硅铁矿热炉余热发电系统设计方案
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硅铁炉余热若干方面的探讨1 概述我国工业硅冶炼炉的热能利用率普遍较低,半密闭式矿热炉烟气显热占矿热炉整个输出热量的63%,冶炼过程中余热的利用、回收就显得尤为重要,大多数硅铁炉厂家采用汽轮机发电的方式进行余热利用,而余热烟气量的标定是确定装机容量的第一手数据,直接决定了装机容量的大小,装机容量过大,造成投资浪费,资金回收慢;而装机容量小,则容易在蒸汽量过多时放汽造成能源的浪费,所以如何能正确地标定硅铁炉的废气以及由此如何确定相应的装机容量是硅铁炉余热发电工程项目的基础。
2 烟气量的标定以鄂尔多斯某集团4×36000kVA硅铁炉生产线为例,硅铁炉在生产过程中排放大量的中低温烟气,烟气温度在250℃~600℃之间,为了达标排放,需要通过空冷器降温至200℃以下,然后经布袋收尘器收尘后排放,资源浪费严重。
为了充分利用硅铁炉排放的废气余热,采用余热发电技术,建设余热电站,以减少废气排放对环境的热污染、降低企业的生产成本、提高企业经济效益。
为了确定电站装机容量,先对生产线进行了余热标定。
标定步骤如下:2.1 对需要标定的硅铁炉生产线进行整体了解了解生产线规模、操作规律以及现场烟气管道的位置等。
2.2 根据图纸或现场确定标定位置测点位置及标定项目的确定是得到正确数据的关键。
一般设置在需要利用烟气的总管上,选取最长的直管段。
标定前可亲自到现场选择测点的位置,在测点处进行标记,要求工人按标定要求开出符合标定要求的测量孔(可用短节法兰封闭,测定时旋开即可)。
在测量孔处搭建合适的安全的操作平台。
2.3 根据生产工况确定标定时间整个标定是在系统稳定状态下的检测,必须保证稳定生产,通常标定不同时间段的几组数据加以比较,以确保数据准确并具有代表性。
标定时和硅铁炉生产线中控室保持联系,将测定同时间段的控制画面进行截图保存,以便在标定完毕之后对整个系统的工况进行分析。
2.4 实施标定准备好测量仪器、耗材(电池、滤筒)等。
余热发电工程施工方案一、项目背景余热发电是一种利用工业生产中产生的废热来发电的技术,通过有效利用工业生产中的余热,可以减少能源浪费,降低生产成本,同时也对环境起到一定的净化作用,因此备受行业关注。
本次余热发电工程项目位于某家大型钢铁厂,该厂生产废热丰富,且经过初步分析与评估,满足余热发电的基本条件。
该项目计划利用工厂产生的高温废气进行余热发电,项目规模较大,设计总装机容量为10000KW,属于较为复杂的余热发电工程。
为了确保工程施工能够顺利进行,特制定本施工方案。
二、总体设计思路1. 技术选型根据该钢铁厂的实际情况,本项目拟采用直接循环余热发电技术,通过余热锅炉与汽轮发电机组的结合,实现废热的有效利用。
此外,还将采用先进的数控系统进行监控与管理,以确保工程运行安全稳定。
2. 工程施工方案本项目总体施工方案分为以下几个步骤:(1)前期准备首先,需要对工程现场进行勘察和测量,了解施工环境以及场地情况;其次,进行工程设计评审和技术方案论证,确定最合适的施工方案;然后,编制施工组织设计方案和施工方案,确定施工队伍和施工计划等;最后,准备必要的施工材料和设备,确保施工可以有序进行。
(2)土建施工在完成前期准备之后,需要进行土建施工。
主要包括场地平整、基础施工、设备基础浇筑等工序。
在这个过程中,需要根据当地的气候和地质条件,科学合理地设计土建方案,并保证施工质量。
(3)设备安装土建施工完成后,需要进行设备安装工作。
这是整个工程中最为重要的一个环节,需要严格按照设备安装图纸和要求进行安装,确保设备的安全和正常运行。
(4)电气接线设备安装完成后,需要进行电气接线。
这是工程的最后一个环节,需要确保电气接线的质量和安全。
三、工程施工计划1. 工程施工周期该项目总投资较大,施工任务复杂,预计施工周期为12个月。
具体的施工周期安排如下:前期准备:1个月土建施工:3个月设备安装:4个月电气接线:2个月试运行与调试:2个月2. 施工队伍组织本项目施工队伍由总包施工队伍和分包施工队伍组成,总包施工队伍负责整体施工任务的协调和管理,分包施工队伍负责具体的施工任务的执行。
45000KV A内燃式硅铁炉初步设计方案一、原料上料配料系统原料从各自的贮料场分别通过输送机械送至两台NE500斗提机下的受料斗然后由斗提机将原料硅石和兰炭分别送至硅石配料仓和兰炭配料仓,仓下部分别设置一组斗式计量称实现即时配料。
配料的控制由振动给料机实现,钢宵和氧化铁皮另设一个配加仓,仓下也用振动给料机和斗式称配料。
混合料通过仓底输料皮带机转运至上炉的大倾角皮带机,大倾角皮带机在45°的输送斜桥上,混合料上炉后有三种给料方式○1落料在炉顶料仓,炉上轨道环形配料罐受料后行走至空料仓,打开仓门落料;○2落料在+20.80米的给料平台的分料皮带机上,然后分料皮带机又将料分别落至三个电极的料仓上的移动皮带机上;○3落料在炉顶的环形给料机上,通过环形给料机向料仓给料。
所有给料过程全部由自动化控制。
由于硅铁炉的加料是间断给料,所以在所有料仓下还装有中间缓冲仓,并用液压插板阀闭合以控制下料,并防止电炉的烟气由料管上窜二、电极把持系统功能描述及用途:电极把持器是将电炉冶炼所需的大电流传入炉体,并将电极糊焙烧成石墨化电极的设置。
电极把持器由上、下两部分组成。
电极把持器上部主要包括:电极升降装置、电极抱闸装置、上部把持筒、及液压管路,电极吹风等。
电极把持器下部主要包括:下部把持器、防磁不锈钢水冷保护屏、导电铜管(要求电流密度不大于3.1A/mm2)、铜管夹持及吊挂﹑压力环、底部环﹑水冷管路等部件,为检修底部环及换装方便下把持筒上还装有四个提升底部环的小油缸。
电极把持器的关键导电部件——铜瓦在参考多年使用经验的基础上进行了改进,对铜瓦的连接铜管连接方式进行了适当改进,以满足电炉在超负荷30%状态下运行问题。
每个电极的升降系统主要由两个行程为2200mm吊缸组成,使电极可在行程为2200mm的范围内完成升降运动。
本设计针对内燃炉炉膛温度高的特点,在每个电极压力环下再装一个底部环,以防止炉内火焰从底部环周围上窜,烧坏压力环及水冷却套。
关于矿热炉余热发电的技术分析摘要近年来随着环保节能理念的深化普及,人们在生产生活中对于剩余资源的再利用,也开展了大量的研究活动。
其中关于矿热炉余热的发电技术研究,则为当前的剩余资源再利用中的主要内容,如何有效的开展矿热炉发电技术,并且合理的发挥资源应用效果,提升主体机构的经营收益,则引起了矿产经营企业的重视。
文章从矿热炉余热发电技术的发展现状,技术原理,以及技术的发展趋势方面,简要分析矿热炉余热发电技术。
关键词:矿热炉发电;现状;原理;趋势序言矿热炉为矿产加工生产中常用的一种大型生产设备,矿热炉的应用提升了矿产加工生产的效率,同时降低了矿产生产加工中的危险性。
从矿热炉使用产生的余热方面分析,大量的余热因未合理使用,产生了大量的资源浪费,因此利用矿热炉余热进行再生产作业,为当前矿产企业生产经营中的常见模式。
矿热炉余热的再利对于矿产企业的经营收益提升,以及企业运营中的综合能耗成本控制发挥了重要的作用。
一、矿热炉余热发电的发展现状矿热炉余热发电归属于工业余热再利用的范畴,工业生产中因生产流程设计,能量传递,热效率不足等原因,产生了较大体量的余热。
早期余热资源由于技术原因以及人们对能源再利用的认识不足,未得到有效的应用,从而产生了一定的资源浪费现象。
随着当前节能技术及环保理念的快速发展,关于工业余热发电技术也日渐成熟。
当前关于矿热炉余热发电技术的发展,国内主要集中在矿产企业、化工厂、水泥厂等工业场所中,通过对生产过程中产生的余热进行集中化处理,并设计建立配套的发电机组设备,进行工业余热的再利用,有效的实现了资源应用的最大化,同时对于企业运行中的电力需求满足,以及企业经营中的运营成本控制也发挥了重要的作用。
当前我国在矿热炉余热发电技术的实施方面,整体的发展现状较为良好,为企业生产中的电力保障,以及企业营收的提升发挥了重要的作用。
二、矿热炉余热发电技术原理分析矿热炉余热发电技术在应用中其核心为余热的回收利用,实际运行中关于矿热炉的余热发电,主要通过中间设备将余热进行回收,之后的主要流程为:余热加热锅炉产生热蒸汽,热蒸汽催动汽轮机,汽轮机带动发电机发电。
铁合金高效余热发电技术及应用一、前言:铁合金属于高耗能行业,其冶炼耗能已超过全国工业能耗的2%。
目前,我国能源生产的增长速度还难以适应国民经济发展的要求,能源价格仍呈上升趋势,能源费用占企业生产总成本30%以上,铁合金企业面临着不小的挑战。
利用好铁合金生产过程中的大量余热,将是保障铁合金工业健康发展的有力手段。
铁合金行业中又以硅铁生产的能耗最为突出,虽然硅铁生产的产量只约占铁合金总量的1/3,但其消耗的电能却占整个铁合金工业的一半以上。
所以本文以硅铁冶炼的余热发电利用作为重点进行论述。
在硅铁冶炼过程中,输入电炉能量的45%为电能,其余的大部分来自于冶炼化学反应。
可以利用的能量主要有电炉尾气的显热和合金显热。
硅铁电炉烟气中大量热能(大约为总输入热量的50%)如果不利用将被烟气带走排入大气。
当前,节能减排已成为我国的基本国策,而铁合金、电石、水泥行业又正是典型的高能耗行业,在这些行业里推广余热回收发电技术有利于降低企业能耗,提高能源利用效率。
国家对铁合金行业的电价优惠全部取消后,2010年发改委下达文件,自6月1日起,将限制类企业执行的电价加价标准由现行每千瓦时0.05元提高到0.10元,淘汰类企业执行的电价加价标准由现行每千瓦时0.20元提高到0.30元,今年国家会制定科学的节能减排方法,将继续执行差别电价,设备先进的、能耗低的给予优惠政策,能耗高的,节能减排不达标的实行惩罚性上涨电价等,在用电成本增加的情况下,铁合金、电石、水泥等企业余热回收发电项目的投资回收期将进一步缩短,高效余热发电技术将会有更好的发展前景。
二、技术发展趋势近几年,我国铁合金工业迅猛发展,产能和产量快速增长,我国已成为世界第一铁合金生产、消费和出口大国。
同时,我国的铁合金生产设备更新换代步伐也在加快,装备技术正向大型化和自动化发展,涌现出的一批新工艺对铁合金工业发展起到了很大推动作用。
尽管如此,我国铁合金工业运行和发展中仍存在一些亟待解决的突出矛盾和问题,如生产能力过剩、工艺装备技术落后、产业集中度偏低等。
(冶金行业)半封闭式工业硅矿热炉主要技术方案宜兴市中宇电冶设备有限X公司33000KVA半封闭式工业硅矿热炉技术方案1电炉设备1.133000KVA半封闭式工业硅矿热炉主要技术参数1.2电炉设备设计1.2.1矿热炉设备设计要求矿热电炉采用半封闭型式,采用铜瓦压力环式电极把持器,电炉炉底通风冷却,炉体采用旋转炉体,炉体测温,变压器长期具备20%的长期超负荷能力。
短网系统、铜瓦、进线电缆都长期具备20%之上的超负荷能力。
烟道和炉盖之间设置了可靠绝缘。
液压系统采用组合阀,且设置储能器。
电极升降油缸上、下俩端均设绝缘加以保护。
高压油管俩端全部带绝缘。
为防止电极偏斜,设计时在炉盖、平台及电极导向装置,电极导向装置设绝缘。
所有管道均设管道沟,便于检修。
闸阀采用不锈钢丝杆,以增加其使用寿命。
每组分水器设3路备用水路,分水器阀门采用不锈钢或铜球阀,分水器给、回水路布局合理。
炉盖采用框架式水冷结构,中心区采用不导磁材料制作。
电炉烟道在二、三楼之间设水冷段,以降低烟气温度。
1.2.2工艺设计要求电炉厂房柱子跨距按6m、7.5m布置。
电炉车间分设四个跨区,分别是变压器跨(偏跨)7.5m、电炉跨18m、浇注跨24m、成品跨18m。
电炉跨初定为五层平台分别为:a)+0.0m出渣铁轨道平台包括铁道、出铁车和铁包、出渣车和渣包等。
其中+2.4m平台为局部出铁操作平台:该平台正对出铁口,包括烧穿器、出铁挡板等出炉工具等。
b)+7.0m电炉炉口操作平台电炉控制室计算机室布置在此平台上,冷却水系统的分水器和回水槽布置在该平台上、炉口操作工具等。
C)+11.8变压器放置平台电炉设有三台单相变压器,放置在此平台上成三角形布置,为方便变压器安装、检修、更换设有变压器吊装孔。
d)+18.3m电极升降机构平台平台空间内安装有电极升降、压放装置及电炉料管插板阀。
液压站也布置在此平台上。
e)+24.8m电炉电极支承及接长电极壳、加入电极糊及加料平台炉顶料仓座在此平台上。
余热发电项目2台120t转炉、 3台180m2烧结环冷余热发电工程设计方案设计单位: 四川华明新能源技术有限公司二〇一三年一月目录1 项目介绍............................................. 错误!未定义书签。
1.1项目名称及内容...................................... 错误!未定义书签。
2 方案选择............................................. 错误!未定义书签。
2.1转炉余热发电系统介绍................................ 错误!未定义书签。
2.2烧结环冷机余热电机系统介绍.......................... 错误!未定义书签。
2.2.1 工艺流程........................................ 错误!未定义书签。
2.2.2工艺设计要求..................................... 错误!未定义书签。
2.2.3烟气收集系统..................................... 错误!未定义书签。
2.2.4 烟气循环系统.................................... 错误!未定义书签。
2.2.5余热锅炉......................................... 错误!未定义书签。
2.3方案选择............................................ 错误!未定义书签。
3 发电量估算........................................... 错误!未定义书签。
3.1烧结余热发电量 ...................................... 错误!未定义书签。
余热发电设计方案热控方案工程概况工程概况本工程为新上1台120t/h高温高压煤气锅炉,1台25MW 抽凝式汽轮发电机组。
、热工自动化水平DCS的操作员站为机组主要的监视、控制中心,作为主要的人机接口。
另外机组还配有少量必要的仪表和控制设备,当DCS故障时,可通过以上设备实现紧急停机。
分散控制系统包括整个机组的数据采集和处理系统(DAS)、模拟量控制系统(MCS)、辅机顺序控制系统(SCS)、锅炉炉膛安全监控系统、汽机危急跳闸系统等功能。
机组能在少量就地操作和巡检配合下在控制室内实现机组启动,并能在控制室实现机组的运行工况监视、调整、停机和事故处理。
热工自动化系统的配置与功能热工自动化系统设置分散控制系统。
热工自动化系按功能分散和物理分散,信息集中管理的设计原则。
DCS分散处理单元、数据通讯系统和人机接口组成。
DCS系统是全中文、模块式结构,易于组态,易于使用,易于扩展。
分散控制系统本工程锅炉、汽机、机组公用系统的监视、控制和保护将以分散控制系统为主,辅以少量的其它控制系统完成。
DCS各系统的功能: a. 数据采集系统DAS是监视机组安全运行的主要手段,具有高度的可靠性和实时响应能力。
其主要功能包括:显示功能,包括操作显示、标准画面显示、模拟图显示、系统显示、帮助显示等。
制表记录,包括定期记录、运行操作记录、事件顺序记录、事故追忆记录、设备运行记录、跳闸一览记录等。
对所有输入信息进行处理,诸如标度、调制、检验、线性补偿、滤波、数字化处理及工程单位转换等。
历史数据存储和检索功能等。
性能计算功能,提供在线计算能力,计算发电机组及辅机的各种效率及性能参数等,计算值及中间计算值应有打印记录,并能在LCD上显示。
b. 模拟量控制系统MCS能够满足机组启停的要求,完成锅炉和汽机、发电机的控制。
保证机组在最低稳燃负荷至100%MCR负荷范围内,控制运行参数不超过允许值,协调机、炉及其辅机的安全经济运行。
主要模拟量调节有:汽包水位调节除氧器压力调节除氧器水位调节 c. 顺序控制系统根据工艺系统运行的要求,构成不同的顺序控制子系统功能组以及联锁保护功能。
窑炉余热利用方案窑炉是一种用来进行燃烧和加热的设备,通常会产生大量的余热。
合理利用窑炉的余热,不仅可以提高能源利用效率,还可以减少能源消耗,从而降低生产成本和环境负荷。
下面是一些窑炉余热利用方案的介绍。
1.余热回收换热器:余热回收换热器是一种常见的窑炉余热利用设备,通过将窑炉烟气中的余热传递给流体介质,实现热能回收。
常见的余热回收换热器包括顺流式、逆流式和交叉式换热器。
通过合理设计换热器,可以使窑炉的余热利用效率达到60%以上。
2.余热发电:利用窑炉余热发电可以将热能转化为电能。
通过使用蒸汽或有机工质循环在余热回收换热器中进行工作,驱动涡轮发电机,将热能转化为电能。
余热发电技术可以实现窑炉烟气中的热能高效利用,并且可以减少对传统电力网络的依赖。
3.余热蓄热系统:余热蓄热系统可以将窑炉的余热暂时储存起来,以待需要时释放。
蓄热系统通常采用热媒(如盐、油或水)来储存热能,通过控制储热和释热的时间和温度,实现对余热的有效利用。
余热蓄热系统可以提高窑炉的稳定性和热能利用效率。
4.余热空调系统:利用窑炉余热进行暖通空调供热和制冷是一种常见的利用方案。
通过在窑炉烟气中设置吸收式或吸附式制冷机组,可以将余热转化为冷量。
同时,余热空调系统还可以利用余热进行空气加热和热水供应,实现能源的综合利用。
5.余热利用案例:中国水泥厂引进了一套1500t/d离心窑炉,通过安装余热回收换热器和余热发电系统,实现了窑炉余热的高效利用。
其中,余热回收换热器的设计热效率达到70%,每年为该厂节约能源约3000吨标准煤。
同时,余热发电系统每年可发电约500万千瓦时,为企业创造了可观的经济效益。
总之,合理利用窑炉的余热可以提高能源利用效率,减少能源消耗,降低生产成本,减少环境污染。
各种余热利用方案可以根据企业的需求和条件进行选择和组合。
在未来的工业发展过程中,窑炉余热利用将成为能源节约和环境保护的重要举措。
毕业设计(论文)题目余热发电系统的设计教学单位:专业:班级:学号:姓名:指导教师:完成日期:目录第1章绪论 (3)1.1 课题研究的背景 (3)1.2 课题研究的意义 (4)第2章余热发电系统的原理与理论设计 (3)2.1余热发电系统的原理 (5)2.1.1 余热发电器的原理 (3)2.1.2塞贝克效应 (3)2.1.3 帕尔帖效应 (4)2.1.4 汤姆逊效应 (5)2.2余热发电器的理论模型 (6)2.3余热发电系统的理论计算 (8)2.3.1 余热发电系统温度梯度的计算 (6)2.3.2 单个电偶臂的功率计算和效率计算 (8)2.3.3 余热发电系统的功率与效率的理论计算 (9)第3章余热发电系统的设计 (13)3.1热电发生器结构分析 (13)3.1.1 热电堆式热电发电器 (13)3.2余热电发电器模块的设计 (14)3.2.1通气管道的结构设计 (14)3.2.2通水管道的结构设计 (15)3.2.3余热发电器的设计 (17)3.2.4 余热发电器的结构制作 (23)3.2.5 余热发电器的工艺设计 (25)3.3余热发电器模块的固定框架设计 (25)3.4余热发电器模块和固定框架装配 (27)3.5余热发电器模块之间的连接部件 (27)第4章总结 (29)参考文献 (32)附录 (32)第1章绪论1.1 课题研究的背景我国建设节约型社会的现状不容乐观,进入21世纪以来,我国经济社会继续保持了快速发展的势头,取得了有目共睹的伟大成就,也遭遇前所未曾有过的资源约束和环境制约。
针对这些情况,中央适时地提出了建设资源节约型、环境友好性社会等一系列新的观念和决策。
节约型社会目的是通过“加快建设资源节约型社会,推动循环经济发展。
解决全面建设小康社会面临的资源约束和环境压力问题。
保障国民经济持续快速协调健康发展(国办发(2004330号文件),强调在经济活动中节约资源和保护环境的同等重要性,要求经济效率和环境保护并驾齐驱。
饱和蒸汽发电项目技术方案编制单位:目录第一章项目概况 (1)第二章项目现有发电条件 (1)2。
1现有余热2。
2蒸汽利用情况第三章余热发电方案拟定 (2)3。
1汽轮机部分3。
2发电机及配电保护部分3.3工艺流程图3。
4方案特点第四章循环水系统 (5)第五章电气系统 (5)5。
1电气主接线5。
2系统组成5.3控制保护系统5.4站用电配电5。
5直流配电系统5.6过电压保护和电力装置的接地5.7主要电气设备选型第六章总平面设计布置方案 (6)6。
1场址选择6.2总平面设计主要技术指标6。
3建筑设计方案第七章项目内容及投资预算 (7)7.1建设内容7。
2项目投资预算第八章项目主要技术经济指标及建设周期 (10)8。
1项目营运主要经济指标8。
2项目建设周期结语 (10)第一章项目概况现有两台饱和蒸汽锅炉,蒸汽产汽量分别为6。
0T/H和5.3T/H,锅炉工作制度为330天/年、24H/天。
目前所产蒸汽全部排空,为实现节能减排,有效利用能源,要求利用现有余热条件,制定发电方案。
第二章项目现有发电条件2.1现有余热根据现场考察及甲方提供的条件,现有余热锅炉产汽情况如下表:2.2蒸汽利用情况经向甲方了解,目前业主生产工艺没有利用蒸汽的负荷,生产所产生的饱和蒸汽经过管网后直接排空,没有任何利用。
详见下表:第三章余热发电方案拟定根据上述热能条件,初步拟定发电方案为:饱和蒸汽凝汽式汽轮机发电机组方案,本方案主要设备及参数如下:3.1汽轮机部分3.1.1汽轮机参数排汽参数:0.014Mpa(a),52。
6℃回热抽汽参数:0。
612 Mpa(a),160℃,0。
9 t/h额定工况:6500rpm,进汽量:10。
3 t/h,补汽量:1.0 t/h,电功率:1。
29MW,汽耗:7.98kg/(kw。
h),热耗:16957KJ/(kw.h)。
3.1.2汽轮机随机清单⑴、随机工具一套、随机备件一套⑵、循环水泵2台⑶、交流油泵1台⑷、给水及蒸汽管道、电动阀门1台⑸、凝结水泵2台⑹、DEH(汽机电调系统)、ETS(汽机停电保护)、TSI(汽机安全监视装置)1套⑺、凉水塔:800立方/时1座3.2:发电机及配电保护部分3。
矿热炉余热利用技术浅析摘要:矿热炉生产工艺中,会耗费大量的电能,而排放大量的高温烟气,其热量约占系统总能耗量的40%左右,进一步充分利用这些中、低品位的余热是节能降耗、减少温室气体排放的关键。
关键词:矿热炉;余热发电;清灰1概述我国是世界第一铁合金生产大国,占世界铁合金总产量的50以上。
铁合金行业多采用矿热炉电热法生产,其生产过程中需消耗大量的电能,同时冶炼过程中产生的高温烟气也带走了大量热量。
根据炉型密闭形式,矿热炉可分为半密闭式和密闭式两种,不同炉型烟气的主要特点有:半密闭矿热炉烟气量大,主要成分是以N2为主的不可燃气体,烟气温度可达400℃左右;密闭矿热炉烟气量相对较小,主要成分是以CO为主的可燃气体。
本文以半密闭矿热炉余热利用技术进行分析。
2余热利用系统半密闭炉烟气含有的可燃气体微乎其微,温度高达400℃以上,而且从炉门处混入的空气较多,烟气量较大,适合采用余热锅炉换热发电。
但烟气含尘量大,且粉尘中含有大量的SiO2,颗粒细小吸附性强。
烟气中粉尘浓度随炉况变化而变化,通常在1000~5000mg/Nm之间。
烟气中所含的粉尘粒度非常小,95%粉尘粒度均小于5μm,小于2μm的占77%,详见表1。
这些粉尘的粘性很大,非常容易粘附在烟道、金属管表面,这些高粘性粉尘更容易粘结在换热器管壁上,导致换热效率差,给锅炉除灰带来较大难度,要重点考虑锅炉除灰系统,根据灰尘的特点进行针对性的除灰方式设计,否则严重影响锅炉的换热效率和发电效益。
甚者无法连续生产,影响冶炼工序。
表1矿热炉烟尘分散度半密闭矿热炉烟气余热利用主要采用余热锅炉配蒸汽轮机发电机组方式。
半密闭矿热炉的烟气量大,烟气温度较低,烟尘含量大,发电过程中主要利用烟气的显热(物理热),未经净化的烟气直接进余热锅炉进行热交换,交换后产生的高温蒸汽推动汽轮机做功进行发电。
主要设备包括余热锅炉、蒸汽轮机发电机组、冷却水处理系统、化学水处理系统、电气系统及热工控制系统等。
余热发电方案说明余热发电是指利用工业生产中产生的余热作为能源,通过热能转化装置将其转化为电能的一种发电方式。
余热发电具有能够充分利用废热资源、提高能源利用效率和减少环境污染等优点,被广泛应用于许多行业和领域。
本文将从余热发电的原理、应用、技术和前景等方面进行详细的说明。
一、余热发电的原理余热发电的原理是利用工业生产过程中产生的废热,通过热能转化装置将其转化为电能。
工业生产中的许多过程都会产生大量的废热,如冶金、化工、纺织、电力等行业。
这些废热通常以高温的形式存在,如果不进行有效利用就会直接排放到环境中,造成能源浪费和环境污染。
余热发电的主要装置是余热锅炉和汽轮发电机组。
余热锅炉是将废热通过燃料燃烧或者传热的方式转化为蒸汽,然后通过汽轮发电机组将蒸汽产生的动力转化为电能。
余热发电过程中,烟气中的废热被捕获,传导给锅炉中的工质(如水或空气),使其发生相应的温度升高,并将工质蒸发为蒸汽,然后通过汽轮发电机组转化为电能。
这样,就可以将工业生产中的废热转化为可供使用的电能。
二、余热发电的应用余热发电广泛应用于许多行业和领域,尤其是对于高能耗、高温废气、废水的工业企业。
一方面,余热发电可以提高能源的利用效率,降低生产成本。
另一方面,余热发电可以减少废气和废水的排放,减少环境污染,符合环保要求。
以下是几个常见的应用领域:1.钢铁冶炼行业:钢铁冶炼是一个高温高能耗的过程,会产生大量的废热。
利用余热发电技术,可以将冶炼过程中的废热转化为电能,提高能源利用效率,降低生产成本。
2.化工行业:化工行业的许多工艺过程也会产生大量的废热。
通过余热发电技术,可以将废热转化为电能,提高能源利用效率,减少排放,降低生产成本。
3.纺织印染行业:纺织印染过程中需要用大量的热能。
通过余热发电技术,可以将生产过程中产生的废热转化为电能,提高能源利用效率,降低生产成本。
4.电力行业:电力行业是一个庞大的耗能行业,电厂在发电过程中会产生大量废热。
硅铁矿热炉余热发电系统设计方案
2019年10月3日
矿热炉生产中烟气温度约400℃左右,烟气带走的热量
约为输入总热量的40%~50%。因此,充分利用余热资源实
现节能减排、保护环境具有重要的现实意义。
硅铁矿热炉生产运行特点:
(1)热负荷不稳定。在连续稳定的生产工艺中,加料、熔
化、出料时,烟气温度变化较大,难以人工控制;
(2)硅石和煤炭是硅铁冶炼的原料,烟尘中含SiO2和
SO2。SiO2具有较强的粘附性,粒径极小,比表面积大,
绝热性能强。其粘附在换热管束上致使换热效果恶化。除
灰技术研究的主要问题即如何更有效的去除粘附在换热管
上的SiO2粉尘。烟道中的部分SO2转化成SO3,与水蒸
汽接触产生硫酸蒸汽。当锅炉受热面温度低于硫酸蒸汽露
点时,则其在管壁凝结造成低温腐蚀。
目前在硅铁矿热炉上实施余热发电项目的单位分别采用
不同的除灰方式,不同的余热锅炉型式、不同的蒸汽参数、
不同的余热发电方案,在硅铁行业节能降耗、减少污染排
放方面取得初步成效。但都不同程度地存在某些问题。发
展、完善低温低压余热锅炉的研究与设计方案亟待解决的
关键问题:首先研制高效吹灰技术,取代结构复杂、笨重、
多发故障的机械除灰方式;其次是采用强化换热技术,取代
目前体积庞大、耗用钢材较多的光管结构余热锅炉;第三,
选择适当的蒸汽参数,选择最佳的系统配置。
余热资源
某冶炼公司现有4台25.5MVA硅铁矿热炉,实测每台
硅铁矿热炉产生的烟气温度约350〜550℃左右,流量
102000Nm3/h(正常工况),出料时流量97500Nm3/h。运
行工况具有一定波动性,依据测量参数,结合行业经验数
据,取设计方案烟气参数,烟尘成分及粒度。
硅微粉呈灰白色,质轻粒细,容重约为200kg/m3,安息
角约为48度,吸湿差。硅铁烟尘的主要成分以SiO2为主,
占90%以上;比电阻高,在225℃时,比电阻不低于1.0x10
的11次方W.cm。高电绝缘性:比电阻通常在10的11次
方~10的13次Ω.cm,具有极强隔热性,热传导率≤
0.05W/mK(由于多孔性),粉尘以小粒径为主,小于5微米的
硅微粉占93%以上。
余热发电系统设计方案
为了提高热力循环系统效率,一般情况下应尽量提高主
蒸汽参数。为了更有效地利用烟气热量,应尽量采用双压
蒸汽系统。
通过锅炉热平衡计箅及锅炉结构计算可知,采用双压可
以充分利用烟气余热,更好地控制排出烟气温度,利用低
压系统吸收低温烟气的部分热量(温度一般在350〜550℃
之间)回送到汽轮机补汽系统。
水泥生产线已成功应用双压发电系统。对于单一热源的
硅铁矿热炉,计算和应用均证明双压系统较单压系统也可
以提高系统热效率3%〜5%。
双压系统配置双压余热锅炉及补汽凝汽式汽轮机。系统
较单压系统复杂、费用稍高。采用双压系统可实现余热资
源的梯级利用,提高余热利用率,提高系统发电能力。
双压系统是在锅炉低温段设置低压汽包、低压过热器。
当工况波动的时候,根据低压蒸汽压力调节进入汽轮机的
补汽流量,从而降低锅炉的排烟温度,可以很好地适应工
况的变化,产生低压过热蒸汽进入汽轮机做功发电。
单压系统初期投资比双压少,但适应工况的波动能力较
差,并且发电能力小,长期收益差。
在冬季,可以用部分低压蒸汽给厂区供暖。
余热锅炉采用双压系统和单压系统的热力参数计算结果
对比。
采用双压系统明显比单压系统计算发电机输出功率大。
综合考虑到4条生产线的运行情况,余热电站装机容最选
择9000kW。
选择双压系统应重点考虑:
(1)高压蒸汽温度
蒸汽温度提髙,余热锅炉出口蒸汽比焓增加,锅炉蒸发量
减少,反之,蒸汽温度越低,蒸发量可增加。蒸发量增加可
增加做功能力,但总体上,降低温度导致做功能力下降,
主蒸汽温度一般比烟气温度低10〜20℃。
(2)高压蒸汽压力
高压主蒸汽压力增加,蒸汽比焓增加,在温度及蒸发量
不变情况下,做功增加。但压力提高,争取过热度降低,
汽轮机排汽干度下降,对末级叶片的安全性和经济性不利。
此外由于进汽比容降低,而且压力增加也使系统耗功增加。
因此,髙压蒸汽压力并不是越高越好,要考虑汽轮机排汽
干度的限制、机组内效率的变化等多种因素确定最合适的
初压。
(3)蒸发量的分配
高低压蒸发量合适的匹配,使排烟温度合理,总发电量
最大。
(4)低压补汽温度选择
低压温度增加,蒸发量会降低。补汽温度对发电电影响较
小。温度应与补汽口蒸汽温度匹配,以降低缸体的热应力,
并要保证补汽的过热度。
(5)降低排烟温度使烟气余热得到充分利用,但排烟温度
与所选蒸汽循环形式、节点温差等因素有关,尤其含硫烟气,
要考虑烟气中水蒸汽冷凝问题。采用双压可使温度降至90
〜150℃,温度低时,烟气中蒸汽凝结,烟尘易粘附在管壁
上,可考虑给水加热方案。另外,为防止低温腐蚀,可考
虑省煤器采用特殊钢管。