余熱發(fā)電續(xù)講解學(xué)習(xí)

1、余熱發(fā)電余熱是在一定經(jīng)濟技術(shù)條件下，在能源利用設(shè)備中沒有被利用的能源，也就是多余、廢棄的能源。它包括高溫廢氣余熱、冷卻介質(zhì)余熱、廢汽廢水余熱、高溫產(chǎn)品和爐渣余熱、化學(xué)反應(yīng)余熱、可燃廢氣廢液和廢料余熱以及高壓流體余壓等七種。根據(jù)調(diào)查，各行業(yè)的余熱總資源約占其燃料消耗總量的17%67%可回收利用的余熱資源約為余熱總資源的60%利用生產(chǎn)過程中多余的熱能轉(zhuǎn)換為電能的技術(shù)。余熱發(fā)電不僅節(jié)能，還有利于環(huán)境保護。余熱發(fā)電的重要設(shè)備是余熱鍋爐。它利用廢氣、廢液等工質(zhì)中的熱或可燃質(zhì)作熱源，生產(chǎn)蒸汽用于發(fā)電。由于工質(zhì)溫度不高，故鍋爐體積大，耗用金屬多。用于發(fā)電的余熱主要有：高溫?zé)煔庥酂?，化學(xué)反應(yīng)余熱，廢氣、廢液余

2、熱，低溫余熱（低于200C）等。此外，還有用多余壓差發(fā)電的；利用途徑余熱的回收利用途徑很多。一般說來，綜合利用余熱最好；其次是直接利用；第三是間接利用（產(chǎn)生蒸汽用來發(fā)電）。如鋼鐵工業(yè)：鋼鐵廠中的焦?fàn)t。目前我國大中型鋼鐵企業(yè)具有各種不同規(guī)格的大小焦?fàn)t50多座，除了上海寶鋼的工業(yè)化水平達到了國際水平，其余廠家能耗水平都很高，大有潛力可挖。煉鋼廠中的轉(zhuǎn)爐煙氣發(fā)電，目前全國有25噸以上的轉(zhuǎn)爐達240座，按3座配備一套發(fā)電系統(tǒng)，可配置發(fā)電量為3000Kw的電站80座。煉鋼廠中的電熔爐，目前全國有20多座，其中65噸級可發(fā)電量在5000Kw/座以上。設(shè)備介紹單級蒸汽透平機單級蒸汽透平機廣泛應(yīng)用于各過程工業(yè)

3、領(lǐng)域，普遍作為水泵、油泵、風(fēng)機、壓縮機和發(fā)電機的穩(wěn)定、經(jīng)濟的驅(qū)動設(shè)備。多級蒸汽透平機高可靠性和穩(wěn)定性成就了多級透平機在過程工業(yè)領(lǐng)域中占有重要的地位。多級透平機具有既注重可靠性更保證高效率的特點，可以迎合不同工業(yè)能量部門的需求。蒸汽透平發(fā)電機組為客戶提供量身定制的蒸汽透平發(fā)電機組解決方案。飽和蒸汽透平發(fā)電機組以其穩(wěn)定和高效的特點為飽和蒸汽的利用開辟了完美的途徑。純低溫余熱發(fā)電技術(shù)以充分利用工業(yè)余熱，實現(xiàn)“熱電聯(lián)供”為顯著特點，是工業(yè)余熱科學(xué)轉(zhuǎn)換的最好方案和最好的能源節(jié)約方式，應(yīng)積極鼓勵、大力推廣。統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，一個年產(chǎn)鋼鐵500萬噸的企業(yè)僅燒結(jié)及飽和蒸汽兩項余熱發(fā)電，即可全年發(fā)電約2.8億度，可

4、為企業(yè)增收1億多元。燒結(jié)余熱回收利用該系統(tǒng)不需要消耗一次能源，不產(chǎn)生額外的廢氣、廢渣、粉塵和其它有害氣體；具有充分利用低溫廢氣、變廢為寶、凈化環(huán)境的多重意義。第一：降低燒結(jié)工序能耗，促進資源節(jié)約，降低單位產(chǎn)值的能耗，增加企業(yè)的效益；第二：有利于企業(yè)可持續(xù)發(fā)展目標的實現(xiàn)，減少由常規(guī)火電廠帶來的CQ、SO、NQ、粉塵之類的大氣污染物，有助于改善當(dāng)?shù)氐哪茉唇Y(jié)構(gòu)，在鋼鐵企業(yè)中，燒結(jié)工序能耗占總能耗的1012%僅次于煉鐵而居第二位，我國燒結(jié)生產(chǎn)的能耗指標和先進國家相比，差距較大。大體上而言，每噸燒結(jié)礦的平均能耗要高出20kg標煤。國內(nèi)先進企業(yè)燒結(jié)工序的燃氣單耗一般為0.065GJ/t,而先進國家的指標則

5、已達0.025-0.03GJ/t提高能源安全。燒結(jié)生產(chǎn)放散到大氣中的氣體顯熱為燒結(jié)總熱耗的50%,其中冷卻機廢氣帶走的熱量約占燒結(jié)總熱量的30%左右，把這些氣體的余熱加以回收利用是燒結(jié)廠節(jié)能的重要途徑此部分熱量又在冷卻機的冷卻過程中大部分變?yōu)?00-400C左右的熱廢氣，最終散失在大氣中。這部分低溫余熱數(shù)量大，是燒結(jié)工序節(jié)能和回收利用的重點。在冷卻機上布置有數(shù)個冷卻風(fēng)罩，過礦料層后的風(fēng)溫在第一風(fēng)罩內(nèi)一般可達250-400C,第二風(fēng)罩內(nèi)風(fēng)溫一般為200C左右。本技術(shù)通過對冷卻車罩子、落礦斗、冷卻風(fēng)機進行適當(dāng)?shù)母脑?，使廢氣溫度可提高到360C-420C左右，余熱鍋爐將產(chǎn)生1.25-2.45Mpa、

6、330C的過熱蒸汽，確保冷卻機余熱的充分利用。燒結(jié)余熱發(fā)電其優(yōu)點在于不僅能夠回收余熱，同時也解決了余熱蒸氣的利用問題，并帶來了明顯的經(jīng)濟效益和社會效益，根據(jù)冷卻機的不同使用情況，余熱回收系統(tǒng)可采用單壓、雙壓、符合閃蒸等系統(tǒng)單壓系統(tǒng)采用單級進汽汽輪機及單壓燒結(jié)余熱鍋爐的單壓不補汽系統(tǒng)。一般余熱鍋爐排氣溫度在170C,排氣用于烘干物料。理I復(fù)合閃蒸單級補汽系統(tǒng)采用補汽式汽輪機的復(fù)合閃蒸單級補汽系統(tǒng)，燒結(jié)余熱鍋爐生產(chǎn)主蒸汽同時生產(chǎn)高溫?zé)崴邷責(zé)崴俳祲赫舭l(fā)雙壓系統(tǒng)采用補汽式汽輪機的雙壓單級補汽系統(tǒng)，燒結(jié)余熱鍋爐生產(chǎn)兩個不同的蒸汽，一為主蒸汽，另一個為低壓補汽。由于設(shè)置了低壓蒸發(fā)段，低壓蒸汽壓力：0

7、.6Mpa,低壓過熱蒸汽溫度200C,再加上設(shè)置了低壓省煤器，排煙溫度能降到130C左右。通過余熱回收系統(tǒng)，在得到蒸汽的同時，還可以獲得電能，一舉兩得。最重要的是電能要比蒸汽創(chuàng)造的價值更大，對降低燒結(jié)礦成本的貢獻率更高。甚至可能成為主導(dǎo)產(chǎn)品，利潤高于燒結(jié)礦本身。其次電能比蒸汽的利用率更高，商品化的程度更強。電能可以儲存，蒸汽卻無法實現(xiàn)，余熱發(fā)電將是一個新趨勢。冷卻機余熱發(fā)電技術(shù)是通過冷卻煙氣低溫余熱鍋爐回收煙氣的低品味余熱能源，結(jié)合低溫余熱發(fā)電技術(shù)，用余熱鍋爐的過熱蒸氣來推動低參數(shù)的汽輪發(fā)電機組做功發(fā)電的最新成套技術(shù)豎爐余熱發(fā)電新進展隨著近幾年我國鋼鐵工業(yè)的飛速發(fā)展，我國環(huán)境以及資源都受到了極

8、大的考驗。鋼鐵工業(yè)是我國的耗能大戶，能源年消費量超過了3.5億噸標煤，占全國能源消費總量的15%以上。據(jù)統(tǒng)計，目前我國噸鋼能耗與國際水平比，至少高出了20%。鋼鐵產(chǎn)品的競爭也日趨激烈，如何進行低成本生產(chǎn)、實現(xiàn)節(jié)能降耗、清潔生產(chǎn)成為廣大鋼鐵企業(yè)必須面臨的問題。解決這些問題，關(guān)鍵就是要靠余熱的合理利用。鐵前系統(tǒng)余熱利用情況：鐵前系統(tǒng)能耗占整體鋼鐵生產(chǎn)能耗的70%左右1,而燒結(jié)球團工藝又占了鐵前系統(tǒng)能耗的約20%目前為止，國內(nèi)鋼鐵企業(yè)對鐵前系統(tǒng)的煉焦、高爐煉鐵都采取了余熱發(fā)電措施（如干熄焦發(fā)電、高爐煤氣發(fā)電、高爐爐頂壓差發(fā)電等）以提高余熱利用率；而能耗大戶-燒結(jié)球團工藝，其余熱利用還僅限于做助燃風(fēng)或

9、干燥、預(yù)熱等方面，熱利用率不足50%,以豎爐生產(chǎn)為例，球團礦以9001000C的溫度從豎爐排出，由于先前國內(nèi)豎爐二次冷卻技術(shù)不成熟，為了維持連續(xù)性生產(chǎn)，很多廠家選擇自然冷卻后再打水冷卻的方法，這樣不僅能耗浪費嚴重，還會造成廠區(qū)二次污染。出現(xiàn)這種情況，原因一方面是國內(nèi)外燒結(jié)球團余熱發(fā)電技術(shù)尚不太成熟，另一方面是為了達到冷卻目的，冷卻風(fēng)機的風(fēng)量大，排出的熱廢氣溫度相對不高（大部分低于600C）,而且尚無集中的廢熱回收裝置，因此余熱利用率不太理想。2001年，武漢科技大學(xué)團礦專家彭志堅教授經(jīng)多年研究，發(fā)明了豎爐球團三種形式的球團礦冷卻器，其中PZ-B型豎爐球團爐內(nèi)二次冷卻器和PT-I型球團礦爐外冷卻

10、器2001年已批準為國家專利，專利號分別為ZL00266289.6和ZL00266190.X。2006年，濟鋼股份球團廠首次將PT-I型球團礦爐外冷卻器專利技術(shù)應(yīng)用于1號豎爐。該二次冷卻器不僅可實現(xiàn)對球團礦的快速冷卻，大幅提高強度；還能降低粉塵等污染，并有效回收廢熱，與發(fā)電裝置對接，實現(xiàn)豎爐余熱發(fā)電。該豎爐球團冷卻一發(fā)電裝置的應(yīng)用，將會對我國豎爐的余熱利用狀況產(chǎn)生歷史性變革。豎爐二次冷卻后熱廢氣條件：廢氣量V=110000Nm3/h廢氣溫度T1=416C廢氣含塵濃度C15mg/Nm3經(jīng)由豎冷器排出的熱廢氣溫度平均416C,已不屬于低溫的范疇。因此發(fā)電機組的選擇可分為以下三種：一、采用背壓式汽輪

11、機，如單進式低參數(shù)汽輪機。其進氣參數(shù)為1.22.0MPa,280300C。其缺點是余熱利用率不高，250C以下的廢氣余熱不能回收利用，因此必須再增加純低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)。二、采用二級低溫余熱補燃發(fā)電系統(tǒng)。廢氣溫度由320350C提高到550650C后，熱綜合利用率高，發(fā)電能力大，但該技術(shù)適用于煤砰石等劣質(zhì)煤或其它廉價燃料豐富的地區(qū)。三、采用純低溫發(fā)電系統(tǒng)。該發(fā)電系統(tǒng)可充分利用416120C的熱廢氣，熱利用率效果好，發(fā)電效率高（參考馬鋼燒結(jié)余熱發(fā)電項目）。熱廢氣所攜帶的29.68GJ/h能量，如用余壓鍋爐全部回收，可產(chǎn)飽和蒸汽約14t/h，參照裝機方案（見表3）,可選用額定功率為3000KW的汽輪

12、機進行發(fā)電隧道窯余熱發(fā)電技術(shù)隧道窯建材企業(yè)的余熱利用除磚坯干燥（利用隧道窯100200C的余熱足夠干燥蒸發(fā)原料中的水份所需熱量；若直接利用隧道窯高品位余熱一一排煙溫度450800C和產(chǎn)品冷卻溫度4501050C用于干燥，會導(dǎo)致干燥窯熱量過剩，降低余熱的利用價值，使隧道窯的能源浪費轉(zhuǎn)移到干燥窯，干燥窯能源損失量大。）以外，其它方式的余熱利用量很小，利用價值很低（如加熱浴室用熱水等），相當(dāng)多的企業(yè)（70%左右）根本就不利用而直接廢棄。隧道窯余熱發(fā)電技術(shù)正是依據(jù)高品位余熱開發(fā)的高效節(jié)能技術(shù)，其基本原理和設(shè)計思路：在急冷段安裝換熱裝置，主要吸收450C以上的高品位熱量，而對450C以下的熱量則用于磚坯

13、干燥，這樣既不影響生產(chǎn)現(xiàn)狀，也可避免高品位能量的降級利用問題。安裝余熱鍋爐換熱裝置后，冷卻段將形成一個比較穩(wěn)定的溫度場，其溫度的高低主要取決于鍋爐壓力和磚行進速度，并沿磚行進方向形成一個穩(wěn)定的溫降曲線。此外，采用抽風(fēng)冷卻還會把高品位的能量降低等級后才能通過風(fēng)機送到干燥窯利用，不利于余熱的高效利用。通過余熱鍋爐把高品位熱量用來生產(chǎn)高效益的電能，而對450C以下較低品位的熱量再用于磚坯預(yù)熱、干燥，實現(xiàn)余熱的梯級利用，有效地利用好余熱。再經(jīng)余熱鍋爐產(chǎn)生1.32.5MPa、300400C過熱蒸汽后再通過汽輪機帶動發(fā)電機發(fā)電。選用凝汽式或低溫余熱汽輪發(fā)電機組，汽輪機排出的乏汽進入冷凝器轉(zhuǎn)化為凝結(jié)水，通過

14、凝結(jié)水泵返回鍋爐循環(huán)使用。發(fā)電機組輸出電壓為400V或10KV，并入廠區(qū)內(nèi)部400V或10KV電網(wǎng)運行。系統(tǒng)內(nèi)分別設(shè)置溫度、壓力、水位、流量等熱工儀表，以及高限和低限聲光報警和自動控制調(diào)節(jié)設(shè)備，對設(shè)備運行信息進行收集。并將信號傳輸至集控中心（人機界面）處理，實現(xiàn)控制中心對余熱發(fā)電裝置的遠程監(jiān)視控制。電力作為二次能源，價值高且使用方便。將建材企業(yè)隧道窯高品位余熱（450800C的排煙余熱和4501050C的產(chǎn)品冷卻余熱）收集轉(zhuǎn)化為價值更高的電力能源，而品位較低、余熱鍋爐難以利用的余熱（100450C）再用于磚坯干燥，既可滿足生產(chǎn)的需求，又充分利用好現(xiàn)有干燥設(shè)備，提高建材企業(yè)隧道窯余熱利用的價值和

15、效率。解決建材企業(yè)余熱過剩的問題，將大大降低企業(yè)的生產(chǎn)成本，并節(jié)約資源，從而推動建材企業(yè)的循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展。1、余熱綜合利用發(fā)電，增加企業(yè)收入，提高效益；不僅滿足了制磚的電力需求，多余的電力還可通過公司內(nèi)部電網(wǎng)送到其他單位用電，降低企業(yè)生產(chǎn)成本。2、節(jié)約能源，大幅減少熱源污染，符合國家清潔生產(chǎn)的產(chǎn)業(yè)政策；3、項目技術(shù)無廢水、固廢污染，并削減了廢氣污染負荷，是一項利國利企業(yè)的的技改工程，是典型的節(jié)能、環(huán)保、增效的技術(shù)。4、投資風(fēng)險小，設(shè)備運行費用低，收效快（投資回收期在一至兩年左右）二、隧道窯余熱其他利用：也可根據(jù)用戶需要，選用抽凝式汽輪機，在冬季抽取低壓蒸汽供暖，或在夏季通過漠化鋰技術(shù)制冷（中央空

16、調(diào)）我國水泥工業(yè)純低溫余熱發(fā)電的潛在效益我國目前新型干法水泥生產(chǎn)線利用純低溫余熱發(fā)電的噸熟料發(fā)電量已經(jīng)達到20-30kWh左右。理論上，當(dāng)我國水泥制造完全成為新型干法水泥的天下時，按照年產(chǎn)6億噸水泥熟料和噸熟料發(fā)電量平均達到25kWh計算，未來利用純低溫余熱實現(xiàn)的發(fā)電量可以達到150億kWh甚至更多。當(dāng)然，這僅僅是理論上的數(shù)字。即使我國水泥生產(chǎn)完全實現(xiàn)了新型干法工藝生產(chǎn)，也需要相當(dāng)一個過程，況且完全充分利用的可能性也不大。150億kWh描繪的只是該項技術(shù)所能帶來的巨大的潛在效益。在電力消耗方面，我國水泥年耗電約為1000億kWh150多億kWh的電量，相當(dāng)于目前消耗量的15咐上?？梢灶A(yù)計，利用

17、好水泥純低溫余熱發(fā)電的市場價值還是非常大的。低溫余熱發(fā)電主要是指利用水泥窯頭熟料冷卻機和窯尾預(yù)熱器的340度左右的廢氣余熱進行發(fā)電，一頭一尾熟料26kWh-32kWh。據(jù)專家測算，在一條5000t/d水泥熟料生產(chǎn)線實施低溫余熱發(fā)電方案中，工廢氣的熱量約占水泥熟料燒成系統(tǒng)總熱耗量的35%按理論分析測算，余熱發(fā)電量可以達到每噸程總投資5000萬元，年發(fā)電量近4000萬kWh,年平均發(fā)電成本是0.10-0.15元/kWh，投資回收期是3至4年。按照這樣一個經(jīng)濟技術(shù)指標分析，投資余熱發(fā)電還是有賬可算的。我國水泥窯余熱發(fā)電經(jīng)歷了高溫余熱發(fā)電、帶補燃爐的中低溫余熱發(fā)電和目前的純低溫余熱發(fā)電三個階段，其中純中低溫余熱發(fā)電由于是不用燃料的余熱利用，所以更加符合節(jié)能環(huán)保的要求。為更好地推進余熱利用技術(shù)，在今后新建的干法水泥生產(chǎn)線上，就需要配套設(shè)計或預(yù)留水泥窯純低溫余熱發(fā)電裝置接口，同時要優(yōu)化水泥生產(chǎn)線系統(tǒng)和與之匹配的純低溫余熱發(fā)電技術(shù)。全部采用國產(chǎn)裝備投入運行1年多的上海萬安集團金山水泥廠的余熱發(fā)電電站，裝機容量是2500kW,正常發(fā)電量為1900-2100kW。在外圍環(huán)境支持以及余熱發(fā)電技術(shù)和裝備已經(jīng)成熟的情形下，純低溫余熱發(fā)電項目目前又獲得國債支持，進一步推動這項工作已經(jīng)具備了很好的契機。水泥企業(yè)充分利用余熱發(fā)電，既可以最大限度滿足企業(yè)自身的用電需求，