烧结余热发电

能源中心发电一车间烧结余热发电,一、烧结余热发电简介,随着国家节能减排政策的推广，烧结余热发电起步较晚。大概在21世纪初，2005年马钢第一台烧结余热机组并网成功，就标志着我国余热发电进入了正式投产阶段。烧结是冶金行业的能耗大户，烧结工序余热资源量约占吨钢余热资源总量的1020% ,它在炼钢厂的能耗仅次于炼铁，而且50%的热能是以冷却风的形式排放到大气，既污染了环境又浪费了能源。在此方面我公司基本上跟上了时代的节奏，第一台360余热发电机组是在2009年12月16日成功并网。,烧结余热回收是降低烧结工序能耗、提高能源利用效率的重要途径。基本原理为：烧结矿在带冷机或环冷机上是通过鼓风进行冷却，由底部鼓入的冷风在穿过热烧结矿层时被加热，成为高温废气。将这些高温的废气通过引风机引入锅炉，加热锅炉内的水产生蒸汽，蒸汽推动汽轮机转动带动发电机发电。,二、烧结余热发电的基本工艺流程,（1）、余热发电锅炉的基本工艺流程,本系统是通过循环风机将烧结环冷机高、中温段烟气抽至余热锅炉，通过表面式热交换器将锅炉内除盐水预热、汽化、过热后送入汽轮发电机做功。,蒸汽热能,汽轮机动能,汽轮机旋转机械能,发电机电能,（2）、低压锅炉汽水系统,对于低压锅炉汽水系统，给水是通过气轮机凝结水来，通过低压给水加热器预热后进入低压汽包，汽包中水进入蒸发器汽化后通过锅筒中的汽水分离装置，饱和蒸汽将进入低压过热器加热成过热蒸汽。 低压集汽集箱收集低压过热蒸汽送至汽轮机低压段做功。,（3）、中压锅炉汽水系统,对于中压锅炉汽水系统，给水是从低压汽包来，通过中压省煤气预热后进入中压汽包，汽包中水进入蒸发器汽化后通过锅筒中的汽水分离装置，饱和蒸汽将进入中压过热器加热成过热蒸汽。 中压集汽集箱收集高压过热蒸汽送至汽轮机高压段做功。,（4）、汽轮机蒸汽系统,如上图所示：当蒸汽温度压力达到额定值，隔离阀打开时，集汽集箱中的过热蒸汽将进入汽轮机，蒸汽将推动汽轮机转动，即将热能转变为动能，汽轮机再带动发电机转动转变为电能发电。,汽轮机蒸汽系统图,三、余热发电对烧结烟气温度、热量的要求,发电系统对主蒸汽的品质要求很严，而烧结系统热力系统非常不稳定，废气温度波动范围在100以上，造成主汽温度的波动超标，严重影响技术经济指标，迫使余热电站频繁停机，严重威胁汽轮机的安全性、稳定性和寿命。 根据目前汽轮机组对蒸汽品质参数的设计情况，360余热发电系统要求烟气温度在350450 之间，在此温度下锅炉产生的蒸汽温度在310400 之间。当蒸汽温度低于310，汽轮机组必须停机。当烟气温度高于450 时，对烟道有影响，但是对汽轮机没有影响，因为锅炉设置了蒸汽喷水减温装置。 对于280、180+130烧结余热发电，要求烟气温度在330400 之间，在此温度下锅炉产生的蒸汽温度在280360 之间。当蒸汽温度低于280（我们目前规定的温度），汽轮机组必须停机。当烟气温度高于400时，对烟道有影响，对汽轮机也有影响，因为锅炉没有设置蒸汽喷水减温装置，我们只有采取开启补冷风门与烟囱排空阀门来降低流入锅炉的烟气温度，这样势必会造成烟气热量的损失。,由于蒸汽温度、压力受烧结烟气温度与烟气量的影响，而烟温与烧结料层厚度、环冷机转速、烧结机转速、环冷风机风量等有关，当然循环风机的转速对蒸汽温度与压力影响也比较大。为了避免汽轮发电机频繁的大幅度调整负荷和开停机，需要烧结系统及时通报烧结工艺变化情况，我们余热锅炉和汽轮机将及时调整运行参数，以减少大幅度调整负荷和开停机。,四、影响和制约烧结余热发电的因素,（1）烧结余热发电技术发展迅速，但尚未完善，当前的研究中，最为关键的是对烧结矿在环冷机尚的冷却过程的模型研究。如何在模型中定量的引入料层厚度、机速、烧结矿终点温度、冷却风量等生产运行参数对于废气流场分布的影响，是控制的关键。（2）对于单炉单机项目，环冷机废气的稳定性问题不容忽视，极易对项目的投运效果造成严重影响，对烧结生产的综合管理水平和停机时间统计给予足够的重视。（3）对于烧结生产和余热发电之间的关联关系的认识是余热电站运行中需要积累提高的关键内容，和发电效益的提升关系紧密，行业内仍需加强运行经验的要求。,五、影响烟气品质的主要因素,烧结冷却机产生的烟气温度和余热总量是评价余热资源品质的重要指标，这与烧结矿的温度密切相关。冷却机烟气温度受到烧结料层厚度、烧结终点控制、冷却风温、冷却风速、冷却料层厚度、边缘效应及冷却机密封状况等生产条件的影响。,六、系统的运行控制,余热发电系统依附于主体工艺，发电系统随烧结机的运转率是评价发电系统运行和经济性的一个重要指标。正常发电系统的运行控制技术已经非常成熟，不存在任何问题，而余热发电系统的关键就在于使主工艺和发电实现高度耦合。深入了解烧结工艺和发电系统的运行特点，采取相应的运行控制技术显得非常重要。现有大型烧结机的年作业率一般都在93左右，即年运行小时数约为8150h，检修时间一般分临时检修、季（月）检修和年度检修。因此，处理好烧结余热发电系统稳定运行的问题可以从以下几个方面着手：,（1）提高烧结工艺操作水平，促使烧结生产过程稳定，作业率提高。 （2）在条件允许的情况下，应尽量采用多台烧结机配一套发电系统，即多炉一机系统，当其中某台烧结机检修甚至短期停机时不会导致发电机组停机，从而减少设备起停损失。 （3）烧结机起动过程中，当机上开始布料时，余热系统就做生产准备，开始缓慢向余热锅炉供水，待水位达到规定值时，冷却机上的烧结矿料也差不多布到了冷却I段和段，此时即可开启循环风机风门，将热量送往余热锅炉生产蒸汽。这样，能使余热回收系统开机时间缩短为2560min。,（4）烧结机短时停机（10min左右）的情况经常出现，此情况下对一炉一机的系统而言，若不采取任何运行控制措施，一般停机15min以上就将导致发电机组停机并解列。从而发电机从解列到并网约需要2h，若开机后烧结系统不稳定则需要更长的时间，因此要避免在此情况下机组停启。当运行人员得到烧结系统停机通知后，可关小循环风机风门，降低环冷机转速，同时将发电机组的负荷快速降低到低限，以避免蒸汽不足导致机组停机。（5）一机一炉的系统，要充分利用烧结系统停机间隙进行发电系统的设备维护与检修，减少非计划检修，提高设备作业率。,（6）、余热锅炉的进风伐和出风伐体积庞大、温度高且变化大、操作频繁，伐体容易出现变形，检修难度大和费用高，严重制约烟气热量的利用。（7）、烟风管道长且大，管道经常出现移位变形脱焊和保温脱落，烟气风量和温度损失较大。（8）、烟气中含尘量多，循环风机容易磨损，经常造成循环风机运行不稳定，制约烟气热量的利用。,七、经济效益评估,以360m2烧结机年产370万t为例： 1）设计13.5MW的电站，按每小时输出功率7800KW计算（扣除自身用电损失）； 2）年发电工作日：按8000小时计； 3）每度电按现行平均工业使用电价：0.65元/度计； 4）电站年运行管理费，按计划28人，每人每年4.5万元计，共126万元； 5）工业净循环水按2.4元/吨，每年需补充新水525000吨，合计费用126万元； 6）软水按15元/吨计算，每小时需补充30m3，每年需产生费用33.75万元。 年产效益=年纯收电价收入-所有成本费用，即：78008000 0.65-1