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余热发电促进烧结低温余热有效利用
2010-10-26
目前，国内烧结机研发制造已经达到国际先进水平，具备了自行设计和制造500平方米以上的大型烧结机的能力。钢铁企业是能耗大户，生产总能耗约占全国工业总能耗的16%，而烧结工序能耗约占吨钢能耗的10%以上，因而降低烧结工序能耗对我国节能降耗有相当重要的作用。
现在国家大力提倡发展循环经济和节能减排技术，烧结的余热回收越来越受到重视。据有关数据统计，在烧结生产过程中，可供利用的余热占钢铁总热耗的12%。目前，我国烧结工序余热利用率还不足30%，与发达国家相比差距非常大，每吨烧结矿的平均能耗要高20千克标煤。由此可见，我国烧结节能的潜力很大。
烧结低温余热利用难题有待解决
低温余热利用一直是钢铁行业废热利用的一个难题。冷却机排出的废气带走的热量，其热能大约为烧结矿烧成系统热耗量的35%，充分利用这部分热量可显著降低烧结工序的能耗。
目前我国烧结余热利用的方式主要有：用作点火保温炉的助燃，用作预热混合料，用于热风烧结，用于产生蒸汽等。其中，在环冷机高温段安装余热锅炉生产蒸汽是最为广泛的烧结烟气余热回收方式，但该方式只是简单地生产蒸汽，效率较低，并没有充分利用余热，蒸汽量不大，并没有形成真正的循环（经济）利用。
余热发电成为低温余热利用的有效途径
发达国家在上世纪80年代开始研发烧结环冷机烟气余热回收发电技术。该技术具有高效、成熟、运行稳定等特点。目前，在世界各地已有多家烧结厂成功应用了该技术，大大提高了烧结能源的利用率，经济效益十分可观。
低温余热发电技术的应用，为烧结工序最大程度利用烟气余热提供了出路。在烧结冷却机上配套建设低温余热发电设施，可为钢厂创造23.6千瓦时/吨烧结矿的收益，能够大幅度地降低烧结工序能耗。
从国家产业政策来看，早在1996年《关于进一步开发资源综合利用意见》明确指出：“凡利用余热、余压、城市垃圾和煤矸石等低热值燃料和煤层气生产电力、热力的企业，其单机容量在500千瓦以上，符合并网条件的，电力部门都应允许并网，单机容量在1.2万千瓦以下（含1.2万千瓦）的综合利用电厂，不参加电网调峰”。《国家发展改革委办公厅关于组织申报节能、节水、资源综合利用重大项目和示范项目以及现役火电厂脱硫设施设备备选项目的通知》（发改办环资[2004]906号）明确了重点支持钢铁、有色金属、石油石化、化工、建材等高耗能行业节能技术改造项目，钢铁行业中低温余热利用位列其中。此外，钢铁产业政策也要求，大型钢铁企业电力要自给自足，有条件的要外送。
烧结低温余热发电节能减排效果显著
烧结余热发电是将烧结环冷机的高中温段排放的烟气热能通过余热锅炉转化为一定温度和压力的蒸汽，通过汽轮机做功带动发电机发电的一个能量转化过程。
该系统的主要设备包括余热锅炉、汽轮机、发电机等。其工艺特点是：经锅炉给水泵送来的主冷凝水通过省煤器后分为两路，一路作为余热锅炉汽包给水，另一路经过热力外网进入闪蒸器。闪蒸器闪蒸出的饱和蒸汽直接进入汽轮机低压级做功，而闪蒸器的出水又重新经锅炉给水泵送至余热锅炉省煤器形成一个水路循环。余热锅炉省煤器段的工质流量比锅炉后段增大数倍，冷热流体热容量相当大，这样便可防止出现局部温差过大的情况，影响传热效果，从而保证了烟气余热的充分利用，出炉烟气温度可降至165℃左右。
国内一些烧结厂已经上马了低温烟气余热发电技术，并取得较好的应用效果。为了充分回收烧结低温烟气余热资源，钢铁企业的烧结余热发电系统可采用如下布置方式：余热锅炉到烧结环冷机之间的烟气可采用再循环方式；余热锅炉布置在环冷机旁，且采用立式自然循环锅炉，烟气自上而下通过锅炉；为增大换热面积，强化换热效果，余热锅炉受热面使用螺旋翅片管等。
在国内钢铁企业中的应用实践表明，低温烟气回收发电系统可以在不影响烧结机生产的前提下，最大限度地利用通常很难利用的低温余热，给困扰钢铁行业的烧结低温余热利用难题提出一个有效的解决途径。
建设低温余热发电机组，有利于减少烧结废热对环境的污染，也有利于降低地方电网的负荷率，能够充分回收生产中的大量低温烟气余热（400℃以内）用于发电，一般可解决烧结厂35%-40%的用电需求，缓解了钢铁企业电力紧张的情况，可大大降低企业生产成本、增强竞争力、扩大产品的盈利空间。
据有关企业统计，该企业的烧结余热发电系统按年供电量206×106千瓦时来计算，每年可节约80340吨标准煤，减排CO2 177440.6吨、SO2 16483.6吨、NOx 1095.7吨、灰尘6787.3吨。由此可见，烧结低温余热发电的经济效益和环保效益明显。
作者：于树斌 王正严 来源：《中国冶金报》2010年10月21日
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