余热发电技术说明(共29页).doc

300 m2、360m2烧结余热发电工程余热回收系统技术方案二〇一一年五月1.2项目背景钢铁工业是能源消耗最大的产业部门之一，烧结矿是高炉炼铁的主要原料，烧结过程中的能源消耗占钢铁企业总能耗的10%左右，仅次于炼铁；在可供利用的余热中仅环冷机废气及烧结烟气的显热约占烧结全部热支出的30%以上，充分回收利用这些烧结余热，是烧结节能的重要途径及发展趋势，冶金烧结工序内废气温度分布示意图如图一所示图一、烧结工序内废气温度分布由图一所示，余热回收主要在烧结矿成品显热及烧结、冷却机的排气显热三个方面，热烧结矿显热和烟气显热占烧结过程热耗的50%以上，针对烧结机大烟道机尾区域热烟气及冷却机高温废气设置余热回收装置回收利用其余热，可大大地提高能源利用率，节约能源烧结机生产时，机尾区域大烟道烟气温度可达300~400℃为保证烧结矿质量及输送设备运行安全，烧成的热烧结矿从烧结机尾部落下经破碎后，通过振动筛分后经溜槽落到冷却机传送带上，在溜槽部分热料矿温度达800℃以上，以辐射形式向外界散热，落到冷却带上料温很高烧结冷却机上布置有冷却风罩，风罩内通过鼓风机使冷却风强制穿过料矿层，经料矿加热在风罩内冷却风温提高到350~450℃左右。

目前对烧结工序的余热利用大多限于烧结冷却机部分，并未对大烟道烟气余热进行回收烧结冷却机的余热利用有两种方式：一类是热利用，即利用余热来产生热水或蒸汽以供暖、制冷、拌料用，或直接用于热风烧结等；另一类是动力利用，即将余热转换为电能或机械能用于余热发电或带动透平机工作等考虑到提高烧结工序节能量，减少产品单耗，本次余热发电方案对烧结、环冷排气两部分均进行余热回收1.3 工程简介本项目为辽宁本溪钢铁集团公司300m2、360m2(分别简称为1#、2#烧结环冷机)烧结余热发电工程，烧结环冷机余热锅炉为双压锅炉，烧结机大烟道中也设置了热管式余热回收装置，其中生产出来的中压过热蒸汽与烧结环冷机余热回收装置所产的中压过热蒸汽会合作为主蒸汽送入双压补汽凝汽式汽轮机发电机组发电；低压蒸汽部分供自身除氧用外其余送至低压过热器过热，过热后送至补汽凝汽式汽轮机补汽口从环冷机来的高温烟气作为余热锅炉的工作介质，通过余热锅炉换热后降至120℃左右（方案二为135℃左右），然后通过循环风机再回到环冷机一段及二段底部冷却风箱烧结机大烟道设置了热管式余热回收装置，大烟道出口烟气将降低20~30℃左右2、余热回收方案2.1烧结环冷机余热回收方案按设备布置形式分为机上、机下两种；按照废气流程又分为烟气循环使用和烟气直排两种工艺形式，烧结系统的余热回收技术从其发展历程来看，经过了从机上布置到机下布置的过程。

各种余热回收的优缺点总结如下：·机上布置 烟气直排技术换热设备直接安装在烧结环冷机上部，高温烟气经除尘、换热后，直接排入大气，其优点是：设备直接安装在环冷机上部，可直接利用料矿的辐射热，且占地面积小、投资省、能耗抵、操作简单缺点：受设备布置位置的限制，设备不能设置过大；烟气只能直排，不能最大限度的回收热量；回收效率低，热量回收有限；对环境有一定污染·机下布置 烟气直排技术废气直接排放，系统增设一台引风机作为克服余热回收系统阻力的动力源，废气经过除尘和余热回收后直接排放，原有环冷机下的鼓风机继续使用余热回收设备布置在烧结环冷机旁，高温烟气从烧结环冷机引出，经除尘、换热后，通过烟囱直接排向大气其优点是：回收效率较高，较机上布置烟气直排方式回收热量多；能耗较低缺点：占地面积大；一次投资较大；烟气直排，不能最大限度的回收热量；对环境有一定污染·机下布置 烟气循环利用实践证明，当冷却风温为50℃时废气温度提高15℃，冷却风温达120℃时，废气温度可提高45℃，通过烟气循环利用，提高了废气温度，有利于余热利用，且减少了粉尘的排放烟气循环利用系统需增设一台循环风机，循环风机提供克服料矿、余热回收系统的阻力，原环冷机下的鼓风机留做备用，实现废气的循环利用。

余热回收设备布置在烧结环冷机旁，高温烟气从烧结环冷机引出，经除尘、换热后，烟气温度还有～140℃左右，增设烟气循环系统，可将该部分热量有效的利用起来，实现废气的循环利用优点：回收效率高，热量得到了充分利用；投资回收期短；烟气循环使用，有效的保护工作环境，减少对环境的污染缺点：占地面积大；能耗较大；一次投资大上述各种余热回收方法各有利弊，应视建设条件的不同选用对于本次项目改造，结合项目的实际情况，权衡经济效益、环保要求及安全生产等多种因素，300m2、360m2烧结环冷机系统采用将采用机上布置与机下布置烟气循环相结合的余热发电工艺技术本项目采用的余热发电（或热利用）技术，集南京圣诺热管有限公司多年来的实际运行经验，由于其技术成熟，投资少、运行费用低，操作灵活、安全，环境污染小，无须依托国外技术，具有明显的环保、经济节能效益是经过广大工程技术人员和职工二十多年的努力，其工艺技术和经济指标均已处于国内先进水平，是近十几年来发展和完善起来的先进技术：·工艺技术成熟，充分利用了烧结工序中各段可利用的能量，最大限度的回收烟气余热，并将余热用于产汽或发电； ·设备布置合理，占地少，便于操作； ·减少了废渣、废气等气体的排放，切实有效地改善了环境；·不消耗一次能源，经济效益不受燃料价格波动的影响；·采用高效、先进、结构合理的设备和可靠的材质； ·采用集散控制系统（DCS）对装置进行自动控制，实现在控制室的全CRT操作，影响到操作、安全等过程关键参数，均由计算机自动控制。

本余热回收项目，采用可靠的热能回收先进技术，其核心技术是南京圣诺热管有限公司研制开发并经过实践检验的成熟技术，其中包含多项专利技术、有国家火炬计划项目和先进的计算软件作支撑该项技术已成功运用在冶金烧结、电炉、石化等多个行业的相关工序中，给用户带来了可观经济效益，受到用户好评圣诺公司多年来一直与生产一线保持密切联系，随时跟踪相关技术，仍在不断总结完善，给企业节能减排出力该余热回收装置共采用我公司9项专利序号专利类型专利名称专利号1实用新型ZL9.4冶金烧结机余热产汽节能装置2实用新型ZL0.7分离套管式热管蒸汽发生器3实用新型ZL3.2直管板热管换热器4实用新型ZL 4.7等流速热管换热器5实用新型ZL4.1热管式废热锅炉6实用新型ZL9.4热管组合式废热锅炉7实用新型ZL7.5热管组合式中压废热锅炉8实用新型ZL 8.3可分组运行的模块化余热回收蒸汽发生装置系统9实用新型ZL 9.8适应高温变低温差组合式余热回收蒸汽发生装置2.2烧结大烟道余热回收方案由于烧结大烟道机尾3~4各风箱部位废气存在温度高、含硫量大、露点温度高、含有大量矿物粉尘、废气温度随着工况在一定范围内波动、取热位置较为特殊等特点，以及热量移出后受再利用条件限制受等多种复杂因素的影响，因此给余热回收的工程设计带来了很大的难度。

针对该烟气特点此次方案采用热管换热器热管换热器插入大烟道内取热，由热管蒸汽发生器产生的饱和蒸汽经设置于环冷机上的过热器过热后与烧结环冷余热锅炉并网 热管换热器具有对温度变化大的适应性和在换热过程中对热流密度的可调性，大幅度提高了工程的可靠性热管式蒸汽发生器充分利用热管在热传导中的超导特性，来进一步降低废气排放温度，从而回收更多的热量，以满足该系统的长周期稳定运行要求，并达到降温、除尘、余热利用的目的3 项目基本参数及要求3.1 当地自然条件：（参照鞍山地区）3.1.1 当地自然条件：（1）温度年平均温度 8.8℃冬季日平均温度 -4.5℃极端最低温度 -25.5℃极端最高温度 34.5℃湿度最热月平均相对湿度 76%（2）风速冬季室外平均风速 3.5m/ s夏季室外平均风速 3.1m/ s冬季最多风向平均值 4.7m/s （3）最大冻土深度　 　 118mm（4）冬季大气压力 1117.5mbar 夏季大气压力 997.1mbar3.1.2 地震烈度厂区基本地震烈度按7度(第一组)考虑；设计基本地震加速度值0.1g。

3.2 设计参数充分利用烟气余热本次共做了两套方案3.2.1 烟气参数（1#环冷机、2#环冷机参数相同，以1#为例）方案一：单套环冷余热锅炉烟气流量（万Nm3/h）烟气温度（℃）一段18400二段303201#烧结大烟道余热锅炉烟气流量（万Nm3/h）烟气温度（℃）烧结机大烟道16 350方案二：1#环冷余热锅炉烟气流量（万Nm3/h）烟气温度（℃）一段30380二段182801#烧结大烟道余热锅炉烟气流量（万Nm3/h）烟气温度（℃）烧结机大烟道16 350注：1、烟气量工况波动按-20%～+10%考虑，烟温按±20℃考虑 2、烟气成份：N2、O2、H2O，其中N2占78%，O2占21%，H2O占1%，烟气含灰量为1~3g/ Nm3成分为铁矿石烧结熟料，粒径为100μm 3.2.2 1#、2#烧结环冷余热锅炉及大烟道余热锅炉主要参数（1#、2#锅炉参数一致）方案一： 表3. 烧结环冷余热锅炉参数（此为1#锅炉）序号项目单位设计工况数值1中压蒸汽压力MPa1.42中压过热蒸汽温度℃3603中压蒸汽流量t/h374低压蒸汽压力MPa0.355低压过热蒸汽温度℃2006低压过热蒸汽流量t/h10.57供水温度℃408凝结水加热器出水温度℃1209锅炉排烟温度℃120±510余热锅炉烟气阻力（自烟气入口至出口）Pa<120011锅炉余热利用率%95表4. 大烟道余热锅炉参数（此为1#锅炉）序号项目单位设计工况数值1中压蒸汽压力MPa1.42中压过热蒸汽温度℃3603中压蒸汽流量t/h104供水温度℃147.95锅炉排烟温度℃250±56余热锅炉烟气阻力（自烟气入口至出口）Pa<1207锅炉余热利用率%95方案二 表5. 烧结环冷余热锅炉参数（此为1#锅炉）序号项目单位设计工况数值1中压蒸汽压力MPa2.12中压过热蒸汽温度℃3603中压蒸汽流量t/h32.74低压蒸汽压力MPa0.455低压过热蒸汽温度℃2006低压过热蒸汽流量t/h12.57供水温度℃408凝结水加热器出水温度℃120。