宣鋼余熱發(fā)電潛力分析與實(shí)踐

李政

摘 要：通過分析宣鋼發(fā)電潛力，找出提高宣鋼自發(fā)電比例的措施，提出相應(yīng)解決的技術(shù)方案，技術(shù)方案實(shí)施后實(shí)現(xiàn)了全年自發(fā)電比例趨近于100%。

關(guān)鍵詞：余熱發(fā)電；分析；實(shí)踐

1 概述

理論上鋼鐵企業(yè)利用二次能源的發(fā)電量能夠滿足自身用電需求，也就是自發(fā)電比例能夠達(dá)到100%。國(guó)際先進(jìn)企業(yè)自發(fā)電比例達(dá)到了85%以上，2010年宣鋼的自發(fā)電比例僅為28.22%，與之相比差距很大。而鋼企產(chǎn)生的大量低品質(zhì)余熱，沒有完全利用，所以宣鋼有必要對(duì)以上資源進(jìn)行研究利用，提高電力自供能力。

2 發(fā)電潛力分析

鋼鐵企業(yè)可用于發(fā)電的資源是煤氣資源、高爐余壓、余熱資源等，宣鋼發(fā)電潛力分析如下：

2.1 煤氣資源

宣鋼煤氣資源有高爐煤氣、焦?fàn)t煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣，除自身生產(chǎn)使用外，可用于發(fā)電，這是企業(yè)自發(fā)電的主要資源。

2.2 高爐爐頂余壓

宣鋼四座高爐均裝配TRT發(fā)電機(jī)組，總裝機(jī)容量58.5MW，噸鐵發(fā)電量達(dá)到46kwh，發(fā)電能力：21000×46÷24=4×104kwh=40MW。

2.3 紅焦顯熱

出爐紅焦顯熱占焦?fàn)t加熱能耗40%～42%。采用干熄焦可回收約80～86%的紅焦顯熱。干法熄焦每處理1t紅焦可回收3.82～9.8MPa中高壓蒸汽0.45～0.6t，這些蒸汽可用來(lái)發(fā)電。宣鋼有六座焦?fàn)t，年產(chǎn)焦炭260萬(wàn)噸，如果建設(shè)干熄焦，配套建設(shè)發(fā)電機(jī)組40MW。發(fā)電能力=日產(chǎn)焦炭量×噸焦發(fā)電量÷24=7000×135÷24=4×104kwh=40MW。

2.4 燒結(jié)余熱

在燒結(jié)工序總能耗中，有近50%的熱能以燒結(jié)機(jī)煙氣和冷卻機(jī)廢熱煙氣的形式排入大氣。燒結(jié)環(huán)冷機(jī)廢氣的溫度為150～450℃，通過余熱鍋爐產(chǎn)生可供生產(chǎn)或發(fā)電用的過熱蒸汽，可配套建設(shè)發(fā)電機(jī)組，具有25MW的發(fā)電能力。發(fā)電能力=日產(chǎn)燒結(jié)礦×噸礦發(fā)電量÷24=29500×20÷24=2.5×104kwh=25MW。

2.5 煉鋼余熱蒸汽

煉鋼轉(zhuǎn)爐汽化冷卻煙道產(chǎn)生2.5MPa的余熱蒸汽110kg/t。宣鋼有轉(zhuǎn)爐五座：兩座110噸轉(zhuǎn)爐、一座120噸轉(zhuǎn)爐和兩座150噸轉(zhuǎn)爐，可產(chǎn)生92t/h蒸汽，具有11MW的發(fā)電能力。發(fā)電能力=日產(chǎn)鋼量×噸鋼產(chǎn)汽÷飽和蒸汽發(fā)電單耗÷24=20000×110÷24÷8=1.1×104kwh=11MW。

2.6 軋鋼余熱蒸汽

宣鋼一高線、二高線、三高線、型材廠、棒材廠等軋鋼加熱爐產(chǎn)生0.5MPa的余熱蒸汽42t/h，上個(gè)月4MW的發(fā)電能力。發(fā)電能力=日產(chǎn)材量×噸材產(chǎn)汽÷低壓飽和蒸汽發(fā)電單耗÷24=19000×50÷24÷10=0.4×104kwh=4MW。

2.7 燒結(jié)機(jī)大小煙道煙氣余熱

回收利用燒結(jié)機(jī)大小煙道煙氣余熱，燒結(jié)機(jī)大小煙道煙氣余熱可以生產(chǎn)蒸汽量為45kg/t，蒸汽壓力為2MPa，所生產(chǎn)蒸汽可以就近供給燒結(jié)余熱發(fā)電機(jī)組發(fā)電。發(fā)電能力=日產(chǎn)燒結(jié)礦量×噸礦產(chǎn)汽÷低壓飽和蒸汽發(fā)電單耗÷24=29500×45÷4.5÷24=1.2×104kwh=12MW

2.8 理論自發(fā)電比例

發(fā)電能力：190+40+40+25+11+4+12+18=340MW

日發(fā)電量：340MW×24=816×104kwh

日用電量：20000×428=856×104kwh

項(xiàng)目實(shí)施前，噸鋼電耗為428kwh/t，日用電量為856×104kwh，而日發(fā)電量為816×104kwh，所以宣鋼在建設(shè)發(fā)電機(jī)組的同時(shí)，必須加大節(jié)電技術(shù)改造，將噸鋼電耗控制在408kwh/t以下，則日用電量為816×104kwh，與發(fā)電量相等，則自發(fā)電比例實(shí)現(xiàn)100%。

3 技術(shù)方案

3.1 第一步方案

煤氣資源：宣鋼現(xiàn)有蒸汽汽輪發(fā)電機(jī)組七套，合計(jì)92MW的裝機(jī)容量，在此基礎(chǔ)上對(duì)煤氣系統(tǒng)進(jìn)行分析，在新軋線未建成投運(yùn)前或生產(chǎn)波動(dòng)時(shí)夏季存在不平衡和放散。宣鋼現(xiàn)有三條軋線不能投運(yùn)，煤氣資源最高不平衡量近10萬(wàn)m3/h，可通過新建發(fā)電機(jī)組和新建煤氣柜穩(wěn)定壓力，增加發(fā)電能力25MW。

高爐余壓：宣鋼四座高爐均裝配TRT發(fā)電機(jī)組，總裝機(jī)容量58.5MW，現(xiàn)噸鐵發(fā)電量達(dá)到45kwh，指標(biāo)屬國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。宣鋼四座高爐，其中三座為干式TRT，發(fā)電量均在45kwh/t以上，四號(hào)高爐為濕法TRT，發(fā)電量均在30kwh/t左右。在高爐大修時(shí)，將四號(hào)高爐的濕法除塵改為干法除塵，TRT發(fā)電量也能夠提高15kwh/t以上，增加發(fā)電能力3MW。

焦化紅焦顯熱：出爐紅焦顯熱占焦?fàn)t加熱能耗40%～42%。采用干熄焦可回收約80～86%的紅焦顯熱。宣鋼有六座焦?fàn)t，年產(chǎn)焦炭260萬(wàn)噸，如果建設(shè)干熄焦，配套建設(shè)發(fā)電機(jī)組40MW。

燒結(jié)余熱：在燒結(jié)工序總能耗中，有近50%的熱能以燒結(jié)機(jī)煙氣和冷卻機(jī)廢熱煙氣的形式排入大氣。宣鋼現(xiàn)有2條360m2燒結(jié)環(huán)冷生產(chǎn)線，每臺(tái)燒結(jié)機(jī)各有1臺(tái)450m2環(huán)冷機(jī)，環(huán)冷機(jī)處理量約為730～890t/h，可配套建設(shè)一套25MW的發(fā)電機(jī)組。

軋鋼和煉鋼余熱蒸汽：宣鋼余熱蒸汽鍋爐13座，能產(chǎn)蒸汽125噸t/h，可建一套15MW發(fā)電機(jī)組。

3.2 第二步方案

對(duì)現(xiàn)有發(fā)電機(jī)組進(jìn)行高效改造：淘汰現(xiàn)有6MW和12MW發(fā)電機(jī)組，新建一套150MW的CCPP發(fā)電機(jī)組，保留四套25MW發(fā)電機(jī)發(fā)電系統(tǒng)，優(yōu)先滿足CCPP滿負(fù)荷運(yùn)行，輔助運(yùn)行兩套25MW發(fā)電機(jī)，形成190MW的煤氣發(fā)電能力。

新建煙氣余熱發(fā)電機(jī)組：回收利用燒結(jié)機(jī)大小煙道煙氣余熱和焦?fàn)t上升管煙氣余熱，建設(shè)余熱鍋爐及發(fā)電機(jī)組，可增加發(fā)電能力約30MW。

新建煤氣柜：新建30萬(wàn)m3高爐煤氣柜和30萬(wàn)m3焦?fàn)t煤氣柜，使煤氣資源得到充分利用。

消除發(fā)電量季節(jié)性差別：宣化地處北緯40度，屬北溫帶大陸性季風(fēng)氣候，冬季需要大量的能源用于采暖。對(duì)宣鋼廠區(qū)采暖進(jìn)行改造，節(jié)約出大量的高品質(zhì)蒸汽用于發(fā)電，縮小發(fā)電量的季節(jié)差。

通過實(shí)施以上措施發(fā)電能力達(dá)到了340MW，實(shí)現(xiàn)全年自發(fā)電比例趨近于100%。

4 實(shí)施效果

4.1 運(yùn)行效果

15萬(wàn)m3轉(zhuǎn)爐煤氣柜、10萬(wàn)m3焦?fàn)t煤氣柜自投入運(yùn)行以來(lái)，提高了轉(zhuǎn)爐和焦?fàn)t煤氣系統(tǒng)穩(wěn)定性，焦?fàn)t煤氣放散率從2010年0.91%降低到零放散，形成節(jié)電能力5MW。25MW汽輪發(fā)電機(jī)組，利用富裕煤氣資源和現(xiàn)有鍋爐的富余能力進(jìn)行發(fā)電，使宣鋼汽輪發(fā)電機(jī)組日發(fā)電能力達(dá)到260萬(wàn)kwh。5#6#焦?fàn)t干熄焦發(fā)電工程于2010年底建成投產(chǎn)，1#、2#焦?fàn)t干熄焦發(fā)電工程于2015年6月建成投產(chǎn)，發(fā)電量達(dá)到105kwh/t以上，形成節(jié)電能力15MW。360m2燒結(jié)機(jī)余熱發(fā)電，發(fā)電量達(dá)到20kwh/t礦以上，形成節(jié)電能力25MW。飽和蒸汽發(fā)電建成后，煉鋼轉(zhuǎn)爐和軋鋼加熱爐余熱蒸汽不再放散，形成15MW的發(fā)電能力。

4.2 指標(biāo)完成情況

2015年宣鋼噸鋼耗電完成341.43kwh/t，比2010年的428.09kwh/t下降86.66kwh/t；2015年噸鋼發(fā)電量為196.94kwh/t，比2010年的120.81kwh/t升高了76.13kwh/t；2015年自發(fā)電比例為57.68%，比2010年的自發(fā)電比例28.22%升高了29.46個(gè)百分點(diǎn)，達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平，為宣鋼的持續(xù)發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。