煤气与SRT联合发电方案

1、新技术专题 简述煤气与低压饱和蒸汽SRT联合发电方案 学院：材料与冶金学院班级：冶金09.1姓名：王龙飞 学号：1摘要：随着国家节能减排政策逐步落实，钢铁企业节能减排迫在眉睫，剩余煤气发电已作为成熟技术得到广泛推广；转炉、烧结等低压饱和蒸汽大部分企业暂未利用或仅作为采暖期供暖，其利用率较低。SRT技术是将低压饱和蒸汽过热后发电，以提高蒸汽利用效率，发电效率显著提高。如采用煤气与低压饱和蒸汽SRT联合发电方案，将低压饱和蒸汽过热器布置在煤气锅炉中，将既可充分回收煤气，也过热了转炉、烧结等低压饱和蒸汽，提高了饱和蒸汽利用率，同时降低了系统复杂性，节约工程投资及运行维护费用。关键词：煤气发电、低压饱

2、和蒸汽、SRT、联合发电方案一、引言钢铁生产是全国耗能大户，约占全国能耗的十分之一。目前能源紧缺，全球气候转暖为一个全球性的难题。节能降耗则成为当勿之急，并且长期坚持不变。回收各生产工艺余热成为钢铁厂节能降耗的首要问题。剩余高炉煤气及转炉煤气大多数企业已建成煤气发电厂进行回收利用。目前转炉余热、烧结机余热等回收利用进行发电成为节能又一个值得关注的课题。部分企业已尝试采用直接利用转炉及烧结低压饱和蒸汽发电，该系统不稳定、效率低。如何利用转炉余热、烧结机余热发电，某些企业已探索采用SRT技术，该技术已初步成熟，蒸汽过热后汽轮机工作稳定、效率大幅提高。如采用煤气与低压饱和蒸汽SRT联合发电方案将在高

3、效利用低压饱和蒸汽同时，降低了SRT技术的复杂性，且节约投资及运行维护费用。二、工程现状某钢铁厂现有600 m3高炉两座，经统计该厂平均剩余高炉煤气量为70000Nm3 /h，高炉煤气平均低位发热值为Qnet.ar =3200kJ/Nm3。该厂现有50t/h转炉两座，转炉已配套余热锅炉及蓄能器，余热蒸汽经过蓄能器后排汽压力为P=0.8MPa，两座转炉平均产汽量为10t/h。该厂现有100m2烧结机2套。烧结余热已配套0.8MPa饱和蒸汽余热锅炉，产汽量为8t/h台。该厂可利用低压饱和蒸汽合计为26 t/h。如充分利用该厂剩余高炉煤气及低压饱和蒸汽资源，建设煤气及余热发电项目可为公司节约大量能源

4、，降低单位产品能耗，对提高企业竞争力有着重要意义。三、发电方案及比较高炉煤气可采用常规回收方案，建设燃气电厂。根据目前主机生产情况，煤气发电采用高温高压参数，以提高煤气发电效率，剩余70000Nm3 /h高炉煤气经计算锅炉蒸发量为75t/h，对应发电量为18.7MW。可利用低压饱和蒸汽为26 t/h，如采用饱和蒸汽汽轮机发电，发电功率仅为2.2MW；如采用SRT技术将低压饱和蒸汽加热至350后再进汽轮机发电，发电量可达4.6MW。采用SRT技术消耗部分高炉煤气，经计算加热26 t/h低压饱和蒸汽耗高炉煤气为3700Nm3/h。利用剩余66300 Nm3/h高炉煤气经计算锅炉蒸发量为71t/h，

5、发电量为17.7MW。根据以上锅炉蒸发量及汽轮发电机组发电量，拟订余热发电方案如下：方案一 采用煤气及余热分别回收，回收高炉煤气建设175t/h高炉煤气锅炉配118MW汽轮发电机组，回收26 t/h低压饱和蒸汽建设3MW低压饱和汽轮发电机组。方案二 采用煤气及余热联合回收，回收高炉煤气建设175t/h高炉煤气锅炉配125MW补汽凝汽式汽轮发电机组，考虑26 t/h低压饱和蒸汽采用126t/h饱和蒸汽加热炉过热后补入汽轮发电机组。方案三 采用煤气及余热联合回收，回收高炉煤气建设175t/h高炉煤气锅炉配125MW补汽凝汽式汽轮发电机组，考虑26 t/h低压饱和蒸汽采用过热器过热后补入汽轮发电机组

6、，低压饱和蒸汽过热器配套在75t/h高炉煤气锅炉内。三个方案发电量及总投资等指标对比见表3-1。表3-1 发电量及总投资等指标对比表 序号项目单位方案一方案二方案三1煤气锅炉蒸发量t/h7571712煤气锅炉产蒸汽发电量MW18.717.717.73低压蒸汽发电量MW2.24.64.64总发电量MW20.922.322.35低压蒸汽发电效率-低高高6总投资-低高低7系统复杂程度-简单复杂中8运行维护费用-中高低方案一采用煤气及余热分别回收，独立运行，系统简单，该方案在钢铁厂有运行实例较多，但低压饱和蒸汽利用效率低且饱和汽轮机工作不稳定。方案二采用煤气及余热联合回收，低压饱和蒸汽采用SRT技术，

7、余热利用效率高，该方案在有些钢铁厂已有运行实例，设置独立蒸汽加热炉，系统较复杂。方案三采用煤气及余热联合回收，低压饱和蒸汽采用SRT技术，余热利用效率高，低压饱和蒸汽过热器布置在煤气锅炉内，该系统较方案二简单，占地省，节约投资及运行维护费用。该方案在钢铁厂目前还没有运行实例。主要技术问题在于高炉煤气锅炉配套低压饱和蒸汽过热器，该问题经咨询江西江联能源环保有限公司、无锡华光锅炉股份有限公司等主要煤气锅炉生产厂家，均可生产，且保证系统运行的可靠性。综合比较，方案三采用煤气发电与低压饱和蒸汽SRT联合发电方案是煤气与低压饱和蒸汽发电结合最优方案。四、SRT联合发电方案研究与发展一九九六年三月，八届人

8、大第四次会议通过了中华人民共和国国民经济和社会发展“九五”计划和2010年远景目标纲要。在纲领中把“坚持节约与开发并举，把节约放在首位”，作为实现我国战略目标必须遵循的基本方针。在经济增长方式转变的要求中指出，其中一个重要方面就是要“狠抓资源节约和综合利用，大幅度提高资源利用效率”，节约能源是提高能源效率和经济发展的一个重要国策1。能量是推动过程进行的源泉和动力，能量的转换、能量的利用和能量的回收三个环节构成了过程用能的一般规律。随着过程工业的发展，能量转换和利用的单元设备的能量利用率已较高，所以整个能量利用系统的合理优化配置和能量的综合利用，就成为决定能量利用率的关键，能量的回收环节也成为过

9、程工业不可缺少的组成部分。以往对高品位余热的回收进行过很多探索和实践，如余热锅炉、余热发电、联合循环等。但随着能源危机和环境保护的压力越来越大，以及中、低品位能量回收技术的发展，对大量存在的中、低品位能量的回收开始得到重视。对中、低品位能量的回收，不仅可以提高能量利用效率，达到节能的目的，而且也有利于减少环境的热污染，实现可持续发展，所以对中、低品位能量回收的经济学研究就具有重要的意义。余热回收是节能工作的一个重要组成部分。我国余热资源的数量庞大，品种丰富，而且余热回收设备也是多种多样，例如余热锅炉、热泵等等。在对于一个原有能量系统进行余热回收改造过程中，经济性和技术因素往往得到了相当的重视，

10、而对于环境带来的影响却经常被人们所忽视。目前国际上对系统能量分析的主要方法是基于（热）经济学理论的分析方法，单纯利用其去研究一个能量系统，无法充分体现系统对于环境的影响。通过将生命周期的分析方法与研究相结合。余热资源是指经技术经济分析确定的可利用的余热量2。中、低品位能量是指温度在250以下的能量，其不仅在过程工业中大量存在，而且随着太阳能、地热能等新能源应用的日益广泛而大量存在，所以本研究任务的研究方法，对中、低品位的能量的研究具有普遍意义。根据国标GB/T 1028-2000，这里将按照中、低品位余热资源形态，即气态载体余热、液态载体余热、固态载体余热，化学反应热及余压发电进行分析。从目前

11、国际、国内开展的研究工作，可以看出还存在着以下问题：大多数的研究主要是围绕着高品位能量的利用及较高品位余热的综合利用问题，在中、低品位能量的回收方面，有一些特殊的问题需要研究，如中、低品位能量的计价策略的确定就是一个困难的问题，如何把热力学参数与可持续发展的社会经指标结合起来，确定中、低品位的能量的价值才能比较合理地反映这类资源所应具有的价值，这是节能技术必须解决的问题。中、低品位能量回收与环境热污染的关系问题，也是需要着重研究的课题，以往考虑对环境的影响主要是指化学污染，如废水、废渣、毒素等有形影响，但随着大气温室气体的影响越来越大，对环境的热污染问题越来越重要，如何制定经济学指标，将对于环

12、境的热污染问题与能量回收协调起来，达到优化目标；基于这些认识，本SRT研究的工作目标为： （1） 调研我国中、低品位余热资源及其利用的现状，以及热经济学发展的动态；（2） 通过建立从热经济性、资源和环境三方面合理评价中、低温余热回收系统的评价体系，初步开展中、低品位能量的策略研究。（3） 对于较高品位能量与中、低品位能量在回收利用方面的最大的区别在于：前者更强调和看重对于资源的节省效果；而后者由于能量自身的特点，其回收利用的动力应主要来源于对资源的节省和环境的保护的双重效果。因此力图建立余热回收系统环境影响的评价指标，将以“环境热污染”为代表的环境因素加入中、低品位能量回收的总目标，并研究环境影响与中、低品位能量回收计价的关系和协调。余热回收改造后的系统由于不再用煤作为燃料，因此避免了化石燃料资源的消耗。图7对比了系统改造前后资源利用情况。通过计算生成蒸汽和系统产品的值，计算系统改造前后资源回收指标：改造前改造后可见，资源回收指标在系统没有任何余热回收措施情况下为零，余热资源的回收量越大，则越大。 改造前后系统资源占用对比