表4。

表3 余熱鍋爐技術參數

表4 汽輪發(fā)電機組技術參數

4 項目工藝先進性

該項目技術先進性主要體現在以下幾點：

1）采用雙壓低溫余熱鍋爐可以大幅提高余熱鍋爐的能量回收效率；

2）鍋爐采用的除塵系統可以大幅度減少廢氣中礦塵直接排空帶來的環(huán)境污染；

3）采用循環(huán)風機鼓風，使風溫提高了45℃，回收余熱量增加，發(fā)電量得到提高，并且熱風冷卻燒結礦可減少高溫礦料的急冷破碎現象，提高燒結礦料品質；

4）鍋爐煙道采用了特殊的保溫材料保溫，減少了進入鍋爐廢氣的熱損失；

5）采用新型補汽凝汽式汽輪機，提高了機組的熱效率；

6）鍋爐采用新型膜式壁機構，減少了廢氣粉塵對鍋爐的損傷，延長鍋爐使用壽命的同時，提高了鍋爐熱效率。

7）停止使用原燒結帶冷機Ⅰ、Ⅱ的冷卻風機，由鍋爐循環(huán)風機將鍋爐利用后的煙氣進行重新鼓入帶冷機Ⅰ、Ⅱ段，并對循環(huán)風機和循環(huán)水泵進行高壓變頻改造，大大降低了廠用電耗。

5 經濟分析

根據項目實際運行的情況分析，該余熱發(fā)電項目正常運行時發(fā)電負荷達6049kW，廠用電率平均約為1087 kW，則年經濟效益測算如下：

年經濟效益=（發(fā)電量-廠用電量）×年工作時間×外網購電單價

其中：年工作時間7200h，外網購電單價0.7元/kW.h

年經濟效益=（6049-1087）×7200×0.7=2500.85萬元

6 結束語

本項目根據燒結機的生產情況，合理的選擇余熱利用設備的參數，并對項目自身的重點用電設備做變頻改造工作，使項目的取得噸礦發(fā)電量達20.06kW/t礦、年對外供電量達3572.64萬kW.h的成績，為同行業(yè)在燒結余熱利用方面提供了借鑒的經驗。

[1]林金柱，三鋼燒結機余熱利用現狀及技術進展探討[J].節(jié)能，2010，(03)∶31-33

[2]余志杰.福建三鋼180m2燒結機煙氣循環(huán)流化床干法脫硫裝置[J].能源與環(huán)境，2008，（04）：66-68

[3]汪保平;吳朝剛;顧云松.馬鋼300m2燒結機帶冷煙氣余熱發(fā)電工程[J],燒結球團 2007（02）：9-10