宣鋼余熱發電潛力分析與實踐

李政

摘 要：通過分析宣鋼發電潛力，找出提高宣鋼自發電比例的措施，提出相應解決的技術方案，技術方案實施后實現了全年自發電比例趨近于100%。

關鍵詞：余熱發電；分析；實踐

1 概述

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

2 發電潛力分析

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

2.1 煤氣資源

宣鋼煤氣資源有高爐煤氣、焦爐煤氣、轉爐煤氣，除自身生產使用外，可用于發電，這是企業自發電的主要資源。

2.2 高爐爐頂余壓

宣鋼四座高爐均裝配TRT發電機組，總裝機容量58.5MW，噸鐵發電量達到46kwh，發電能力：21000×46÷24=4×104kwh=40MW。

2.3 紅焦顯熱

出爐紅焦顯熱占焦爐加熱能耗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，這些蒸汽可用來發電。宣鋼有六座焦爐，年產焦炭260萬噸，如果建設干熄焦，配套建設發電機組40MW。發電能力=日產焦炭量×噸焦發電量÷24=7000×135÷24=4×104kwh=40MW。

2.4 燒結余熱

在燒結工序總能耗中，有近50%的熱能以燒結機煙氣和冷卻機廢熱煙氣的形式排入大氣。燒結環冷機廢氣的溫度為150～450℃，通過余熱鍋爐產生可供生產或發電用的過熱蒸汽，可配套建設發電機組，具有25MW的發電能力。發電能力=日產燒結礦×噸礦發電量÷24=29500×20÷24=2.5×104kwh=25MW。

2.5 煉鋼余熱蒸汽

煉鋼轉爐汽化冷卻煙道產生2.5MPa的余熱蒸汽110kg/t。宣鋼有轉爐五座：兩座110噸轉爐、一座120噸轉爐和兩座150噸轉爐，可產生92t/h蒸汽，具有11MW的發電能力。發電能力=日產鋼量×噸鋼產汽÷飽和蒸汽發電單耗÷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生0.5MPa的余熱蒸汽42t/h，上個月4MW的發電能力。發電能力=日產材量×噸材產汽÷低壓飽和蒸汽發電單耗÷24=19000×50÷24÷10=0.4×104kwh=4MW。

2.7 燒結機大小煙道煙氣余熱

回收利用燒結機大小煙道煙氣余熱，燒結機大小煙道煙氣余熱可以生產蒸汽量為45kg/t，蒸汽壓力為2MPa，所生產蒸汽可以就近供給燒結余熱發電機組發電。發電能力=日產燒結礦量×噸礦產汽÷低壓飽和蒸汽發電單耗÷24=29500×45÷4.5÷24=1.2×104kwh=12MW

2.8 理論自發電比例

發電能力：190+40+40+25+11+4+12+18=340MW

日發電量：340MW×24=816×104kwh

日用電量：20000×428=856×104kwh

項目實施前，噸鋼電耗為428kwh/t，日用電量為856×104kwh，而日發電量為816×104kwh，所以宣鋼在建設發電機組的同時，必須加大節電技術改造，將噸鋼電耗控制在408kwh/t以下，則日用電量為816×104kwh，與發電量相等，則自發電比例實現100%。

3 技術方案

3.1 第一步方案

煤氣資源：宣鋼現有蒸汽汽輪發電機組七套，合計92MW的裝機容量，在此基礎上對煤氣系統進行分析，在新軋線未建成投運前或生產波動時夏季存在不平衡和放散。宣鋼現有三條軋線不能投運，煤氣資源最高不平衡量近10萬m3/h，可通過新建發電機組和新建煤氣柜穩定壓力，增加發電能力25MW。

高爐余壓：宣鋼四座高爐均裝配TRT發電機組，總裝機容量58.5MW，現噸鐵發電量達到45kwh，指標屬國內領先水平。宣鋼四座高爐，其中三座為干式TRT，發電量均在45kwh/t以上，四號高爐為濕法TRT，發電量均在30kwh/t左右。在高爐大修時，將四號高爐的濕法除塵改為干法除塵，TRT發電量也能夠提高15kwh/t以上，增加發電能力3MW。

焦化紅焦顯熱：出爐紅焦顯熱占焦爐加熱能耗40%～42%。采用干熄焦可回收約80～86%的紅焦顯熱。宣鋼有六座焦爐，年產焦炭260萬噸，如果建設干熄焦，配套建設發電機組40MW。

燒結余熱：在燒結工序總能耗中，有近50%的熱能以燒結機煙氣和冷卻機廢熱煙氣的形式排入大氣。宣鋼現有2條360m2燒結環冷生產線，每臺燒結機各有1臺450m2環冷機，環冷機處理量約為730～890t/h，可配套建設一套25MW的發電機組。

軋鋼和煉鋼余熱蒸汽：宣鋼余熱蒸汽鍋爐13座，能產蒸汽125噸t/h，可建一套15MW發電機組。

3.2 第二步方案

對現有發電機組進行高效改造：淘汰現有6MW和12MW發電機組，新建一套150MW的CCPP發電機組，保留四套25MW發電機發電系統，優先滿足CCPP滿負荷運行，輔助運行兩套25MW發電機，形成190MW的煤氣發電能力。

新建煙氣余熱發電機組：回收利用燒結機大小煙道煙氣余熱和焦爐上升管煙氣余熱，建設余熱鍋爐及發電機組，可增加發電能力約30MW。

新建煤氣柜：新建30萬m3高爐煤氣柜和30萬m3焦爐煤氣柜，使煤氣資源得到充分利用。

消除發電量季節性差別：宣化地處北緯40度，屬北溫帶大陸性季風氣候，冬季需要大量的能源用于采暖。對宣鋼廠區采暖進行改造，節約出大量的高品質蒸汽用于發電，縮小發電量的季節差。

通過實施以上措施發電能力達到了340MW，實現全年自發電比例趨近于100%。

4 實施效果

4.1 運行效果

15萬m3轉爐煤氣柜、10萬m3焦爐煤氣柜自投入運行以來，提高了轉爐和焦爐煤氣系統穩定性，焦爐煤氣放散率從2010年0.91%降低到零放散，形成節電能力5MW。25MW汽輪發電機組，利用富裕煤氣資源和現有鍋爐的富余能力進行發電，使宣鋼汽輪發電機組日發電能力達到260萬kwh。5#6#焦爐干熄焦發電工程于2010年底建成投產，1#、2#焦爐干熄焦發電工程于2015年6月建成投產，發電量達到105kwh/t以上，形成節電能力15MW。360m2燒結機余熱發電，發電量達到20kwh/t礦以上，形成節電能力25MW。飽和蒸汽發電建成后，煉鋼轉爐和軋鋼加熱爐余熱蒸汽不再放散，形成15MW的發電能力。

4.2 指標完成情況

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年噸鋼發電量為196.94kwh/t，比2010年的120.81kwh/t升高了76.13kwh/t；2015年自發電比例為57.68%，比2010年的自發電比例28.22%升高了29.46個百分點，達到國內領先水平，為宣鋼的持續發展奠定了基礎。