利用罐式煅烧炉烟气余热进行发电的分析.doc

利用罐式煅烧炉烟气余热进行发电的分析利用罐式煅烧炉烟气余热进行发电的分析AnalysisonUsingWasteHeatFromPottypeCalcinerFumetoGenerateElectricityPower公用工程设计PublicUtilitiesDesignn耿lj日陈北大学设计研究院,沈阳l10013)GENGLi(NortheasternUniversityEngineering&ResearchInstitute,Shenyang110013,China)【摘要】罐式煅烧炉被广泛应用于炭素厂,铝用炭素厂和焦炭行业中.论文对利用煅烧炉烟气余热进行发电的系统进行了介绍.以某年产500kt煅后焦的焦炭企业为例,对其利用罐式煅烧炉烟气余热发电进行了分析,包括排烟温度的确定,余热锅炉和汽轮发电机组的选择及效益分析.结果表明,利用烟气余热年发电量可达8.1xlOkW?h,经济效益显着,实现企业节能减排,又符合国家发展循环经济和环境保护的要求.【AbstractThepot-typecalcineriswidelyusedinthecarbonplant,aluminiumcarbonplantandcokeindustry.Thesystemofusingwasteheatfrompottypefumetogenerateelectricityisintroducedinthispaper.Acokeplantwhosecapacityis500kt/a.istakenasanexample,itssystemofusingwasteheattogenerateelectricityisanalysed,theanalysisincludestheconfirmafionoffumedischargedtemperature,thechoiceofwasteheatboilerandsteamturbinegeneratorunitandefficiencyanalysis.Theresultdemonstratedthattheelectricitygeneratingvolumeis8.1xlOkW?h,thusitSeconomiceffectissubstantial,itCanputtheconceptofenergysavinganddischargereductionintopractice.Andthismeetsthenationalrequirementofextensivedevelopmentofcirculareconomyandenvironmentprotection.【关键词】罐式煅烧炉;烟气余热;发电;分析【Keywordspottypecalciner;fumewasteheat;electricitygeneration;analysis【中图分类号TM617【文献标志码】B【文章编号11007.9467(2011)10-0095-03罐式煅烧炉是我国最早采用的一种煅烧设备,能够煅烧不同挥发份含量的石油焦,具有锻烧料质量稳定,炭质烧损率低,煅后焦的堆积密度高,操作简单,维护工作量小,连续生产周期长等优点,因此,广泛应用于炭素厂,铝用炭素厂和焦炭行业中.在采用罐式煅烧炉对原料进行煅烧时,石油焦挥发分燃烧产生的热量除可供煅烧石油焦所需之外,还有大量的富余热量随烟气排出,根据热平衡计算结果显示,原料煅【作者简介】耿丽(1975-),女,辽宁铁岭人,工程师,从事热力工程设计与研究,(电子信箱)gengli7511163.corn.烧吸热只占罐式炉热支出的33.5%,而被煅烧烟气所带走的热量占整个罐式煅烧炉热支出的47.9%t.在炭素企业中,广泛采用有机热载体余热回收技术回收煅烧炉的烟气余热【3】.在焦炭企业中,煅烧炉的建设规模较大,又没有有机热载体用户,自用蒸汽量又较少,为利用烟气余热发电提供了可能.本文以年产50x10煅后焦的焦炭企业为例,对利用煅烧炉的烟气余热生产蒸汽用以发电进行了分析.1热发电系统简介余热发电系统可大致分为烟气系统和汽水系统两部分.1.1烟气系统95i工程建设与设计&#sRPrre煅烧炉排出的高温烟气温度可达950C,通过主烟道g入余热锚炉中,与炉内的汽水系统进行热交换,烟气温瞍由950降低至170C,经过脱硫后,经引风机由烟囱排出.当余热锅炉检修时,煅烧炉烟气量可由副烟道排出(见f1)图1烟气系统示意图1.2汽水系统来自化学水处理站的除盐水经过除氧后,由锅炉给水泉进入锅炉,在锅炉内吸收高温烟气的热量后转化为蒸汽,蒸汽进入汽轮机膨胀做功,将热能转换为机械功,拖动发电机发电.同时,汽轮机排汽经凝汽器冷却成为凝结水,再经凝结水泵送回除氧器循环利用【4_(见图2).图2汽水系统示意图2工程实例2.1工程概况某焦化厂拟建设24罐罐式煅烧炉24台,烟气量在标准状态为l1000m3/h?台,排烟温度950C,其中每6台煅烧炉为组,每组煅烧炉后设置一台余热锅炉进行烟气余热回收,生产次中压蒸汽用来发电;自用蒸汽和生产生活用低压蒸汽由此中压蒸汽经减温减压后供应.2.2烟气的计算2.2.j烟气成分由于原料成分不同,烟气成分有一定差异,结合生产实际情况,烟气主要成分见表1.表1罐式煅烧炉烟气主要成分成分CO2S02O2H2ON22.2.2烟气酸露.点计算96因工业炉使用的原料和燃料不同,工艺过程的不同,烟气中二氧化硫转化成三氧化硫的转化率也不同.对于化工过程来说,转化率一般为3.2%8.7%,对于重有色冶金来说,转化率一般为6%10%t.考虑余热锅炉的安全,采用10%的转化率计算.户116.5515+16.13921gVso3+1.0537(1gVso3)2=-156.2式中,t为烟气的酸露点温度;Vso,为烟气中s0,体积百分率.硫含量较高的石油焦余热锅炉排烟相应提高.根据烟气酸露点和余热利用最大化原则,本工程中选择排烟温度为170.2.2.3烟气焓的计算烟气中各组分的比例,根据烟气焓的计算式为N2%+o202%+imoH2(】%+icozCO2%(kJ/m3)得到各温度下烟气焓见图3.童缨里#,I100200300400500600温度/图3烟气焓温图由上图查得,烟气在950C,170的焓分别为/950=1465.26kJ/m3,117o=235.67kJ/m.2.3余热锅炉计算2.3.1余热锅炉参数的确定余热锅炉所产生蒸汽除全厂(包括锅炉房自用汽)用汽外,全部用以发电.结合工程实际及次中压参数的发电机组的特点,本工程余热锅炉参数确定为:余热锅炉蒸汽压力:p=2.45MPa余热锅炉蒸汽温度:t=390(过热蒸汽)余热锅炉给水温度:t=104余热锅炉排烟温度:t=1702.3.2余热锅炉蒸发量计算1)进入余热锅炉的烟气量为66000Nm/h,烟气温度950,出炉烟气温度170;锅炉给水的焓(104)438.52kJ/kg,蒸汽的焓(2.45MPa,390C)3219.17kJ/kg;l.rOO00O如加印./艚rO0OO642公用T程设计lPublicUtilitiesl2)烟气带入余热锅炉的热量:Qy=:xlo=9670.721041d/h:3结论3)烟气带走的热量(取漏风系数5%):综上,一个年产50xl&t煅后焦的罐式煅烧炉生产线9f(1+)xVxlrro=1633.19x104kJ/h;小时发电量可达12000kWh,按年运行6750h计算,年供4)烟道及炉体散热(取散热系数g%):Q=gxq=电量可达6480x104kW.h,其经济效益相当可观.罐式煅烧193.4110411/h:炉烟气余热发电系统的应用,既能有效提高企业自供电5)余热锅炉吸热量:Q吸=QrQ:一q-7884.12104kJ/h;率,实现企业节能减排,降耗增效,提高其经济效益,又可6)余热锅炉产汽量:D=-D吸/(一)=28353.5kg/h.取得良好的社会效益和环境效益,符合国家发展循环经济2.4余热发电系统配置的要求.(移2.4.1余热锅炉【参考文献】根据余热锅炉的计算蒸发量,并考虑一定富裕量【1】李秀莉.利用罐式煅烧炉烟气进行余热发电的可行性研究J】.(10%),并参照国内余热锅炉参数,选用额定蒸发量应用能源技术,2OLO(1):36-39.q=32t/h,锅炉蒸汽压力2.45MPa,蒸汽温度390C的余热锅【2】赵军.炭素生产中煅烧炉烟气余热的利用【J】.炭素技术,2008炉共4台,同时运行.(5):68?71?2.4.2汽轮发电机组【3】任建疆,杜连达,张宝田.浅议管式煅烧炉烟气热量的利用J】.1)发电蒸汽负荷轻金属,1998(6):44-47?4Z口x水硐J1)厂六-芯,里为x4x28:112t/h,扣除全厂【4】洪向道,等?中小型热电联产工程设计手册K】?北京:WNg;#生产,生活用汽30t/h35tha及锅炉房除氧用汽8t/h一12t/h出版社,00?后,其用于发电的总蒸汽负荷为65t/h74t/h.2)汽轮发电机组的选择为了方便中小企业余热发电系统的运行管理,减小建设投资,便于安装,本工程选择小型快装发电机组.根据发电蒸汽总负荷,及蒸汽输送压力损失(o.1MPa),本工程选择N32.35型单层布置,快装凝汽式发电机组5台,四用一备.该型机组的主要技术