钢铁企业余热利用技术开发及应用ppt课件.ppt

钢铁企业余热利用技术开发及应用 1 钢铁企业余热利用技术开发及应用 环冷机余热发电 烧结发电自动控制 2 1 余热利用潜力及发展现状 烧结余热发电技术 3 钢铁产业发展政策 钢铁企业必须发展余热 余能回收发电 500万吨以上规模的钢铁联合企业 要努力做到电力自供有余 实现外供 企业工序能耗限额 GB21256 2007 国家工信部要求 进一步提高二次能源利用率 特别是要重视开发低温余热的利用潜力 国家重点节能技术推广目录 2008 烧结工序节能利用基本要求 12kWh t烧结矿 烧结冷却系统余热回收利用技术规范 2011 该规范是由冶金工业信息标准研究院 济钢集团国际工程技术有限公司等单位联合制定 已于2011年正式颁布实施 规范中要求 以发电为主的流程 吨成品烧结矿发电量应不小于15kWh 1 余热利用潜力及发展现状 行业政策 4 1 余热利用潜力及发展现状 行业政策 2011年6月21日 由国家工业和信息化部 国家标准化管理委员会主办 济钢国际工程技术有限公司协办的全国钢铁行业节能标准宣贯培训会在济钢举行 全国钢铁企业节能管理和技术人员共200余人出席培训会 国家工业和信息化部节能与综合利用司副司长罗荣彬在讲话中介绍了节能标准的意义和加强节能标准制定的重要性 对贯彻标准提出了具体要求 节能标准宣贯会 5 钢铁生产过程中 烧结工序的能耗约占冶金总能耗的12 仅次于炼铁工序 钢铁工业烧结厂余热资源有三个 一是烧结机大烟道烟气余热 所含显热约占烧结工序能耗总热量的15 20 左右 二是烧结机机尾 单辊破碎机罩体及溜槽内 的废气余热 机尾烟气温度达280 320 三是冷却机废气余热 冷却机废气温度在100 400 之间 其显热约占烧结工序能耗总热量的28 35 1 余热利用潜力及发展现状 利用潜力到底有多大 可见 仅冷却机废气和烧结机烟气的显热就占烧结过程全部热支出的50 左右 2011年6月10日 国家钢铁网统计数据 全国钢铁业烧结机台数在1200台以上 如此多的显热排入大气 浪费了热能 污染了环境 6 一般来讲余热利用主要有两种方式 热利用和动力利用 余热发电技术是余热利用技术的发展和延伸 是余热利用的最佳方式 从技术的发展及普及来讲 大致分三个阶段 1 余热利用潜力及发展现状 发展现状 从能源利用率和转化率角度看 动力利用是最有效的余热利用方式 烧结 炼钢 轧钢余热发电技术是开发利用的重点 7 2 烧结发电工艺流程及原理 烧结发电工艺流程 8 原理 采用固定床对流换热原理 冷空气通过台车从下向上经过位于冷却机上的热矿层将烧结矿冷却 热空气经烟罩收集后由烟囱排放 回收烧结冷却机的中低温烟气送往余热锅炉 结合低温余热发电技术 用余热锅炉产生的过热蒸汽和饱和蒸汽来推动汽轮发电机组做功发电 2 烧结发电工艺流程及原理 问题一 余热锅炉产生的废气如何处理 直接排入大气 不再利用 含尘热废气的排放会不会造成环境污染 问题二 会不会影响烧结矿的冷却效果呢 烧结矿冷却后温度要求降至120 以下 而余热发电项目为获取更多的高品质热烟气 通常需要对冷却机进行密封 是否矛盾 问题三 中低温烟气如何收集合理 以冷却机入料口为起点 出料口为终点 鼓风机鼓出的风穿过料层时 与热烧结矿发生热交换 风载热升温变为热废气 随着冷却机的匀速运动 矿温在逐步降低 废气温度也在降低 应该收集多少 问题四 发电量与效益问题 划算吗 9 传统上讲 废气余热回收流程主要有开路流程和闭路流程两种 开路流程 收集的废气经利用后直接排入大气不再利用 该流程热能得不到充分利用 且含尘热废气的排放会造成环境污染 闭路流程 将余热利用后的低温气体返回作为冷却机的冷却介质循环使用 锅炉尾部排出的约140 左右的废气通过循环风机送至冷却机下部冷却烧结矿 该流程提高了回收废气的温度 减少了系统的烟气排放量 系统的热效率提高 环境污染降低 2 烧结发电工艺流程及原理 问题一 特别指出 随着对烧结机余热回收技术研究的深入 闭路流程是烧结发电系统的可选择部分 10 2 烧结发电工艺流程及原理 余热回收途径 11 收集的废气经利用后直接排入大气不再利用 冷却机开路回收 2 烧结发电工艺流程及原理 余热回收途径 12 将引风机排出的约140 左右的锅炉尾气通过循环风机增压后 代替常温空气冷却烧结矿 可以提高高温区烟气温度40 50 左右 尾部烟气循环后 减少了热废气向空气中的排放 减轻了环境污染 锅炉尾部烟气循环 2 烧结发电工艺流程及原理 余热回收途径 13 将冷却机低温区的烟气收集起来 通过管道送至循环风机增压后 代替常温空气冷却烧结矿 可有效提高高温区烟温40 50 左右 传统的余热利用中 这一部分的烟气由于温度较低 200 以下 都直接排往空气 既浪费资源 又污染环境 递进式烟气循环 高温区烟气 冷却机 中温区烟气 低温区烟气 余热锅炉 循环风机 2 烧结发电工艺流程及原理 余热回收途径 14 烧结机在点火后 随着烧结台车由机头往机尾移动 利用烟道上的引风机抽吸助燃空气进行反烧 其燃烧后的废气经由十几对风管通入烟道排向烟囱 因此在该烧结机烟道上采用热管技术对风箱高温部分 后几个风管 的烟气进行选择性的烟气回收 此技术不但可以回收部分国内技术难以实施的烧结烟气余热 2 烧结发电工艺流程及原理 余热回收途径 烟道余热利用 15 济钢国际在发明转炉烟道余热蒸汽发电的基础上 又相继开发了烧结 炼钢 轧钢多源不同工况的高效余热利用技术 已成功在钢铁联合企业应用 烧结 炼钢 轧钢余热利用发电技术是将烧结环冷机及大烟道烟气 炼钢转炉汽化水冷烟道二次蒸汽 轧钢工序现有加热炉配有的蒸汽发生器产生的低压饱和蒸汽 通过蓄能器加以收集发电的一项综合技术 利用了钢铁企业的余能 余压 余汽能量 减少了工质的浪费 对节能降耗 降低CO2排放 起到了显著效果 符合国家环保产业政策 如此种种的循环会不会影响烧结矿的冷却效果呢 2 烧结发电工艺流程及原理 余热回收途径 16 2 烧结发电工艺流程及原理 问题二 烧结矿冷却常用冷却机 带式冷却机 冶金环冷机和新型节能环冷机 在冶金环冷机或带式冷却机的系统中 一般要对冷却机的密封做结构性改造 以获取更多的高品质热烟气 烧结冷却系统余热回收利用应保证不影响烧结系统的正常生产运行 济钢320 烧结机余热发电工程和淮钢特钢烧结余热发电工程证明 加强了密封 提高了风机的冷却效率 完全可以保证烧结矿的冷却效果 17 根据废气温度的不同在冷却机上划分为高温 中温 低温三个区 冷却机上被冷却的烧结矿温度如右图所示 显示了回收不同温度的热烟气和烧结矿在冷却机上的位置的关系 一般情况下 可回收高品质烟气的区间是冷却机前部大约30 45 的区域 特别指出 烧结机排入冷却机上的烧结矿的排矿量和温度对回收热烟气量和温度有重要影响 烧结矿在冷却机上的温度分布 2 烧结发电工艺流程及原理 问题三 18 2 烧结发电工艺流程及原理 问题四 烧结冷却系统余热回收利用技术规范 对烧结工序节能提出的最新要求 15kWh t烧结矿 济钢国际总包项目投产实际效果如下表所示 19 2 烧结发电工艺流程及原理 问题四 一台360 的烧结机余热发电项目实施后 每年可减少热废气排放429000万NM3 年发电量8360万kWh 年外供电量6520万kWh 可回收能源5 89kg标煤 吨矿 钢铁企业主要生产工序能源消耗指标需符合 粗钢生产主要工序单位产品能源消耗限额 和 焦炭单位产品能源消耗限额 的规定 其中烧结工序能耗56kg标煤 吨矿 烧结冷却系统余热发电技术参数表 20 3 烧结发电工艺技术保障 21 3 烧结发电工艺技术保障 了解烧结生产工艺 主要是应该了解烧结的配料工艺 混合工艺 成品矿的冷却工艺等 了解烧结的生产操作工艺 主抽风机的运行状况 烧结机的运行状况 烧结终点的控制 大烟道温度的控制等 了解烧结工艺及生产操作才能准确的计算成品烧结矿温度 才能准确的计算烟气收集温度及收集量 22 采用新型密封材料 加强冷却机底部密封和烟罩处密封 能有效减低漏风率至30 以下 一些新建的烧结机漏风率可降至20 以下 增加烟气温度和流量 对热介质进行强制性热交换 将鼓入的冷风有意识的前移增加一冷却区的配风 并控制二冷区的配风 在不影响烧结矿冷却的前提下 将热交换过程前移 3 烧结发电工艺技术保障 冷却机大型烟罩在温度变化过程中容易变形 裂纹 因此导致漏风 设计自由伸缩烟罩代替原来覆盖在环冷机上部的一个整体烟罩 为适应烧结过程的波动 以及优化热烟气的参数 对烟罩和风箱均进行了合理的分区 23 采用一体化除氧器 简化流程 降低投资 余热锅炉采用自然循环 提高装置可用率 减少设备和厂用电消耗 强制通风 烟道强制循环余热锅炉 循环可靠 占地面积小 负荷适应范围广 启停迅速 双压余热锅炉 双压输出 能量梯级利用 采用在线脉冲吹灰 确保锅炉性能 保证锅炉产量足 阻力小 风机电耗小 3 烧结发电工艺技术保障 采用饱和蒸汽补汽 更高效安全补入低参数蒸汽 增加电力输出 采用凝结水加热器 最大限度利用余热 24 3 烧结发电工艺技术保障 专利技术 25 4 余热发电项目介绍 26 余热回收主要由烟囱 烟气管道 电动阀门组成 主要作用就是将烧结矿冷却过程中产生的高温烟气尽可能多的引入锅炉 4 余热发电项目介绍 烟气回收 27 汽水流程图 4 余热发电项目介绍 余热锅炉 28 主要设备 余热锅炉加氨装置加磷酸盐装置排污扩容器中压给水泵 锅炉辅机布置在附跨内 锅炉给水泵 吹灰装置控制柜 取样装置 加药装置 4 余热发电项目介绍 余热锅炉 29 汽轮机 1台套凝水泵 射水泵 高压油泵 交流油泵 直流油泵其它辅机包括双联冷油器 双联油过滤器 轴封风机 汽封加热器等都布置在发电主厂房内 4 余热发电项目介绍 汽轮发电机 30 本设计拟采用射水抽气器做为冷凝器抽真空设备 配置2台射水泵 1用1备 无需再另外配置启动抽汽系统 包括汽轮机本体疏水系统和管路疏水系统 本体疏水采用疏水膨胀箱作为疏水设备 管路疏水一般为疏水扩容器 消音器 冷凝器抽真空系统 疏放水系统 凝结水及化学补充水系统 由化水处理站来的化学补充水经调节阀进入凝汽器 以保持除氧器水箱水位 4 余热发电项目介绍 汽轮发电机 31 来自循环水泵房冷却水分别经冷凝器 冷油器 空冷器后回至循环水冷却塔 凝结水及化学补充水系统 润滑油系统设立顶轴油泵 高压电动油泵 辅助交流润滑油泵 直流润滑油泵 油箱及事故油箱等 配备一台移动滤油机和一台油脱水机 循环冷却水系统 4 余热发电项目介绍 汽轮发电机 32 高压系统采用单母线接线方式 发电机经发电机出口开关与发电机母线相连 发电机母线经联络线和厂区变电所高压系统相连 发电机出口开关设同期点 发电机采用自动准同期方式 在发电机母线上设低周解列保护 低压解列保护等相关保护 所有保护均采用微机保护 采用一套后台监控系统用于汽轮发电机组电气参数控制监测及数据处理 与上级变电所 DCS的信息传送均由该监控系统完成 高压供电系统 低压厂用电系统采用单母线分段接线 每段母线各带一部分厂用负荷 两段母线之间可以手动 自动切换 低压厂用电系统采用备用电源自动投入装置 电气保护接地 照明及检修网络 4 余热发电项目介绍 供配电 33 5 余热利用工程业绩 济钢国际拥有的烧结余热回收利用技术是将烧结工序中产生的50 左右向大气排放的已废弃的烧结环冷机废气及大烟道烟气 加以回收利用 用于发电的一项综合节能环保技术 近两年已取得突波性进展 已超过日本烧结余热利用技术 对烧结节能降耗 降低CO2排放 起到了显著效果 符合国家环保产业政策 近年来新开发的烧结 炼钢 轧钢余热利用发电技术是将烧结环冷机及大烟道烟气 炼钢转炉汽化水冷烟道二次蒸汽 轧钢工序现有加热炉配有的蒸汽发生器产生的低压饱和蒸汽 通过蓄能器加以收集发电的一项综合技术 该两项技术已经成功用于鞍钢 山钢工程等多个项目 均获得业主好评 34 5 余热利用工程业绩 山钢工程 济钢国际余热回收利用技术应用于张钢钢铁有限公司烧结 炼钢 轧钢余热综合利用发电工程 该工程于2011年6月建成投产 该工程投产后 年发电可达6400万千瓦时 节能降耗效益2000多万元 该工程是一项打破了常规的单一汽源发电思路 创造性的用一台汽机回收了三种余热余能的创新技术 综合利用了张钢现有的一台190m2烧结鼓风环冷机 两座与100t炼钢转炉配套的变压蓄能器 轧钢加热炉配套的蒸汽发生器多种钢铁厂余热余能的发电工程 采用了新型的环冷机密封技术 创新的多热源综合利用发电技术 先进的DCS自动化控制技术等 这些新技术的应用有效改善了发电环境和提高了设备技术水平 装备水平 自动化控制水平 取得了非常好的社会效益 项目竣工验收现场 35 5 余热利用工程业绩 山钢工程 烧结 炼钢 轧钢余热发电 36 5 余热利用工程业绩 鞍钢工程 济钢国际余热回收利用技术应用于鞍钢西区烧结余热发电技术改造工程 该工程于2011年5月投产 工程利用了鞍钢的2台328烧结机配套的396m2鼓风环冷却机余热 投产后年发电可达7600万千瓦时 19 21MW 顿矿 该工程采用了2 2 1配置模式 锅炉出口140 左右烟气 通过循环风机送入循环烟道 接至一冷区台车下部的风箱 循环使用 采用了双压余热锅