2×116m2燒結(jié)帶冷機(jī)余熱利用發(fā)電項(xiàng)目的實(shí)踐

衢州元立金屬制品有限公司 鄭祖強(qiáng)

1 2×116m2燒結(jié)機(jī)及帶冷機(jī)技改前生產(chǎn)狀況

衢州元立金屬制品有限公司（以下簡稱元立公司）現(xiàn)有2臺116m2燒結(jié)機(jī)及兩臺120m2帶冷機(jī),燒結(jié)礦由配置鼓風(fēng)機(jī)的帶冷機(jī)冷卻,每臺帶冷機(jī)配置4臺鼓風(fēng)機(jī)，每臺鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)量為21×104Nm3/h，風(fēng)壓約為3200Pa，上述鼓風(fēng)機(jī)的送風(fēng)穿透帶冷機(jī)上礦料料層，礦料被冷卻到150～200℃后送入下一道工序。冷風(fēng)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(shù)量的礦物粉塵也隨之排向空中。燒結(jié)及帶冷機(jī)參數(shù)如表1、表2所示：

2 余熱利用發(fā)電項(xiàng)目方案選擇

為了積極響應(yīng)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(jié)冷卻機(jī)余熱發(fā)電項(xiàng)目，燒結(jié)余熱主要分為以下兩種：

表1 燒結(jié)生產(chǎn)線技術(shù)參數(shù)

表2 帶冷機(jī)廢氣參數(shù)匯總表

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

第二種：以燒結(jié)機(jī)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(dá)300～400℃，配套的余熱利用設(shè)備也已經(jīng)很成熟，成為目前國內(nèi)大部分鋼鐵企業(yè)燒結(jié)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(chǎn)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(nèi)的鋼鐵企業(yè)中較少運(yùn)用。

綜合考慮公司燒結(jié)機(jī)的技術(shù)參數(shù)、國內(nèi)相關(guān)鍋爐及發(fā)電機(jī)組的技術(shù)水平和同行業(yè)燒結(jié)機(jī)余熱利用的運(yùn)行情況，元立公司此次燒結(jié)機(jī)余熱利用發(fā)電項(xiàng)目只對2條帶冷機(jī)Ⅰ段、Ⅱ段冷卻燒結(jié)礦過程產(chǎn)生的煙氣進(jìn)行利用。

3 項(xiàng)目工藝及熱能平衡計(jì)算

3.1 工藝原理

燒結(jié)帶冷余熱利用發(fā)電項(xiàng)目工藝示意圖見圖1。

該項(xiàng)目利用145℃左右的循環(huán)煙氣將高溫?zé)Y(jié)礦在帶冷機(jī)Ⅰ段、Ⅱ段進(jìn)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(jìn)行熱交換，煙氣經(jīng)沉降室除塵后重新由循環(huán)風(fēng)機(jī)送至帶冷機(jī)Ⅰ段、Ⅱ段對燒結(jié)礦進(jìn)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(zhì)的蒸汽，中壓蒸汽送至雙溫雙壓補(bǔ)汽凝汽式汽輪作為主蒸汽，低壓蒸汽作為雙溫雙壓補(bǔ)汽凝汽式汽輪的補(bǔ)汽用，兩股蒸汽共同驅(qū)動雙溫雙壓補(bǔ)汽凝汽式汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電。經(jīng)汽輪機(jī)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(tǒng)，即：帶冷機(jī)排出的煙氣進(jìn)入余熱鍋爐回收熱量，余熱鍋爐排出的約145℃煙氣再由增設(shè)的循環(huán)風(fēng)機(jī)送入帶冷機(jī)冷卻礦料。循環(huán)風(fēng)機(jī)采用高壓變頻裝置，減少自用電量。

圖1 燒結(jié)帶冷余熱利用發(fā)電項(xiàng)目工藝示意圖

余熱鍋爐蒸汽參數(shù)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(jìn)氣系統(tǒng)，高溫?zé)煔饨?jīng)高壓受熱面換熱，低溫?zé)煔饨?jīng)低壓受熱面換熱，高溫?zé)煔鉄煖亟抵僚c低溫?zé)煔庀喈?dāng)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(zhì)，實(shí)現(xiàn)煙氣熱能的梯級利用。

3.2 余熱鍋爐及汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組技術(shù)參數(shù)

依據(jù)廢氣實(shí)測數(shù)據(jù)和蒸汽設(shè)計(jì)參數(shù)，本項(xiàng)目選用的余熱鍋爐和汽輪機(jī)技術(shù)參數(shù)如下表3和表4。

表3 余熱鍋爐技術(shù)參數(shù)

表4 汽輪發(fā)電機(jī)組技術(shù)參數(shù)

4 項(xiàng)目工藝先進(jìn)性

該項(xiàng)目技術(shù)先進(jìn)性主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：

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(tǒng)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(fēng)機(jī)鼓風(fēng)，使風(fēng)溫提高了45℃，回收余熱量增加，發(fā)電量得到提高，并且熱風(fēng)冷卻燒結(jié)礦可減少高溫礦料的急冷破碎現(xiàn)象，提高燒結(jié)礦料品質(zhì)；

4）鍋爐煙道采用了特殊的保溫材料保溫，減少了進(jìn)入鍋爐廢氣的熱損失；

5）采用新型補(bǔ)汽凝汽式汽輪機(jī)，提高了機(jī)組的熱效率；

6）鍋爐采用新型膜式壁機(jī)構(gòu)，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(jié)帶冷機(jī)Ⅰ、Ⅱ的冷卻風(fēng)機(jī)，由鍋爐循環(huán)風(fēng)機(jī)將鍋爐利用后的煙氣進(jìn)行重新鼓入帶冷機(jī)Ⅰ、Ⅱ段，并對循環(huán)風(fēng)機(jī)和循環(huán)水泵進(jìn)行高壓變頻改造，大大降低了廠用電耗。

5 經(jīng)濟(jì)分析

根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際運(yùn)行的情況分析，該余熱發(fā)電項(xiàng)目正常運(yùn)行時發(fā)電負(fù)荷達(dá)6049kW，廠用電率平均約為1087 kW，則年經(jīng)濟(jì)效益測算如下：

年經(jīng)濟(jì)效益=（發(fā)電量-廠用電量）×年工作時間×外網(wǎng)購電單價

其中：年工作時間7200h，外網(wǎng)購電單價0.7元/kW.h

年經(jīng)濟(jì)效益=（6049-1087）×7200×0.7=2500.85萬元

6 結(jié)束語

本項(xiàng)目根據(jù)燒結(jié)機(jī)的生產(chǎn)情況，合理的選擇余熱利用設(shè)備的參數(shù)，并對項(xiàng)目自身的重點(diǎn)用電設(shè)備做變頻改造工作，使項(xiàng)目的取得噸礦發(fā)電量達(dá)20.06kW/t礦、年對外供電量達(dá)3572.64萬kW.h的成績，為同行業(yè)在燒結(jié)余熱利用方面提供了借鑒的經(jīng)驗(yàn)。

[1]林金柱，三鋼燒結(jié)機(jī)余熱利用現(xiàn)狀及技術(shù)進(jìn)展探討[J].節(jié)能，2010，(03)∶31-33

[2]余志杰.福建三鋼180m2燒結(jié)機(jī)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(jié)機(jī)帶冷煙氣余熱發(fā)電工程[J],燒結(jié)球團(tuán) 2007（02）：9-10