工业硅电炉烟气余热发电探讨

科技信息 0电力与能源0 SCIENCE&TECHNOLOGY INFORMATION 2013年 第 5期 工业硅电炉烟气余热发电探讨 徐岩松 (中冶东方工程技术有限公司，山东 青岛 266555) 【摘 要】本文介绍了湖北三新硅业余热发电的设计原则和工艺 流程 快递问题件怎么处理流程河南自建厂房流程下载关于规范招聘需求审批流程制作流程表下载邮件下载流程设计 ，论述了在工业硅行业推广余热利用在节能、环保等方面产生的益处。 【关键词】工业硅；余热锅炉；汽轮机；能源效益；投资回报 ． 1 工业硅电炉烟气余热利用的必要性 从国家的产业政策来看．早在 1996年 8月国务院曾以国发[19961 36号文批转国家经贸委、财政部、国家税务总局《关于进一步开发资 源综合利用意见》的通知，明确指出：“凡利用余热、余压、城市垃圾和 煤矸石、煤泥等低热值燃料及煤层气生产电力、热力的企业(以下简称 综合利用电厂)，其单机容量在500千瓦以上。符合并网调度条件的， 电力部门都应允许并网．签订并网协议 ．对并网的机组免交小火电上 网配套费，并在核定的上网电量内优先购买”。此外，《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备备选项目的通知》(发改办环资[2004]906号 文)也明确了在节能方面，重点支持钢铁、有色、石油石化、化工、建材 等高耗能行业节能技术改造 近期国家又颁布实行了新的能源政策． 进一步提出了对综合利用资源、节能降耗、强化环保的可持续发展要 求。因此，利用工业硅电炉的余热废气建设余热发电站，在政策和法规 上是国家大力扶持和提倡的．也完全符合国家产业政策的要求。 工业硅是钢铁、有色、电子信息等产业的重要辅助材料，但同时也 是资源、能源的消耗大户 我国是工业硅的生产和消费大国。目前我国 的工业硅生产单位能耗达到 13000KW．h／t以上．而西方国家先进指标 达到了 11000KW．h／t．相比之下大多数中小企业能耗差距很大。这 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 明 我国工业硅冶炼节能潜力巨大 工业硅生产对电能的消耗和依赖很 大．一定程度上推动了工业用电总量的增长．加剧了电能的供应紧张 局面 如果工业硅生产线配套建设余热发电系统．可以有效降低工业 硅能耗。减少 CO 等温室气体排放．将具有十分明显的环保效益。 2 项目概况 湖北三新硅业有限责任公司(宜昌)位于湖北省宜昌市经济技术 开发区白洋工业园。共计建设有 l2座 33000kVA高纯工业硅半封闭 旋转式电炉。余热发电设计基本条件如下表 表 1 烟气成分 烟气成分 H20 l C0 O2 N2 { ％ 1．2 l 3 18．3 77．5 表 2 烟尘成分 烟尘成分 SiO2 CO2 AI203 C Fe0 MgO ％ 80-90 O．4—1 0．2~0．5 3～lO 0．5—3 1 表 3 烟尘粒度 表 4 废气参数 序号 项 目 单位 设计参数 备注 1 废气量 Nm l65Oo0 单台 2 废气温度 ℃ 530 3 人口废气含尘浓度 g／Nm3 2．54 从以上参数可知，该矿热炉废气具有较好的利用价值。本工程利 用矿热炉的烟气发电，经过余热锅炉后的烟气降到 160~C左右，通过现 有除尘器和引风机排人烟囱．以充分利用已建成的除尘设施，实现达 标排放。 3 装机 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 采用 1台33000kVA高纯工业硅电炉配置 1台余热锅炉，总计建 设 12台余热锅炉：每 4台余热锅炉配置 1套 30MW 中温中压汽轮发电 机组(即四台高纯工业硅电炉配四炉一机)，共设 3套汽轮发电机组。 余热发电站以 10kV出线 ．发电机机端电压经主变压器升压至 35kV 后接至湖北三新硅业有限责任公司220kV变电站的 35kV系统实现 并网．以外送为主要目标 余热发电站年利用小时数为 6500小时。 4 主机选择 4．1 余热锅炉选择 从表 2和表 3的烟尘成分和粒度可知．微小的 SiO 颗粒占到了烟 尘成分的80—90％，这部分微小的颗粒被称为微硅粉。微硅粉的粒径大 多小于 1Ixm，粉尘壁表面积约20m2／g左右。由于微硅粉粘附力极强， 在运行过程中极易产生静电而吸附在锅炉管壁外表面．很难清理干 净 鉴于其导热系数很低．如果不能及时清理干净 ．会导致余热锅炉的 换热效率大大降低，很难正常运行。因此，余热锅炉炉型和清灰方式的 选择，是工业硅余热发电系统顺利运行的关键因素。 在以往的工业硅余热锅炉设计中．各锅炉厂家的清灰方式大多采 用采用钢珠振打和激波清灰等或二者相组合的模式。根据对一些项目 的了解．随着运行时间的增加．余热锅炉产汽量逐渐变小，采取上述清 灰措施后也未能得到根本性的改善．有些甚至导致无法正常发电，极 大地影响了工业硅行业余热发电的推广 单近几年来 ．锅炉行业出现 了一种管刷式清灰方式．这种清灰装置组成如下：采用圆形刷子或两 个半圆装配后为一个整圆的刷子．刷毛用金属丝或金属丝扁线团状材 料制造．刷子被套装在传热管外 ．再将多把刷子连接为一个整体的网 架结构．网架结构与金属网架相连，再由卷扬机 、减速器、电动机系统 带动．并设有各种保护和控制装置．用 PLC来控制其运行。这种清灰 方式使多个刷子在电动机的带动下在传热部件的外壁上来 回运动，将 粘附于壁上的粉尘抹去．保证了锅炉的正常运行。 本项目的余热锅炉整体采用管箱式模块结构 ．自进 口而出口设有 蒸发器．省煤器．采用强制循环方式。余热锅炉露天卧式布置，烟气自 进口到出口经蒸发器、省煤器，气流方向与粉尘沉降方向一致，管箱间 设置膨胀节，每个箱体受热面都设置了一组管刷式机械除尘装置，布 置于锅炉顶部．清刷频率为每半小时 1次并可根据实际情况改变清刷 频率，均可电控或手动控制运行。微硅粉尘随气流均匀排至卸灰阀，经 由出渣机排出锅炉。微硅粉收集后可重新返料使用。 4．2 余热锅炉参数 形式： 锅炉人口烟气量 锅炉入口烟温 出口烟温 额定蒸汽压力 额定蒸汽温度 额定蒸发量 最大工况蒸发量 锅炉布置形式： 4-3 汽轮机参数 额定，最大功率 主汽门前进汽压力 主汽门前进汽温度 额定进汽量 计算进汽量 排汽压力 4．4 发电机参数 额定功率 额定电压 额定功率因数 纯余热单压锅炉 16．5x 104Nm3／h 530℃．最大 650oC 18O℃ 3．82MPafa1 450℃ 24t／h 31 t／h(烟气温度为波动状态值) 露天布置 25／28 MW 3．43 MPa(a) 435℃ 108 t／h 96t／h 7 kPa(a) 30MW 105O0V 0．8(Lag) 375 2013年 第5期 SCIENCE＆TECHNOLOGY INFORMATION 0电力与能源0 科技信息 额定频率 额定转数 5 烟气除尘系统 50HZ 30O0r／min 本余热锅炉并联于电炉除尘系统：当使用余热锅炉时将烟气切换 至余热锅炉一侧：当余热锅炉故障或检修时．烟气切换至空冷器一侧。 两座电炉设除尘系统一套，每台电炉配套安装一台余热锅炉。空气冷 却器作为余热锅炉事故状态备用．在空气冷却器附近位置安装余热锅 炉 每台电炉出口的两支烟气管道在出电炉室后合并成一根管道进入 锅炉．烟气在余热锅炉内生产蒸汽．烟气经过余热锅炉后的温度低于 180℃．出锅炉的低温烟气再分成两根支管分别和烟气管道连接。由除 尘引风机将烟气排人正压布袋除尘器净化后达标排放 锅炉进口安装 电动阀门．在锅炉检修时隔断．烟气可利用电炉空冷器进行冷却后再 通过引风机 ，送至布袋除尘器，最后通过烟囱排出，不会影响工艺生 产。由于工业硅电炉产生的烟气温度波动比较大．一般在 530～650℃ 之间．短时间可能达到 900℃，根据烟气的这种波动比较大、温度短时 比较高的特性．锅炉进口的烟气管道采用内外同时保温的措施．锅炉 内部采用陶瓷纤维板+耐磨塑料的方式．陶瓷纤维板耐火温度最高可 达 1200度 ．同时耐磨塑料可阻止烟气对管道内壁的磨损．延长管道的 使用寿命。管道外壁采用硅酸铝保温材料．安全能满足工程需要。 确保机组安全．每台机组设置一个不锈钢材质的高位油箱 V：3m3 6．7 排污、溢流及疏、放水系统 本工翟设 1台 3．5rn3连续排污扩容器，设 1台 10m 定期排污扩容 器 ，1台 2m 疏水扩容换热器，1台30m3疏水箱．2台疏水泵 锅炉连续排污水接人连排．回收二次蒸汽引入除氧的汽平衡母 管．连排内的排污水经排污换热器冷却后(用于提高除盐水的温度)． 回收热量后，排入排污降温池 锅炉定期排污水接入定排后．排入排污 降温池．经降温后排人全厂污水系统或雨水系统 疏水进入疏水扩容换热器与喷淋的除盐水混合后进人疏水箱．经 疏水泵打入除氧器 7 冷却水和除盐水系统 汽轮机凝汽器冷却水系统采用开式循环冷却供水方式 经凝汽 器、发电机空冷器、油冷却器的冷却水均由循环冷却水系统供给，经凝 汽器、发电机空冷器设备排水都通过循环冷却水排水母管送回到循环 水泵站。冷油器冷却水出水设专管排至循环泵站旁流过滤器进口．经 过滤后．排至循环水池 主厂房内其它需要冷却的设备(如给水泵及其它油泵水泵、取样 冷却器等)采用工业水冷却 ，循环冷却水系统作为其备用冷却水源。 汽轮机冷凝器、电机空冷器、润滑油站等冷却用水采用净环水 ．用 水量 16500m3／h，工作压力≥0．25MPa,供水温度33cc，回水温度43cC．净 6 热力系统 四炉一机烟气流程图 6．1 主蒸汽系统 主蒸汽系统采用切换母管制 ．确保机组运行的安全 、灵活与可靠。 6．2 除氧给水系统 每台余热锅炉设置 2台电动给水泵 ，1台工作．1台备用 ，电动给 水泵参数为：流量 30mffh，扬程 450mH20．电机功率 90kW／lOkV，配软 启动装置 每台余热锅炉设 1台40t／h热力除氧器．水箱容积为 20m，。 6．3 给水回热系统 汽轮机共有四段抽汽．配置回热加热系统 为两台低压加热器供 热。 每台汽机设 2台凝结水泵 ．1用 1备 凝结水泵型号为 150N130一H00．参数为 Q=54～115t／h H=144～ 134mH20 6．4 加热器疏水系统 低压加热器的疏水逐级回流最后接至凝汽器 汽封加热器的疏水 接至凝汽器。每台低加均设有汽液两相流的水位控制器 6．5 凝汽器抽真空系统 每台机组设 2台射水抽气器、2台射水泵。正常运行时．均为 1台 运行，1台备用。机组启动时，可2台同时运行。每台机组设 1台射水 箱 V=10m 。 6．6 汽轮发电机润滑油系统 每台机组设置 1台电动高压交流辅助油泵、1台电动交流润滑油 泵、l台电动直流润滑油泵、1台主油箱、2台板式冷油器、2‘台滤油器、 1台聚结分离净油机等。汽轮发电机油系统管道材质采用不锈钢 为 376 环回水为有压回水，用后仅水温升高水质未受污染 ．回水利 用余压上冷却塔．冷却降温后 自流人泵站吸水井．经泵加压 后通过管道过滤器送往用户循环使用 本工程所需除盐水由设在循环泵站的除盐水组合装置 制备．出水电导率<101~S／cm 8 能源效益评价 本工程主要能源品种有：电力、水等。 表 5 能源消耗计算表 能源 折算系数 能耗 序号 能源年消耗 能源单耗 名称 (等价值) kgce／kWh 1 耗电 3．92x10 kWh 0．120kW_h，l【Wh 0．320kgce／kWh 0．0380 2 新水 2872800m 8．785~10-3m kWh O．0857kgce／m3 7．529x10~ 3 循环水 1．254x100m 0．384m~kWh O．0450kgce／m 0．O173 4 除盐水 3．8xl05m3 1．162~1旷]rn3／kWh 1．095kgce／ra3 1．272~10" 小计 0．0573 5 发电 一3．27x100kWh 一1kWh／kWh O．320kgce／kWh -0．320 合计 -0．263 由上可以看出．电力按照等价值0．320kgce／kWh计算．本工程年 消耗能源为 0．0573~3．27~10 ：1．87万吨标煤。年产出能源为 O．320~ 3．27x10 =10．46万吨标煤。即本工程年回收的能源 O．263~3．27x10 =8．6O万吨标煤，年。节能效益显著。 9 投资效益 本工程总静态投资约 4亿元 ，包括的工程项 目有：新建余热锅炉 及除尘系统、汽轮发电、水系统、外网及其它。 项 目计算期为 20年．固定资产折旧残值率取 5％．建筑物折 旧年 限20年 ，机器设备折旧年限 10年。其他资产摊销分 1O年摊销。经计 算年平均利润总额为 6631．6万元。项目投资回收期为 6年。 10 结论 工业硅电炉余热利用工程本身就是环保工程 即可利用电炉烟气 余热发电，同时也降低温度、浓度，实现废气达标外排。余热发电机组 的运行将具有十分明显的社会环保效益 在工业硅行业建设余热发电 项目是行业及国家经济发展的必然 实施余热发电项目．可大大节约 企业用电与消耗成本，进一步提高企业的市场竞争力．扩大产品的盈 利空间，具有十分可观的经济和社会效益。● [责任编辑：汤静]