烧结余热技术在钢铁企业的应用

2022-10-19

为了响应国家的政策, 同时提高企业的效益, 某钢厂新建了2台200平米的烧结环冷机。由于目前国内多数对烧结环冷机的使用仅仅限于余热的回收, 而对烧结机数量众多的烟气没有足够的重视, 所以为了进一步提高企业的效益, 笔者考虑将烟气的回收利用合并入烧结机的利用项目, 项目需要一台35千瓦补气凝汽式汽轮发电机组、两台烧结余热锅炉和两台环冷机余热锅炉。通过以上配置, 每年可以为不同规模的钢铁企业提供数额不等的利润回报, 也可以说是成本节约。

一、烧结余热再利用的现状

烧结余热再利用主要是针对目前对烧结余热的利用不够充分而提出的, 当前烧结余热的利用主要是用于冷却机部分, 技术虽然已经很成熟了, 运行也足够稳定, 但是对余热的利用不够充分[1]。尤其是目前钢铁行业竞争激烈, 如果能够很好的利用烧结余热以及这个过程中产生的低温烟气, 那么会给钢铁企业带来两大好处, 一个是节约能源, 另一个是降低成本。基于以上情况, 必须要有一次技术革新, 从而实现节约能源并且降低成本。

二、发电系统的设计方案

1. 整体发电方案

首先要有两条360平米的烧结生产线, 配套的是两台烧结余热锅炉、两台环冷机余热锅炉和一台35千瓦补气凝气式汽轮发电机组。[2]。其流程如下:

(1) 烟气系统的流程

在360平米的烧结机的大烟道上用隔板设置隔离, 用来把余热回收的高温烟气与不用于余热发电的低温烟气隔离开来。其中用于发电的高温余热烟气被引到余热锅炉, 经过锅炉的换热器降温之后, 废气回到大烟道, 与刚刚的被隔离的低温烟气混合后被排放到脱硫系统, 在脱硫系统脱硫除尘之后, 使用主抽风机通过烟囱把低温烟气排入大气。为了保证在余热锅炉发生事故或者检修的时候, 烧结机依然能够正常运行, 可以在余热锅炉的进口和出口位置装上电动插板阀门, 用以连接旁通烟道, 这样在余热锅炉因故不能运行的时候打开旁通烟道的阀门, 关闭余热锅炉的进口和出口, 让烟气从旁通烟道通过。

(2) 热力系统的流程

当前国内由于低温余热回收技术并不十分发达, 所以一般存在的热力循环系统有以下几种:双压系统、闪蒸系统以及单压系统。由于烧结机存在尾气含硫量大、磨损性强以及波动性大的缺点, 所以在设计的过程中要坚持以稳定并且简单为首要原则, 故而本次设计使用的余热锅炉的工艺系统使用的是单压系统[3]。

烧结机余热锅炉和环冷机余热锅炉经过蒸汽管道在蒸汽机房的母管混合, 再通过蒸汽母管把蒸汽导入汽轮机进行发电, 汽轮机的凝结水产生之后通过水泵分配到锅炉的凝结水加热器进行加热, 等温度达到104摄氏度的时候进行除氧, 之后再进入锅炉, 加热后形成水蒸气, 以上就是整个热力循环系统的设计。

三、烧结机尾气余热发电的技术要点

1. 系统安全

(1) 为了尽可能多的利用余热, 必须把高温尾气的回收做到极致, 但以上过程中必须做好安全防护, 以保证锅炉及其他设备不受到损坏, 所以选择适当的排烟温度是关键。

(2) 为了不影响锅炉检修时烧结机的正常运转, 将废气通过旁路输送也是技术要点。

2. 工艺可靠

(1) 单压系统由于工艺简单, 可以保证在运行过程中故障率较低, 并且易于实现运行维护同步。

(2) 余热锅炉的使用寿命较长, 主要是因为采用了热管束的防磨损工艺, 同时还能够提升热管束的换热效率, 减少时间和浪费。另外在设计材质和容量的时候一定要考虑好余量, 这样更能适应烧结工艺中的负荷波动, 从而保证长期稳定的运行。

看得出来, 在设计的过程中如果能够把细节完美的把握, 可以更好的保障设备的运行。

四、经济分析

根据以上设计的方案, 该项目能够增加的烧结机尾气余热发电的经济分析如下所示:

假如说每台烧结机余热锅炉每个小时可以产生3.0MPa, 320摄氏度过热蒸汽20t/h计算, 两台过热锅炉可以产生的过热蒸汽40t/h。发电机功率为每小时提高11720k Wh, 机组假如每年运行达到7000小时, 那么每年的发电量可以达到8204万千瓦, 假如发电的电价按0.5元/千瓦时计算, 那么每年可以创造的经济效益达到4102万元, 或者可以说每年为企业节省成本4102万元。由此可知, 烧结机尾余热发电是具有非常可观的经济效益的。

总结

由以上论述可知, 在国家大力倡导的节能减排政策影响之下, 可持续发展和能源的回收利用已经引起很多企业的重视。但是技术的应用从来不是一步到位的, 所以在烧结余热的利用上由于位置的不同导致了观点的不同, 故而在应用上也各有不同。未来的发展趋势必将是烧结环冷机器余热发电成为优先选择的工艺, 并且设定适当的排烟温度以及提高锅炉受热面防磨技术都会是影响该技术的关键。烧结余热回收利用技术也是绿色制造工艺的一种, 所以提高烧结余热利用技术也正是提高国家大力倡导的绿色制造工艺, 环保节能。

摘要：随着科技生产力的进步, 对能源的节约使用步入国家以及研发部门的视线。为了响应国家的政策、提高能源的利用率、发展绿色制造工艺、节约能源以及降低成本, 钢铁企业纷纷进行对应的建设。但是, 由于技术或者其它方面的原因, 有一些企业在对烧结余热的利用上存在各种各样的漏洞, 或者不能完善的利用烧结余热, 故而笔者通过结合某工厂的新建烧结环冷机的情况, 对余热的回收进行探讨, 希望能起到抛砖引玉的作用, 对正在建设余热利用新工艺的企业有所帮助。

关键词：钢铁企业,烧结,余热,烟气,应用