燒結(jié)余熱回收再利用技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展研討會(huì)2講解課件

燒結(jié)余熱能高效發(fā)電技術(shù)報(bào)告人：趙斌

華北電力大學(xué)電站設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與控制教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室河北理工大學(xué)現(xiàn)代冶金技術(shù)省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

*中國能源環(huán)境科技協(xié)會(huì)余熱回收再利用技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展研討會(huì)

燒結(jié)余熱能高效發(fā)電技術(shù)報(bào)告人：趙斌

燒結(jié)余熱能高效發(fā)電技術(shù)報(bào)告題目作者：趙斌（1968-），華北電力大學(xué)國家重點(diǎn)學(xué)科熱能工程博士生，師從于徐鴻教授、杜小澤教授?，F(xiàn)工作于河北理工大學(xué)，教授，高級工程師，碩士生導(dǎo)師，主研方向?yàn)楣こ虩嵛锢砑跋冗M(jìn)發(fā)電技術(shù)。

燒結(jié)工序焦化工序煉鐵工序煉鋼工序軋鋼工序鋼鐵工業(yè)燒結(jié)工序有燒結(jié)礦顯熱（部分回收）和燒結(jié)機(jī)煙氣顯熱（幾乎沒有回收）兩部分余熱資源。鋼鐵化工水泥建材交通中低溫余熱三高行業(yè)燒結(jié)余熱能高效發(fā)電技術(shù)報(bào)告題目作者：趙斌（1968-），華鋼鐵與鋼鐵工業(yè)鋼鐵

——“首選材料”、“必選材料”

——人類社會(huì)最主要的結(jié)構(gòu)材料

——產(chǎn)量最大、覆蓋面最廣的功能材料鋼鐵工業(yè)

——國民經(jīng)濟(jì)的重要基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)之一

——“對于經(jīng)濟(jì)競爭力和國家安全都是至關(guān)重要的”

——是“國家的經(jīng)濟(jì)命脈”

鋼鐵與鋼鐵工業(yè)鋼鐵鋼鐵工業(yè)副產(chǎn)品鋼鐵工業(yè)副產(chǎn)品(二次能源)

——高爐煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣、焦?fàn)t煤氣

——焦炭顯熱、燒結(jié)礦顯熱、高爐渣、轉(zhuǎn)爐渣

——高爐煤氣的余壓鋼鐵工業(yè)副產(chǎn)品鋼鐵工業(yè)副產(chǎn)品(二次能源)清潔生產(chǎn)和先進(jìn)發(fā)電技術(shù)清潔生產(chǎn)

——節(jié)能減排

——循環(huán)經(jīng)濟(jì)

先進(jìn)發(fā)電技術(shù)

——燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)

——高爐余壓發(fā)電技術(shù)

——干熄焦發(fā)電技術(shù)——轉(zhuǎn)爐發(fā)電技術(shù)——燒結(jié)余熱發(fā)電

清潔生產(chǎn)和先進(jìn)發(fā)電技術(shù)清潔生產(chǎn)資源、能源密集型產(chǎn)業(yè)鋼鐵工業(yè)社會(huì)關(guān)注的焦點(diǎn)節(jié)能減排循環(huán)經(jīng)濟(jì)、可持續(xù)發(fā)展安居樂業(yè)、天人合一科學(xué)發(fā)展觀、和諧社會(huì)發(fā)電技術(shù)清潔生產(chǎn)、綠色制造、環(huán)境友好社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的基石資源、能源密集型產(chǎn)業(yè)鋼鐵工業(yè)社會(huì)關(guān)注的焦點(diǎn)節(jié)能減排循環(huán)經(jīng)濟(jì)、

圖1

鋼鐵生產(chǎn)過程各種余熱余能資源分布圖圖1鋼鐵生產(chǎn)過程各種余熱余能資源分布圖

報(bào)告內(nèi)容1.引言2.燒結(jié)余熱能流分布規(guī)律及用能原則3.余熱能發(fā)電系統(tǒng)熱力學(xué)優(yōu)化4.余熱能高效回收利用關(guān)鍵技術(shù)及裝置研發(fā)6.總結(jié)及后續(xù)研究5.余熱能梯級回收與發(fā)電系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性分析報(bào)告內(nèi)容1.引言2.燒結(jié)余熱能流分布規(guī)律及用能原則

1引言“國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要(2006-2020年)”中特別指出：重點(diǎn)研究開發(fā)冶金、化工等流程工業(yè)和交通運(yùn)輸業(yè)等主要高耗能領(lǐng)域的節(jié)能技術(shù)與裝備。國家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目子課題“鋼鐵企業(yè)低壓余熱蒸汽發(fā)電技術(shù)及能量系統(tǒng)優(yōu)化”（2008BAE67B01）鋼鐵工業(yè)能耗占全國15%，其中70%消耗的是煤炭；燒結(jié)工序的能耗為鋼鐵企業(yè)總能耗的10%～20%。1引言“國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要(2006-22.1余熱能流分布規(guī)律2.2余熱資源特性2.3余熱能貶值規(guī)律2.4余熱回收與利用原則

2燒結(jié)余熱能流分布規(guī)律及用能原則2.1余熱能流分布規(guī)律2.2余熱資源特性2.3余圖2燒結(jié)工序余熱量分布熱平衡計(jì)算2.1余熱能流分布規(guī)律圖2燒結(jié)工序余熱量分布熱平衡計(jì)算2.1余熱能流分圖3燒結(jié)工序余熱溫度分布圖2.1余熱能流分布規(guī)律熱平衡測試圖3燒結(jié)工序余熱溫度分布圖2.1余熱能流分布規(guī)律熱平衡燒結(jié)余熱資源特性余熱源品位較低，低溫部分比例大冷卻機(jī)廢氣溫度波動(dòng)大250~520℃燒結(jié)工序短期停運(yùn)熱源連續(xù)性難以保證2.2余熱資源特性燒結(jié)余熱余熱源品位較低，低溫部分比例大冷卻機(jī)廢氣溫度波動(dòng)大2燒結(jié)工序熱量傳遞冷卻機(jī)氣固換熱余熱鍋爐氣液換熱傳遞過程必然產(chǎn)生“質(zhì)”和“量”的貶值2.3余熱能貶值規(guī)律燒結(jié)工序冷卻機(jī)余熱鍋爐傳遞過程必然產(chǎn)生2.3余熱能貶值規(guī)律2.4余熱回收與利用原則降低燒結(jié)機(jī)能量消耗與減少余熱生成量協(xié)同原則直接熱利用與動(dòng)力回收協(xié)同原則分段回收與梯級利用協(xié)同原則四協(xié)同原則余熱回收工藝與裝備研發(fā)協(xié)同原則2.4余熱回收與利用原則降低燒結(jié)機(jī)能量消耗與直接熱利用與動(dòng)動(dòng)力回收直接熱利用200~300℃250~500℃200~250℃300~400℃冷卻機(jī)廢氣燒結(jié)機(jī)煙氣2.4余熱回收與利用原則同一溫度范圍燒結(jié)礦溫度動(dòng)力回收直接熱利用200~300℃250~500℃200~2圖4濟(jì)鋼燒結(jié)余熱發(fā)電工藝流程圖冷卻機(jī)3燒結(jié)余熱發(fā)電系統(tǒng)熱力學(xué)優(yōu)化圖4濟(jì)鋼燒結(jié)余熱發(fā)電工藝流程圖冷卻機(jī)3燒結(jié)余熱發(fā)電系統(tǒng)項(xiàng)目名稱數(shù)值/（GJ/h）相對百分率/%熱平衡平衡熱平衡平衡進(jìn)口廢氣攜帶熱量（）值211.3869.15100100余熱鍋爐換熱（）損—8.27—11.96出口廢氣熱（）損83.3613.1339.4418.99余熱鍋爐內(nèi)部散熱（）損2.561.121.211.62主蒸汽管道熱（）損0.340.440.160.64汽輪機(jī)內(nèi)部熱（）損—4.16—6.02冷凝器熱（）損89.166.0642.188.76除氧器熱（）損1.551.560.732.26總熱（）損176.9734.7483.7250.24汽輪機(jī)輸出有用功34.4134.4116.2749.76余熱鍋爐的廢氣出口損和，內(nèi)部換熱

損所占比例較大小結(jié)表1熱力系統(tǒng)熱平衡與平衡對比分析3.1能量平衡分析項(xiàng)目名稱數(shù)值/（GJ/h）相對百分率/%熱平衡平衡熱平衡平衡圖5燒結(jié)余熱發(fā)電改進(jìn)工藝流程圖增加了凝結(jié)水加熱器冷卻機(jī)提高余熱利用率3.1能量平衡分析圖5燒結(jié)余熱發(fā)電改進(jìn)工藝流程圖增加了凝結(jié)水加熱器冷卻機(jī)提高應(yīng)先點(diǎn)擊系統(tǒng)按鈕，再從系統(tǒng)下拉菜單中選擇對程序中主、副蒸汽壓力和流量的“檢查框輸入與標(biāo)簽相應(yīng)熱力參數(shù)；選擇計(jì)算類型主程序子程序圖5程序計(jì)算界面軟件著作權(quán)登記3.2余熱發(fā)電系統(tǒng)熱力計(jì)算軟件應(yīng)先點(diǎn)擊系統(tǒng)按鈕，再從系統(tǒng)下拉菜單中選擇主程序子程序圖5程3.3三種熱力系統(tǒng)的比較小結(jié)選定合理熱力系統(tǒng)配置方案對系統(tǒng)總損的影響更大雙壓系統(tǒng)總損最小提出不同區(qū)段廢氣混合降低了余熱品位，降低了進(jìn)口熱廢氣

值，開發(fā)新型回收裝置圖6總損隨主蒸汽壓力變化3.3三種熱力系統(tǒng)的比較小結(jié)選定合理熱力系統(tǒng)提出不同區(qū)段4燒結(jié)余熱能高效回收利用關(guān)鍵技術(shù)及裝置研發(fā)

4.1關(guān)鍵技術(shù)4.2裝置研發(fā)1）

品位提升技術(shù)2）顯熱提取技術(shù)1）立式冷卻裝置2）雙工質(zhì)余熱鍋爐3）雙余熱源參數(shù)控制4）余熱鏈接傳遞轉(zhuǎn)換3）三進(jìn)口余熱鍋爐4）風(fēng)罩式余熱鍋爐4燒結(jié)余熱能高效回收利用關(guān)鍵技術(shù)及裝置研發(fā)4.14.1.1燒結(jié)余熱品位提升技術(shù)132中低品位熱能常規(guī)回收利用方法僅回收40%左右冷卻區(qū)熱廢氣余熱中低品位熱能分段回收及梯級利用方法回收60%左右冷卻區(qū)的熱廢氣顯熱解決漏風(fēng)逆流換熱全部回收

冷卻區(qū)熱

廢氣顯熱

常規(guī)技術(shù)新技術(shù)創(chuàng)新技術(shù)

4.1.1燒結(jié)余熱品位提升技術(shù)132中低品位熱能中低品位三進(jìn)口

余熱梯級利用，即“低質(zhì)低用，高質(zhì)高用”，冷卻機(jī)熱廢氣按品位的不同劃分成不同區(qū)段進(jìn)行回收回收。雙進(jìn)口圖7多進(jìn)口發(fā)電新技術(shù)工藝方案4.1.2燒結(jié)余熱資源顯熱提取技術(shù)三進(jìn)口余熱梯級利用，即“低質(zhì)低用，高質(zhì)高用”，冷卻4.1.3雙余熱源參數(shù)（溫度)穩(wěn)定控制技術(shù)低溫汽輪機(jī)選型

廢氣循環(huán)自動(dòng)控制技術(shù)

選擇允許熱源波動(dòng)范圍大的汽輪機(jī)冷卻機(jī)余熱發(fā)電采用部分煙氣循環(huán)，一定范圍內(nèi)控制冷卻機(jī)熱廢氣溫度蒸汽參數(shù)相互反饋4.1.3雙余熱源參數(shù)（溫度)穩(wěn)定控制技術(shù)低溫汽輪機(jī)選型4.1.4余熱鏈接傳遞轉(zhuǎn)換技術(shù)冷卻機(jī)余熱鍋爐汽輪機(jī)·氣固換熱·氣液換熱完成余熱能量傳遞功能·熱功轉(zhuǎn)換完成余熱能量熱功轉(zhuǎn)換功能通過能量的傳遞與轉(zhuǎn)換鏈接在一起4.1.4余熱鏈接傳遞轉(zhuǎn)換技術(shù)冷卻機(jī)余熱鍋爐汽輪機(jī)·氣固換4.2燒結(jié)余熱能高效回收利用裝置研發(fā)立式冷卻機(jī)多進(jìn)口余熱鍋爐雙工質(zhì)余熱鍋爐余熱發(fā)電工藝小型的罐式熱交換密閉裝置熱廢氣品位低余熱資源回收率低等問題

分級回收梯級利用冷卻機(jī)廢氣解決低品位余熱回收率低的問題

兩種余熱資源在同一臺(tái)鍋爐內(nèi)回收燒結(jié)機(jī)冷卻機(jī)鍋爐汽輪機(jī)設(shè)備通過能量傳遞與轉(zhuǎn)化鏈接在一起

冷卻機(jī)余熱回收雙余熱源余熱回收4.2燒結(jié)余熱能高效回收利用裝置研發(fā)立式多進(jìn)口雙工質(zhì)余熱發(fā)4.2.1立式冷卻機(jī)裝置1）密閉腔室2）逆流換熱圖8立式冷卻裝置示意國家發(fā)明專利14.2.1立式冷卻機(jī)裝置1）密閉腔室2）逆流換熱圖8立4.2.2

三進(jìn)口雙壓余熱鍋爐裝置1）本體為上窄下寬階梯型立式結(jié)構(gòu)，三室相通2）高溫室布置螺旋管圈水冷壁，換熱強(qiáng)度高3）受熱面均采用為蛇形環(huán)肋管錯(cuò)列逆流布置4）熱廢氣環(huán)本體四周進(jìn)入調(diào)壓風(fēng)門及氣流擋板5）設(shè)置了徑向及軸向膨脹節(jié)和可靠的密封材料圖9三進(jìn)口雙壓余熱鍋爐結(jié)構(gòu)示意國家發(fā)明專利24.2.2三進(jìn)口雙壓余熱鍋爐裝置1）本體為上窄下寬階梯4.2.3雙工質(zhì)熱源余熱鍋爐裝置1）裝置集成回收兩種余熱

2）套管式蒸發(fā)器可實(shí)現(xiàn)與內(nèi)外兩側(cè)燒結(jié)煙氣和冷卻機(jī)熱空氣同時(shí)換熱3）受熱面均采用為蛇形環(huán)肋管錯(cuò)列逆流布置圖10雙工質(zhì)熱源余熱鍋爐示意國家發(fā)明專利34.2.3雙工質(zhì)熱源余熱鍋爐裝置1）裝置集成回收兩種余熱5.1唐鋼燒結(jié)環(huán)冷機(jī)余熱電站工藝方案（原方案）5.2燒結(jié)雙源協(xié)同發(fā)電工藝方案（方案Ⅰ）5.3燒結(jié)雙源協(xié)同發(fā)電工藝方案（方案Ⅱ）5.4燒結(jié)雙源協(xié)同發(fā)電工藝方案（方案Ⅲ）5余熱能梯級回收與發(fā)電系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性分析5.5

四種方案熱經(jīng)濟(jì)計(jì)算比較5.1唐鋼燒結(jié)環(huán)冷機(jī)余熱電站工藝方案（原方案）5.2燒結(jié)5.1原方案圖11唐鋼燒結(jié)環(huán)冷機(jī)余熱電站工藝方案流程5.1原方案圖11唐鋼燒結(jié)環(huán)冷機(jī)余熱電站工藝方案流程圖12燒結(jié)雙源協(xié)同發(fā)電工藝方案Ⅰ流程圖中低品位熱能分段回收及梯級利用

提高余熱資源回收率及余熱利用率5.2方案Ⅰ國家發(fā)明專利4圖12燒結(jié)雙源協(xié)同發(fā)電工藝方案Ⅰ流程圖中低品位熱能分段回圖13燒結(jié)雙源協(xié)同發(fā)電工藝方案Ⅱ流程圖立式密閉冷卻裝置5.3方案Ⅱ極限提高熱雙余熱資源回收率及余熱利用率圖13燒結(jié)雙源協(xié)同發(fā)電工藝方案Ⅱ流程圖立式密閉冷卻裝置55.4方案Ⅲ圖14燒結(jié)雙源協(xié)同發(fā)電工藝方案Ⅲ流程圖立式密閉冷卻裝置雙工質(zhì)熱源余熱鍋爐極限提高熱雙余熱資源回收率及余熱利用率5.4方案Ⅲ圖14燒結(jié)雙源協(xié)同發(fā)電工藝方案Ⅲ流程圖立式表2四種方案余熱發(fā)電系統(tǒng)熱經(jīng)濟(jì)計(jì)算參數(shù)比較參數(shù)名稱單位原方案方案Ⅰ方案Ⅱ方案Ⅲ主蒸汽壓力MPa2.062.063.823.42主蒸汽溫度℃375375450475副汽壓力MPa0.390.390.390.39副汽溫度℃143143300143余熱利用率%61677580廢氣排出溫度℃161137150127發(fā)電功率MW8.210.612.214.2裝機(jī)容量MW91113145.5余熱發(fā)電系統(tǒng)熱經(jīng)濟(jì)計(jì)算表2四種方案余熱發(fā)電系統(tǒng)熱經(jīng)濟(jì)計(jì)算參數(shù)比較參數(shù)名稱單

論文基于余熱能回收利用現(xiàn)象的熱力學(xué)優(yōu)化、能量傳遞轉(zhuǎn)換設(shè)備的高效化和能量利用系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)化問題開展了部分基礎(chǔ)研究工作，研發(fā)的新一代燒結(jié)余熱發(fā)電裝備及創(chuàng)新工藝，一體化回收燒結(jié)工序中燒結(jié)機(jī)尾煙氣和燒結(jié)礦顯熱，全面提升燒結(jié)工序余熱資源回收率和余熱利用率。研究成果可為中低品位工業(yè)余熱高效回收基礎(chǔ)科學(xué)問題的研究提供理論參考，也可為大中型鋼鐵企業(yè)燒結(jié)余熱高效回收提供技術(shù)基礎(chǔ)。6.1總結(jié)論文基于余熱能回收利用現(xiàn)象的熱力學(xué)優(yōu)化、能量傳遞轉(zhuǎn)換設(shè)備的燒結(jié)礦冷卻過程實(shí)驗(yàn)研究余熱回收設(shè)備結(jié)構(gòu)優(yōu)化雙熱源集成工藝耦合揭示中低溫余熱能在能量傳遞與轉(zhuǎn)換過程中效率提高的科學(xué)本質(zhì)研究冷卻機(jī)適應(yīng)燒結(jié)機(jī)制變化的響應(yīng)策略及冷卻機(jī)熱質(zhì)輸運(yùn)效應(yīng)及與余熱發(fā)電系統(tǒng)的耦合機(jī)制6.2后續(xù)研究

基礎(chǔ)研究實(shí)踐研究關(guān)鍵科學(xué)燒結(jié)礦冷卻余熱回收雙熱源集成揭示中低溫余熱能在能量傳遞與轉(zhuǎn)換感謝各位老師專家懇請多提寶貴意見！感謝各位老師專家燒結(jié)余熱能高效發(fā)電技術(shù)報(bào)告人：趙斌

華北電力大學(xué)電站設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與控制教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室河北理工大學(xué)現(xiàn)代冶金技術(shù)省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

*中國能源環(huán)境科技協(xié)會(huì)余熱回收再利用技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展研討會(huì)

燒結(jié)余熱能高效發(fā)電技術(shù)報(bào)告人：趙斌

燒結(jié)余熱能高效發(fā)電技術(shù)報(bào)告題目作者：趙斌（1968-），華北電力大學(xué)國家重點(diǎn)學(xué)科熱能工程博士生，師從于徐鴻教授、杜小澤教授?，F(xiàn)工作于河北理工大學(xué)，教授，高級工程師，碩士生導(dǎo)師，主研方向?yàn)楣こ虩嵛锢砑跋冗M(jìn)發(fā)電技術(shù)。

燒結(jié)工序焦化工序煉鐵工序煉鋼工序軋鋼工序鋼鐵工業(yè)燒結(jié)工序有燒結(jié)礦顯熱（部分回收）和燒結(jié)機(jī)煙氣顯熱（幾乎沒有回收）兩部分余熱資源。鋼鐵化工水泥建材交通中低溫余熱三高行業(yè)燒結(jié)余熱能高效發(fā)電技術(shù)報(bào)告題目作者：趙斌（1968-），華鋼鐵與鋼鐵工業(yè)鋼鐵

——“首選材料”、“必選材料”

——人類社會(huì)最主要的結(jié)構(gòu)材料

——產(chǎn)量最大、覆蓋面最廣的功能材料鋼鐵工業(yè)

——國民經(jīng)濟(jì)的重要基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)之一

——“對于經(jīng)濟(jì)競爭力和國家安全都是至關(guān)重要的”

——是“國家的經(jīng)濟(jì)命脈”

鋼鐵與鋼鐵工業(yè)鋼鐵鋼鐵工業(yè)副產(chǎn)品鋼鐵工業(yè)副產(chǎn)品(二次能源)

——高爐煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣、焦?fàn)t煤氣

——焦炭顯熱、燒結(jié)礦顯熱、高爐渣、轉(zhuǎn)爐渣

——高爐煤氣的余壓鋼鐵工業(yè)副產(chǎn)品鋼鐵工業(yè)副產(chǎn)品(二次能源)清潔生產(chǎn)和先進(jìn)發(fā)電技術(shù)清潔生產(chǎn)

——節(jié)能減排

——循環(huán)經(jīng)濟(jì)

先進(jìn)發(fā)電技術(shù)

——燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)

——高爐余壓發(fā)電技術(shù)

——干熄焦發(fā)電技術(shù)——轉(zhuǎn)爐發(fā)電技術(shù)——燒結(jié)余熱發(fā)電

清潔生產(chǎn)和先進(jìn)發(fā)電技術(shù)清潔生產(chǎn)資源、能源密集型產(chǎn)業(yè)鋼鐵工業(yè)社會(huì)關(guān)注的焦點(diǎn)節(jié)能減排循環(huán)經(jīng)濟(jì)、可持續(xù)發(fā)展安居樂業(yè)、天人合一科學(xué)發(fā)展觀、和諧社會(huì)發(fā)電技術(shù)清潔生產(chǎn)、綠色制造、環(huán)境友好社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的基石資源、能源密集型產(chǎn)業(yè)鋼鐵工業(yè)社會(huì)關(guān)注的焦點(diǎn)節(jié)能減排循環(huán)經(jīng)濟(jì)、

圖1

鋼鐵生產(chǎn)過程各種余熱余能資源分布圖圖1鋼鐵生產(chǎn)過程各種余熱余能資源分布圖

報(bào)告內(nèi)容1.引言2.燒結(jié)余熱能流分布規(guī)律及用能原則3.余熱能發(fā)電系統(tǒng)熱力學(xué)優(yōu)化4.余熱能高效回收利用關(guān)鍵技術(shù)及裝置研發(fā)6.總結(jié)及后續(xù)研究5.余熱能梯級回收與發(fā)電系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性分析報(bào)告內(nèi)容1.引言2.燒結(jié)余熱能流分布規(guī)律及用能原則

1引言“國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要(2006-2020年)”中特別指出：重點(diǎn)研究開發(fā)冶金、化工等流程工業(yè)和交通運(yùn)輸業(yè)等主要高耗能領(lǐng)域的節(jié)能技術(shù)與裝備。國家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目子課題“鋼鐵企業(yè)低壓余熱蒸汽發(fā)電技術(shù)及能量系統(tǒng)優(yōu)化”（2008BAE67B01）鋼鐵工業(yè)能耗占全國15%，其中70%消耗的是煤炭；燒結(jié)工序的能耗為鋼鐵企業(yè)總能耗的10%～20%。1引言“國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要(2006-22.1余熱能流分布規(guī)律2.2余熱資源特性2.3余熱能貶值規(guī)律2.4余熱回收與利用原則

2燒結(jié)余熱能流分布規(guī)律及用能原則2.1余熱能流分布規(guī)律2.2余熱資源特性2.3余圖2燒結(jié)工序余熱量分布熱平衡計(jì)算2.1余熱能流分布規(guī)律圖2燒結(jié)工序余熱量分布熱平衡計(jì)算2.1余熱能流分圖3燒結(jié)工序余熱溫度分布圖2.1余熱能流分布規(guī)律熱平衡測試圖3燒結(jié)工序余熱溫度分布圖2.1余熱能流分布規(guī)律熱平衡燒結(jié)余熱資源特性余熱源品位較低，低溫部分比例大冷卻機(jī)廢氣溫度波動(dòng)大250~520℃燒結(jié)工序短期停運(yùn)熱源連續(xù)性難以保證2.2余熱資源特性燒結(jié)余熱余熱源品位較低，低溫部分比例大冷卻機(jī)廢氣溫度波動(dòng)大2燒結(jié)工序熱量傳遞冷卻機(jī)氣固換熱余熱鍋爐氣液換熱傳遞過程必然產(chǎn)生“質(zhì)”和“量”的貶值2.3余熱能貶值規(guī)律燒結(jié)工序冷卻機(jī)余熱鍋爐傳遞過程必然產(chǎn)生2.3余熱能貶值規(guī)律2.4余熱回收與利用原則降低燒結(jié)機(jī)能量消耗與減少余熱生成量協(xié)同原則直接熱利用與動(dòng)力回收協(xié)同原則分段回收與梯級利用協(xié)同原則四協(xié)同原則余熱回收工藝與裝備研發(fā)協(xié)同原則2.4余熱回收與利用原則降低燒結(jié)機(jī)能量消耗與直接熱利用與動(dòng)動(dòng)力回收直接熱利用200~300℃250~500℃200~250℃300~400℃冷卻機(jī)廢氣燒結(jié)機(jī)煙氣2.4余熱回收與利用原則同一溫度范圍燒結(jié)礦溫度動(dòng)力回收直接熱利用200~300℃250~500℃200~2圖4濟(jì)鋼燒結(jié)余熱發(fā)電工藝流程圖冷卻機(jī)3燒結(jié)余熱發(fā)電系統(tǒng)熱力學(xué)優(yōu)化圖4濟(jì)鋼燒結(jié)余熱發(fā)電工藝流程圖冷卻機(jī)3燒結(jié)余熱發(fā)電系統(tǒng)項(xiàng)目名稱數(shù)值/（GJ/h）相對百分率/%熱平衡平衡熱平衡平衡進(jìn)口廢氣攜帶熱量（）值211.3869.15100100余熱鍋爐換熱（）損—8.27—11.96出口廢氣熱（）損83.3613.1339.4418.99余熱鍋爐內(nèi)部散熱（）損2.561.121.211.62主蒸汽管道熱（）損0.340.440.160.64汽輪機(jī)內(nèi)部熱（）損—4.16—6.02冷凝器熱（）損89.166.0642.188.76除氧器熱（）損1.551.560.732.26總熱（）損176.9734.7483.7250.24汽輪機(jī)輸出有用功34.4134.4116.2749.76余熱鍋爐的廢氣出口損和，內(nèi)部換熱

損所占比例較大小結(jié)表1熱力系統(tǒng)熱平衡與平衡對比分析3.1能量平衡分析項(xiàng)目名稱數(shù)值/（GJ/h）相對百分率/%熱平衡平衡熱平衡平衡圖5燒結(jié)余熱發(fā)電改進(jìn)工藝流程圖增加了凝結(jié)水加熱器冷卻機(jī)提高余熱利用率3.1能量平衡分析圖5燒結(jié)余熱發(fā)電改進(jìn)工藝流程圖增加了凝結(jié)水加熱器冷卻機(jī)提高應(yīng)先點(diǎn)擊系統(tǒng)按鈕，再從系統(tǒng)下拉菜單中選擇對程序中主、副蒸汽壓力和流量的“檢查框輸入與標(biāo)簽相應(yīng)熱力參數(shù)；選擇計(jì)算類型主程序子程序圖5程序計(jì)算界面軟件著作權(quán)登記3.2余熱發(fā)電系統(tǒng)熱力計(jì)算軟件應(yīng)先點(diǎn)擊系統(tǒng)按鈕，再從系統(tǒng)下拉菜單中選擇主程序子程序圖5程3.3三種熱力系統(tǒng)的比較小結(jié)選定合理熱力系統(tǒng)配置方案對系統(tǒng)總損的影響更大雙壓系統(tǒng)總損最小提出不同區(qū)段廢氣混合降低了余熱品位，降低了進(jìn)口熱廢氣

值，開發(fā)新型回收裝置圖6總損隨主蒸汽壓力變化3.3三種熱力系統(tǒng)的比較小結(jié)選定合理熱力系統(tǒng)提出不同區(qū)段4燒結(jié)余熱能高效回收利用關(guān)鍵技術(shù)及裝置研發(fā)

4.1關(guān)鍵技術(shù)4.2裝置研發(fā)1）

品位提升技術(shù)2）顯熱提取技術(shù)1）立式冷卻裝置2）雙工質(zhì)余熱鍋爐3）雙余熱源參數(shù)控制4）余熱鏈接傳遞轉(zhuǎn)換3）三進(jìn)口余熱鍋爐4）風(fēng)罩式余熱鍋爐4燒結(jié)余熱能高效回收利用關(guān)鍵技術(shù)及裝置研發(fā)4.14.1.1燒結(jié)余熱品位提升技術(shù)132中低品位熱能常規(guī)回收利用方法僅回收40%左右冷卻區(qū)熱廢氣余熱中低品位熱能分段回收及梯級利用方法回收60%左右冷卻區(qū)的熱廢氣顯熱解決漏風(fēng)逆流換熱全部回收

冷卻區(qū)熱

廢氣顯熱

常規(guī)技術(shù)新技術(shù)創(chuàng)新技術(shù)

4.1.1燒結(jié)余熱品位提升技術(shù)132中低品位熱能中低品位三進(jìn)口

余熱梯級利用，即“低質(zhì)低用，高質(zhì)高用”，冷卻機(jī)熱廢氣按品位的不同劃分成不同區(qū)段進(jìn)行回收回收。雙進(jìn)口圖7多進(jìn)口發(fā)電新技術(shù)工藝方案4.1.2燒結(jié)余熱資源顯熱提取技術(shù)三進(jìn)口余熱梯級利用，即“低質(zhì)低用，高質(zhì)高用”，冷卻4.1.3雙余熱源參數(shù)（溫度)穩(wěn)定控制技術(shù)低溫汽輪機(jī)選型

廢氣循環(huán)自動(dòng)控制技術(shù)

選擇允許熱源波動(dòng)范圍大的汽輪機(jī)冷卻機(jī)余熱發(fā)電采用部分煙氣循環(huán)，一定范圍內(nèi)控制冷卻機(jī)熱廢氣溫度蒸汽參數(shù)相互反饋4.1.3雙余熱源參數(shù)（溫度)穩(wěn)定控制技術(shù)低溫汽輪機(jī)選型4.1.4余熱鏈接傳遞轉(zhuǎn)換技術(shù)冷卻機(jī)余熱鍋爐汽輪機(jī)·氣固換熱·氣液換熱完成余熱能量傳遞功能·熱功轉(zhuǎn)換完成余熱能量熱功轉(zhuǎn)換功能通過能量的傳遞與轉(zhuǎn)換鏈接在一起4.1.4余熱鏈接傳遞轉(zhuǎn)換技術(shù)冷卻機(jī)余熱鍋爐汽輪機(jī)·氣固換4.2燒結(jié)余熱能高效回收利用裝置研發(fā)立式冷卻機(jī)多進(jìn)口余熱鍋爐雙工質(zhì)余熱鍋爐余熱發(fā)電工藝小型的罐式熱交換密閉裝置熱廢氣品位低余熱資源回收率低等問題

分級回收梯級利用冷卻機(jī)廢氣解決低品位余熱回收率低的問題

兩種余熱資源在同一臺(tái)鍋爐內(nèi)回收燒結(jié)機(jī)冷卻機(jī)鍋爐汽輪機(jī)設(shè)備通過能量傳遞與轉(zhuǎn)化鏈接在一起

冷卻機(jī)余熱回收雙余熱源余熱回收4.2燒結(jié)余熱能高效回收利用裝置研發(fā)立式多進(jìn)口雙工質(zhì)余熱發(fā)4.2.1立式冷卻機(jī)裝置1）密閉腔室2）逆流換熱圖8立式冷卻裝置示意國家發(fā)明專利14.2.1立式冷卻機(jī)裝置1）密閉腔室2）逆流換熱圖8立4.2.2

三進(jìn)口雙壓余熱鍋爐裝置1）本體為上窄下寬階梯型立式結(jié)構(gòu)，三室相通2）高溫室布置螺旋管圈水冷壁，換熱強(qiáng)度高3）受熱面均采用為蛇形環(huán)肋管錯(cuò)列逆流布置4）熱廢氣環(huán)本體四周進(jìn)入調(diào)壓風(fēng)門及氣流擋板5）設(shè)置了徑向及軸向膨脹節(jié)和可靠的密封材料圖9三進(jìn)口雙壓余熱鍋爐結(jié)構(gòu)示意國家發(fā)明專利24.2.2三進(jìn)口雙壓余熱鍋爐裝置1）本體為上窄下寬階梯4.2.3雙工質(zhì)熱源余熱鍋爐裝置1）裝置集成回收兩種余熱

2）套管式蒸發(fā)器可實(shí)現(xiàn)與內(nèi)外兩側(cè)燒結(jié)煙氣和冷卻機(jī)熱空氣同時(shí)換熱3）受熱面均采用為蛇形環(huán)肋管錯(cuò)列逆流布置圖10雙工質(zhì)熱源余熱鍋爐示意國家發(fā)明專利34.2.3雙工質(zhì)熱源余熱鍋爐裝置1）裝置集成回收兩種余熱5.1唐鋼燒結(jié)環(huán)冷機(jī)余熱電站工藝方案（原方案）5.2燒結(jié)雙源協(xié)同發(fā)電工藝方案（方案Ⅰ）5.3燒結(jié)雙源協(xié)同發(fā)電工藝方案（方案Ⅱ）5.4燒結(jié)雙源協(xié)同發(fā)電工藝方案（方案Ⅲ）5余熱能梯級回收與發(fā)電系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性