硅鐵礦熱爐余熱發(fā)電優(yōu)化設(shè)計、運行分析及建議4300字

1、硅鐵礦熱爐余熱發(fā)電優(yōu)化設(shè)計、運行分析及建議4300字 摘 要：礦熱爐消費工藝中，會消耗大量的電能，而排放大量的廢氣余熱，其熱量約占系統(tǒng)總能耗量的40%左右，進一步充分利用這些中、低品位的余熱是節(jié)能降耗、減少溫室氣體排放的關(guān)鍵。 關(guān)鍵詞：礦熱爐；余熱發(fā)電；優(yōu)化設(shè)計；分析；建議引言寧夏昌茂祥冶煉現(xiàn)有2臺36MVA硅鐵礦熱爐，礦熱爐投產(chǎn)時并未設(shè)置余熱發(fā)電設(shè)施，北京動力源公司作為投資方，以EMC方式運作余熱發(fā)電設(shè)施工程，委托我公司進展設(shè)計。筆者作為本工程的工程經(jīng)理及工藝專業(yè)負責人參與了本工程的設(shè)計工作。本文介紹了寧夏工程余熱回收設(shè)施的主要配置、主機設(shè)備、工藝流程等設(shè)計內(nèi)容，并在一定根底上對工程進展了大

2、量的優(yōu)化及創(chuàng)新。通過實際運行情況，對設(shè)計及運行中出現(xiàn)的問題進展了相應(yīng)的分析和建議，為今后類似工程的設(shè)計提供了經(jīng)歷。建議礦熱爐企業(yè)建立時同時配建余熱發(fā)電設(shè)施或者預(yù)留發(fā)電設(shè)施占地，優(yōu)化余熱發(fā)電設(shè)施的相關(guān)設(shè)計，使之發(fā)揮最大的效能，可產(chǎn)生良好的經(jīng)濟效益和社會效益，為企業(yè)的節(jié)能減排做出更大的奉獻。1緒論礦熱爐消費工藝中，會消耗大量的電能，而排放大量的廢氣余熱，其熱量約占系統(tǒng)總能耗量的40%左右，進一步充分利用這些中、低品位的余熱是節(jié)能降耗、減少溫室氣體排放的關(guān)鍵。寧夏昌茂祥冶煉現(xiàn)有2臺36MVA硅鐵礦熱爐，礦熱爐投產(chǎn)時并未設(shè)置余熱發(fā)電設(shè)施，北京動力源公司作為投資方，以EMC方式運作余熱發(fā)電設(shè)施工程，委托

3、我公司進展設(shè)計。筆者作為本工程的工程經(jīng)理及工藝專業(yè)負責人參與了本工程的設(shè)計工作。本著回收最大化的目的，結(jié)合煙氣流量、溫度等實際參數(shù)，并在設(shè)計過程中進展了大量的優(yōu)化及創(chuàng)新，最終使本工程成為了礦熱爐行業(yè)余熱發(fā)電方面一個極為成功的范例。工程投產(chǎn)后，運行穩(wěn)定，回收電能約10%，產(chǎn)生了大量的經(jīng)濟效益和社會效益，證明了在硅鐵、錳鐵、鎳鐵等礦熱爐冶煉企業(yè)設(shè)置余熱發(fā)電設(shè)施是可行的，也是必要的。本文也對運行后所遇到問題進展了分析，并提出了相應(yīng)的建議，以期對以后類似的工程提供經(jīng)歷。1寧夏昌茂祥硅鐵礦熱爐余熱發(fā)電設(shè)施1.1硅鐵礦熱爐工藝流程及可利用余熱概況硅鐵消費以硅石、蘭炭和鋼屑為主要原料，按照工藝給定的比例進展

4、計量、混料后，布入爐內(nèi)。在半密閉礦熱爐冶煉硅鐵中，每復(fù)原一個Si，生成二個CO，生成的一氧化碳在料面與混入的空氣燃燒，形成高溫煙氣。寧夏昌茂祥冶煉現(xiàn)有2臺36MVA硅鐵礦熱爐，可利用本工程2臺礦熱爐的高溫煙氣作?橛噯確縟仍礎(chǔ)?煙氣經(jīng)煙道進入余熱鍋爐汽水熱交換，產(chǎn)生的蒸氣推動汽輪發(fā)電機組發(fā)電，電經(jīng)升壓并網(wǎng)送回礦熱爐自用。經(jīng)余熱鍋爐熱交換冷卻的煙氣，進入布袋除塵器凈化后通過煙囪排入大氣。1.2余熱發(fā)電設(shè)施根據(jù)礦熱爐煙氣可利用熱量，結(jié)合現(xiàn)場實際情況，筆者組織工程團隊進展了從初步設(shè)計到施工圖階段的設(shè)計工作。決定本工程建立2臺18t/h的中溫低壓余熱鍋爐主蒸汽參數(shù)：P=2.0MPa，T=450、1臺7.

5、5MW汽輪機及1臺9MW發(fā)電機電機。1.3余熱發(fā)電的工藝流程1.3.1煙氣工藝流程煙氣管道分別從礦熱爐3個煙氣出口接出，管徑為DN2000，至鍋爐前匯總為1根DN3000管道，煙氣從鍋爐的上部程度引入，程度引出。低溫煙氣通過除塵風機，經(jīng)過布袋除塵器引入煙囪。另外設(shè)置旁路系統(tǒng)，并在旁路管道上設(shè)置冷卻空氣入口，當鍋爐故障時，可通過旁路系統(tǒng)將煙氣冷卻后送至除塵器及煙囪，可保證高溫煙氣不對空排放或者燒壞除塵器。如圖1所示：1.3.2汽水工藝流程2臺鍋爐產(chǎn)生的中溫低壓主蒸汽匯總為1個蒸汽母管，直徑為D1596，材質(zhì)取15CrMoG，管道通過外管網(wǎng)架空敷設(shè)至汽輪機主廠房，進入汽輪機，進而驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電。做

6、完功的蒸汽進入凝汽器，由循環(huán)水系統(tǒng)將蒸汽冷卻為凝結(jié)水，然后由凝結(jié)水泵送至真空除氧器除氧后，經(jīng)鍋爐給水泵送至鍋爐，加熱以產(chǎn)生蒸汽，再進入汽輪機組發(fā)電，以此完成汽、水、電的轉(zhuǎn)換。1.4余熱發(fā)電工程的優(yōu)化設(shè)計1.4.1高溫煙道保溫方式的優(yōu)化由于硅鐵礦熱爐煙氣溫度較高，可到達400600，普通的碳鋼管耐溫350，已無法正常使用。一般的解決方法不外乎以下幾種：采用耐高溫的合金鋼，投資太大；采用水冷構(gòu)造，需增設(shè)循環(huán)泵，消耗電能，構(gòu)造復(fù)雜而不穩(wěn)定。本工程通過技術(shù)優(yōu)化，采用管道內(nèi)保溫，將耐高溫的保溫層設(shè)置在碳鋼管道內(nèi)部，利用熱傳導(dǎo)計算，通過調(diào)整保溫厚度，使不同管徑的煙氣管道金屬內(nèi)壁溫度均保持在300以內(nèi)，既不

7、浪費熱量，又大大降低了管道造價，并保證了煙氣管道及余熱發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定性。1.4.2電站布置的優(yōu)化鍋爐與礦熱爐對應(yīng)，布置在礦熱爐附近，主汽管道通過架空支架敷設(shè)至發(fā)電站廠房，減少了煙氣等大管道的投資費用。以往工程，汽機主廠房運轉(zhuǎn)層較多采用大平臺式布置，投資較大，并對下層空間采光造成一定影響。本工程運轉(zhuǎn)層采用島式布置，在減少投資的根底上，進步各下層空間的采光，改善了電站的勞動條件。為土建廠房投資節(jié)省了50多萬元。1.4.3旁通煙道優(yōu)化鍋爐事故時，煙氣不能直接排放，需設(shè)置旁通煙道，煙氣經(jīng)過已有布袋除塵器除塵后排至煙囪，而除塵器耐溫200，那么高達600多度的煙氣需降溫后才能排至除塵器。常規(guī)利用噴水降溫

8、等很不經(jīng)濟。本工程對旁通煙道進展了優(yōu)化設(shè)計：在旁通管路上設(shè)置一個自動噴吹冷風管道，噴冷風管道上設(shè)置氣動擋板，控制冷空氣混入，在管路進入除塵器之前設(shè)置遠傳溫度測點，當溫度高于200時，自動控制擋板翻開，利用管道內(nèi)部的負壓，自動混入冷空氣，煙氣低于200，控制混氣擋板關(guān)閉，以此保證除塵器不被高溫損壞。 而自動噴吹冷風管道管徑是根據(jù)混合溫度、煙氣流速等合理計算選取的。 2余熱發(fā)電設(shè)施運行狀況2.1發(fā)電負荷受礦熱爐運行影響較大工程于2022年5月開場建立，當年12月8日順利完成發(fā)電機組的并網(wǎng)發(fā)電，負荷為4000KW左右波動，低于預(yù)期效果，分析原因如下：礦熱爐由于礦熱爐調(diào)試原因，負荷長期較低，出口煙氣溫

9、度太低，低于350，負荷根本維持在20MVA，相應(yīng)使鍋爐入口煙氣流量及溫度均無法到達設(shè)計值，發(fā)電系統(tǒng)處于低負荷運行。另外，礦熱爐停爐事故經(jīng)常發(fā)生，且每次礦熱爐停爐1小時，發(fā)電系統(tǒng)啟動需要4小時以上，影響發(fā)電系統(tǒng)的正常運行。至2022年4月份以后，礦熱爐運行逐步穩(wěn)定，電站負荷根本可到到達7.5MW左右，完全滿足設(shè)計要求。2.2真空除氧器起到了節(jié)能的要求設(shè)計中采用了真空除氧器，鍋爐給水溫度為40左右，較低的鍋爐進水溫度有效地降低了鍋爐出口煙溫，對于保護后序布袋除塵器起到了良好的作用，另外又降低了排煙能量損失。理論證明對于不含硫等可產(chǎn)生腐蝕氣體的余熱鍋爐，不需要設(shè)置額外消耗蒸汽的熱力除氧器，采用同樣

10、滿足除氧效果的真空除氧器，可到達少耗蒸汽、降低鍋爐排煙溫度、進步機組效率的目的。2.3旁通煙道自動噴吹冷風裝置獲得了良好的效果鍋爐及發(fā)電機組投產(chǎn)前，旁通煙道需要提早投入使用，針對于較高的排煙溫度，自動噴吹冷風裝置需投用，才不至于燒壞布袋除塵器。理論證明，每次當布袋除塵器前排煙溫度高于200時，自動噴吹裝置均可以自動投入使用，依靠管道的負壓，使空氣可以順利噴入管道，到達降低煙氣溫度的目的。在后期的鍋爐故障時，旁通管道及自動噴吹冷風裝置同樣到達了預(yù)期的效果。3硅鐵礦熱爐余熱發(fā)電的考慮和建議3.1礦熱爐余熱發(fā)電設(shè)施節(jié)能效果顯著在硅鐵消費中，電費約占消費本錢的65%以上。礦熱爐企業(yè)是名副其實的耗電大戶

11、，而對于余熱的回收，像挪威等技術(shù)成熟的國家，電量回收率可以到達13%，甚至更高，我國在礦熱爐運行及余?嶧厥占際醴矯嫫鴆獎冉賢恚?目前回收率接近10%，假如運行良好，效益同樣客觀。據(jù)理解，目前國內(nèi)的硅鐵、錳鐵、鎳鐵等鐵合金企業(yè)大局部都在考慮新增余熱發(fā)電設(shè)施，以降低運行本錢。3.2應(yīng)進步礦熱爐的運行技術(shù)以使余熱發(fā)電節(jié)能效果更好由于礦熱爐的煙氣量及煙氣溫度根本決定了余熱設(shè)施的運行參數(shù)，故在建立時，一定提供盡量準確的煙氣溫度、流量、煙氣成分、尾氣的露點溫度等重要參數(shù)，作為鍋爐等設(shè)施的設(shè)計根據(jù)，使余熱設(shè)施設(shè)計時就比擬靠近正常值。另外，礦熱爐的運行好壞也根本上決定了余熱回收的效果，事實證明，當?shù)V熱爐爐門開

12、得過大，漏入空氣過多時，大量低溫、大流量的煙氣會使鍋爐的效率達不到額定數(shù)據(jù)，而爐體密封效果好，爐門及工作人孔設(shè)計合理、風機設(shè)置變頻的礦熱爐均會到達良好的效果。這就要求礦熱爐企業(yè)進步礦熱爐設(shè)計及運行技術(shù)，在工藝進步的前提下可以回收更多的電能，以到達節(jié)能降耗的目的。3.3礦熱爐施行前最好同時設(shè)計或預(yù)留余熱發(fā)電設(shè)施局部礦熱爐企業(yè)建立時并不規(guī)劃余熱發(fā)電設(shè)施，而是等礦熱爐投產(chǎn)后，由投資企業(yè)以EMC等方式融資建立，造成了局部浪費，鍋爐不能貼近礦熱爐就近布置，發(fā)電機組也同樣需要布置在較遠的位置，這就需要增加煙氣管道、汽水管道的長度，造成了占地及布置的不合理、大量管道等設(shè)備及材料的投資增加、長間隔 管道輸送的能源浪費。建議以后礦熱爐企業(yè)建立時同時配建余熱發(fā)電設(shè)施或者預(yù)留發(fā)電設(shè)施占地。4結(jié)語寧夏昌茂祥余熱發(fā)電工程已順利發(fā)電并網(wǎng)，并隨著礦熱爐運行的成熟到達了額定負荷，完成了以下預(yù)期目的：1解決了礦熱爐高溫煙氣的排放問題。2各項優(yōu)化設(shè)計均到達了應(yīng)有的效果。3回收電量到達10%，節(jié)能效果顯著。4經(jīng)濟效益：7.5MW機組滿負荷消費，按1年8000小時計算，年發(fā)電量0.6億KW.h，節(jié)省冶煉本錢約0.3億元。5社會效益：礦熱爐產(chǎn)生的