楊飛1,2 馬賽1,2
（1.北京市鋼鐵冶金節(jié)能減排工程技術(shù)研究中心，北京100029
2.北京中冶設(shè)備研究設(shè)計總院有限公司，北京100029）
摘要：針對某鋼鐵企業(yè)余熱現(xiàn)狀，建設(shè)一座7.5 MW余熱電站用于有效回收利用企業(yè)燒結(jié)系統(tǒng)余熱、白灰窯煙氣余熱、轉(zhuǎn)爐及豎爐蒸汽。從余熱綜合利用方案、主要設(shè)備參數(shù)、工藝系統(tǒng)、主廠房布置等方面進行了論述，詳細介紹了余熱綜合利用技術(shù)在該鋼鐵企業(yè)的應(yīng)用情況。余熱綜合利用技術(shù)的應(yīng)用為節(jié)能減排、環(huán)境保護做出了巨大貢獻，同時也為企業(yè)創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟效益。
關(guān)鍵詞：余熱；節(jié)能；綜合利用；發(fā)電
“十三五”期間節(jié)能減排已成為各鋼鐵企業(yè)的重點工作任務(wù)。隨著國家相關(guān)法律法規(guī)的逐步完善，鋼鐵企業(yè)的環(huán)保成本將進一步加大，鋼鐵生產(chǎn)低碳化趨勢不可逆轉(zhuǎn)。深度挖潛改造，使能源得到高效利用，降低噸鋼成本，增強產(chǎn)品的市場競爭力，已成為各鋼鐵企業(yè)的工作重點。
為此,某鋼鐵企業(yè)采用余熱綜合利用技術(shù),將企業(yè)富余余熱資源、低壓蒸汽資源整合利用，新建電站一座,達到良好的節(jié)能減排效果,為企業(yè)發(fā)展注入新的活力，實現(xiàn)鋼鐵企業(yè)的和諧發(fā)展。
1 余熱綜合利用技術(shù)簡介
余熱綜合利用技術(shù)包括鋼鐵企業(yè)低溫余熱綜合高效利用技術(shù)、燒結(jié)冷卻機密封技術(shù)、燒結(jié)大煙道余熱發(fā)電技術(shù)、白灰窯余熱利用技術(shù)、低壓飽和蒸汽煙氣過熱發(fā)電技術(shù)等一系列余熱綜合利用的核心技術(shù)。這些技術(shù)遵循先進、實用、可靠、高效的指導(dǎo)方針,優(yōu)化工藝流程和布置方案,在不影響鋼鐵生產(chǎn)的情況下，綜合考慮,把鋼鐵企業(yè)富余低品位熱源，包括熱低壓蒸汽、余熱資源等分梯級綜合高效使用，最終通過蒸汽帶動汽輪機發(fā)電，達到能源匹配綜合化.能源利用率高效化，利用效益最大化。工程運行過程中不會產(chǎn)生額外的廢氣、廢渣、粉塵和其他有害氣體,為企業(yè)帶來良好的經(jīng)濟和社會效益。同時為企業(yè)提供部分電力，而且還可以為企業(yè)降低用電生產(chǎn)成本。
2 企業(yè)余熱現(xiàn)狀及綜合利用方案
目前，某鋼鐵企業(yè)蒸汽主要情況見表1。
根據(jù)該企業(yè)蒸汽平衡表，采用余熱綜合利用技術(shù)，將燒結(jié)大煙道余熱鍋爐、轉(zhuǎn)爐及豎爐產(chǎn)生的0.7 MPa、26 t/h飽和蒸汽，進入到燒結(jié)余熱鍋爐的過熱器，與2臺燒結(jié)余熱鍋爐產(chǎn)生的21 t/h .0.7 MPa和蒸汽一起過熱至300℃，和白灰窯煙氣余熱鍋爐生的7 t/h 、0.6 MPa 、300℃過熱蒸汽合并形成54 t/h、 0.6MPa、300℃過熱蒸汽，進入1x7.5 MW汽輪機發(fā)電。
裝機方案見下頁圖1本方案是在綜合考慮了各種因素后，根據(jù)該鋼鐵企業(yè)富余余熱及低壓蒸汽資源實際分布確定的最優(yōu)方案。其優(yōu)點如下:系統(tǒng)簡單，運行靈活，汽輪發(fā)電機組效率高。當(dāng)其中一個汽源檢修時，機組降低負荷發(fā)電而不停車。
工程建成后年發(fā)電量為0.6x108 kWh,年供電量0.523 8xl08kWh,小時向外供電量為 6. 548x108 kWh。 降低了企業(yè)生產(chǎn)成本、達到了良好的節(jié)能減排效果, 符合國家相關(guān)政策。
3 主要設(shè)備參數(shù)簡介
1)本工程采用江蘇中天能源設(shè)備有限公司生產(chǎn)的燒結(jié)余熱鍋爐及燒結(jié)大煙道余熱鍋爐，采用山東岱榮節(jié)能環(huán)?？萍加邢薰镜陌谆腋G煙氣余熱鍋爐,主要設(shè)計參數(shù)見表2、表3、表4。
2)本工程采用杭州中能汽輪動力有限公司生產(chǎn)的30 MW凝汽式汽輪機及配套發(fā)電機，主要技術(shù)數(shù)據(jù)見表5、表6。
4工藝系統(tǒng)簡介
4.1煙氣系統(tǒng)
4.1.1煙氣收集(燒結(jié)冷卻機)
燒結(jié)冷卻機煙氣采用循環(huán)系統(tǒng)(增加循環(huán)風(fēng)機)。
根據(jù)余熱鍋爐系統(tǒng)的熱量分布情況，將燒結(jié)冷 卻機密閉段(一、二段)收集的熱煙氣引入燒結(jié)余熱鍋爐。
為使燒結(jié)熱煙氣得到有效利用，對收集熱煙氣的溫度和數(shù)量進行精準調(diào)節(jié)控制，將原燒結(jié)冷卻機一、二段煙罩進行改造密封，通過循環(huán)風(fēng)機及閥門調(diào)整熱煙氣品質(zhì),提高燒結(jié)余熱鍋爐效率。
4.1.2煙氣系統(tǒng)流程(燒結(jié)冷卻機)
燒結(jié)冷卻機產(chǎn)生的不同品質(zhì)的熱煙氣分別進入燒結(jié)余熱鍋爐相應(yīng)的部位。
燒結(jié)冷卻機一段與二段密封罩排出的熱煙氣通過煙風(fēng)管道送入余熱鍋爐煙氣進風(fēng)口，經(jīng)過綜合蒸汽過熱器、蒸發(fā)器、省煤器等換熱設(shè)施，從余熱鍋爐底部排出引入循環(huán)風(fēng)機循環(huán)使用。
為保證燒結(jié)系統(tǒng)正常運行，在燒結(jié)余熱鍋爐進風(fēng)口及燒結(jié)冷卻機煙囪上分別設(shè)置煙風(fēng)閥門。當(dāng)燒結(jié)余熱鍋爐正常運行時將燒結(jié)余熱鍋爐進風(fēng)口閥門打開,煙囪閥門關(guān)閉;當(dāng)燒結(jié)余熱鍋爐停運時將燒結(jié)余熱鍋爐進風(fēng)口閥門關(guān)閉，煙囪閥門打開，不影響燒結(jié)正常生產(chǎn)。
4.2鍋爐汽水系統(tǒng)
給水經(jīng)鍋爐給水泵進入燒結(jié)余熱鍋爐、燒結(jié)大煙道余熱鍋爐（自燒結(jié)余熱鍋爐省煤器）、白灰窯煙氣余熱鍋爐，經(jīng)熱煙氣加熱后，產(chǎn)生蒸汽,蒸汽進入汽輪機做功發(fā)電。
蒸汽做功后變?yōu)槔淠?進入凝汽器,經(jīng)凝結(jié)水泵抽出，再經(jīng)鍋爐給水泵進入余熱鍋爐，產(chǎn)生蒸汽進入汽輪機做功發(fā)電，實現(xiàn)完整的熱力循環(huán)。
通過調(diào)節(jié)汽水系統(tǒng)可減少由于燒結(jié)工藝系統(tǒng)及白灰窯系統(tǒng)煙氣參數(shù)波動對發(fā)電系統(tǒng)影響，保證系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。
4.3直接空冷系統(tǒng)
直接空冷系統(tǒng)工藝流程為：汽輪機的排汽經(jīng)管道進入空冷凝汽器，采用軸流風(fēng)機使低溫空氣進入空冷凝汽器,以此使蒸汽得到冷凝,冷凝水經(jīng)處理后送回至鍋爐給水系統(tǒng)，補水量為鍋爐BMCR工況流量的3%~5%。
在夏季空氣溫度為34℃,外界環(huán)境風(fēng)速不大于5 m/s,汽輪機的排汽量為54t/h,排汽皓為2 530.3 kJ/kg時，風(fēng)機100%轉(zhuǎn)速的情況下，應(yīng)保證汽輪機排汽口處背壓不大于25 kPa。
5主廠房布置介紹
主廠房為封閉式（與35 MW電站共用）,抗震設(shè)防烈度為8度。
汽機房跨度18 m、柱距6m、總長度45 m。汽機主廠房共分兩層:0.00 m,8.00 mo汽輪機及發(fā)電機布置在主廠房8.00 m。頂部為鋼屋架、鋼檯條、鋼支撐。
屋架下弦標高為19.0 mo屋架下設(shè)一臺橋式吊車，軌頂標高為15.11 m。
輔助跨跨度9 m,總長度45 m。共分五層:分別為 0.00 m、5.00 m、8.00 mm、12.00 m、15.00 m。 0.00 m層布置高、低壓配電間,5.00 m層布置電纜夾層、油站,8.00 m層布置電子設(shè)備間、機爐電控制室等，12.00 m布置管道夾層,15.00 m布置除氧間。操作間地面均做防靜電地板，屋面做吊頂。
6 結(jié)語
余熱綜合利用技術(shù)主要利用企業(yè)富余低品位熱源,包括熱低壓蒸汽、余熱資源進行發(fā)電,有效節(jié)約了能源。從經(jīng)濟性上看，整個項目投資及運行較低，回收期短，可大幅降低鋼鐵企業(yè)電費。同時余熱綜合利用工程又屬環(huán)保類工程,不會產(chǎn)生二次污染，可為企業(yè)創(chuàng)造良好的環(huán)境效益。總之，余熱綜合利用技術(shù)在某鋼鐵企業(yè)的應(yīng)用對鋼鐵企業(yè)節(jié)能減排具有借鑒作用。