导航：安全管理网>> 安全论文>> 电力安全论文>>正文

烧结烟气暨高炉煤气综合利用发电技术

文档作者：张政文档来源：上海康恒环境股份有限公司		点击数：	更新时间： 2021年03月14日
下载地址：点击这里	文件大小： 279.83 KB 共4页	文档格式： PDF	下载点数： 1 点（VIP免费）

全屏查看

内容预览 [文件共4页]

本文件共4页，如需编辑使用，请下载。

注：预览效果可能会出现部分文字乱码（如口口口）、内容显示不全等问题，下载是正常的。

	文件大小：279.83 KB 共4页文件格式：PDF 下载点数：1 点（VIP会员免费）

下一篇：解析电力工程监理安全控制要点

上一篇：煤焦化行业剩余煤气发电技术应用

文本预览

仅提取页面文字内容，供快速阅读使用。

工业锅炉 2015年第5期(总第153期)
文章编号：1004—8774(2015)05-0028-04 DOI：10．16558／j．cnki．issnlO04—8774．2015．05．006
烧结烟气暨高炉煤气综合利用发电技术
张政
(上海康恒环境股份有限公司，上海200040)
The Utilization of Sintering Flue Gas and Extra
Blast Furnace Gas f0r Power Generation
ZHANG Zheng
(Shanghai SUS Environment Co．Ltd．，Shanghai 200040，China)
摘要：对于钢厂烧结余热和高炉煤气，目前国内普遍采用的是将二者各自回收用于发
电；介绍了一种将烧结余热和富裕高炉煤气综合利用发电技术，并与目前国内普遍采用的发电
技术进行了比较分析，体现了该余热回收综合利用发电技术的优越性，具有显著的经济效益和
环保效益。
关键词：高炉煤气；烧结余热；综合利用
中图分类号：TK229．92 9 文献标识码：B
O 前言
钢铁行业是我国的基础性产业，同时也是高耗
能产业。据统计，我国钢铁工业能耗占全国总能耗
的15％左右。高能耗的生产过程中，同时也产生了
大量的余热资源，如高炉煤气、烧结余热等，具有极
高的回收利用价值。
高炉煤气是在冶炼生铁过程中产生的副产品，
每炼1 t生铁可产生约3 000 m (标态)的高炉煤
气，产量巨大。由于高炉煤气热值低，可燃成分含量
少，可利用价值低，除供给钢厂内部生产使用外，其
余部分以往则采用燃烧等方式排放掉，造成了能源
极大的浪费。
烧结能耗约占整个钢厂能耗的10％ ～20％ ，是
仅次于高炉的又一大耗能工序 。经计算，在烧结
总能耗中冷却机废气带走显热占20％ 一28％E2]。
可回收利用价值巨大。
如何有效且高效地回收这些余热，降低钢铁生
产工艺能耗，是我国钢铁行业普遍关注的一个问题。
1 目前国内烧结余热和高炉煤气回收利用
普遍采用的方案
1．1 烧结余热回收常规技术方案
烧结烟气主要分高温段、中温段和低温段。高
收稿日期：2015-07—10
作者简介：张政
(1985一)，2012年
毕业于上海理工大
学，热能工程专业，
硕士。目前主要从
事垃圾焚烧余热利
用。
温段烟气温度在300～450℃ ，是烧结余热回收的重
点；低温段烟气温度在200℃左右，主要用在作为点
火炉的助燃风、作为烧结助燃空气和预热混合料等。
本文重点分析300 oC以上的烧结烟气回收利用。目
前国内对高温段烧结烟气回收主要是将其引入余热
锅炉中生产蒸汽，然后将蒸汽通人汽轮机做功发电。
将烟气余热转化为电能，最大限度地发挥烧结余热
的利用价值。
1．2 高炉煤气回收利用常规技术方案
由于高炉煤气主要可燃成分是CO，约占气体组
成成分的25％左右，热值低，一般为3 000～3 700
kJ／m。，可利用价值低 J。目前国内对钢铁企业富
裕的高炉煤气回收利用主要是用来发电。将高炉煤
气通人燃气锅炉中，生产高温高压或中温中压蒸汽，
然后将蒸汽通人汽轮机中做功发电。高炉煤气的化
学能转化为高品质的电能，用于企业内部生产用电，
经济效益显著。
对于既有高温烧结余热，又有富裕高炉煤气的
钢铁企业，目前普遍做法就是将这两种余热分开回
收，用于发电。但若将这两种余热综合回收利用，与
常规方法相比就会产生更高的经济效益。
2 烧结余热和高炉煤气综合利用发电技术
2．1 高炉煤气和烧结烟气成分分析
高炉煤气为多种气体混合组成的气体，其主要
学兔兔 www.xuetutu.com
· 节能与改造· 烧结烟气暨高炉煤气综合利用发电技术 29
成分有N 、cO 、cO、I-I 、CI-t 等，高炉煤气的成分和 量的灰尘，一般为10 mg／m (标态)以下。
热值如表1所示，同时高炉煤气经除尘后，仍含有少
表1 高炉煤气成分和热值
对于高温段的烧结烟气，由于温度比较高，流量
也比较大，而且烟气中大部分成分都为空气，很少含
有SO 、NO 等腐蚀性气体，所以在利用的过程中不
用考虑防腐问题。但由于烟气含尘量较高，在利用
时需考虑除尘问题。
2．2 烧结余热和高炉煤气综合利用发电技术简介
烧结余热和高炉煤气综合利用发电技术基本思
路如下：
丰蒸汽
(1)由于烧结高温段烟气的主要成分是空气，
可利用烧结高温段烟气作为燃气锅炉助燃空气，提
高燃气锅炉入炉热量。
(2)将剩余烧结高温段烟气在燃气锅炉空预器
后引入，加热省煤器中的锅炉给水。
(3)为进一步提升能源利用效率，在燃气锅炉
省煤器后布置给水预加热器，可提高冷凝水的温度。
系统主工艺流程如图1。
图1 主工艺流程图
3 烧结余热和高炉煤气综合利用发电技术 统，所发的电能作为厂内生产所用，降低生产成本，
应用实例 提高经济效益。该钢厂内部余热资源如表2所示。
3．1 钢厂余热资源条件 表2 某钢厂余热资源
某钢厂余热资源既有烧结烟气(烧结有效面积
126 m )，又有富裕的高炉煤气，为了使这些宝贵的
余热资源不被白白浪费，钢厂采用烧结余热和富裕
的高炉煤气综合利用技术新建一座高温高压发电系 该钢厂的高炉煤气成分和热值如表3所示。
表3 高炉煤气成分和热值
3．2 关键参数计算
(1)高炉煤气燃气锅炉人炉热量计算：
① 富裕高炉煤气燃烧所需的助燃烧结烟气量
计算(按 =1．2)：
Vk= ：59 400 m ／h(标态)
式中0【—— 过量空气系数
— — 实际所需助燃烧结烟气量，m ／h(标
态)
— — 理论所需助燃烧结烟气量，m。／h(标
态)
② 助燃烧结烟气带入燃气锅炉内的热量计算：
Q =Vk· =2．64×10 kJ／h
式中 Q ——助燃烧结烟气带人燃气锅炉内的热
量，kJ／h
， ——烧结烟气焓值，kJ／m。(标态)
③ 高炉煤气燃烧放热量计算(低位发热量)：
学兔兔 www.xuetutu.com
30 工业锅炉 2015年第5期(总第153期)
80 000 X 3 150：25．2×10 kJ／h。
从以上计算中可得出，80 000 m ／h(标态)的高
炉煤气燃烧所需的助燃烧结烟气量占总烧结烟气量
(150 000 m ／h(标态))的40％ ，燃气锅炉入炉热量
提高了10％。经锅炉热平衡计算，可生产高温高压
蒸汽D=88．4 t／h。
(2)剩余烧结烟气从燃气锅炉空气预热器后引
入，和燃气锅炉燃烧后的烟气混合后，共同加热其后
受热面计算：
① 省煤器锅炉给水温度计算：
a．高炉煤气与助燃烧结烟气混合燃烧后的烟
气量为：
= +1．016 1( 一1)v0=13×10 m ／h(标态)
式中 —— 燃烧后的实际烟气量，m ／h(标态)
— — 燃烧理论烟气量，m ／h(标态)
b．省煤器出口锅炉给水温度计算：
将剩余烧结烟气在燃气锅炉空气预热器后引入
与锅炉燃烧后的烟气混合后总的烟气量为：22万
m ／h(标态)，通过热平衡计算，混合后的烟气温度
在350℃ 以上。
除氧后的锅炉给水进入省煤器的温度按133℃
计算，将锅炉给水加热到250℃所需的热量：
P =(， 。～， i)·D=(1 086—559)×88．4×
1 000
= 46 597 071 l(J／h
式中Q ——加热省煤器中锅炉给水所需热量，
kJ／h
，s。——省煤器出口250℃锅炉给水焓值，kJ／
kg
， —— 省煤器进15 133 oC锅炉给水焓值，kJ／
kg
空气预热器后350℃的混合烟气总热量为：
qkh=220 000×，kh=220 000×497．5
= 109 450 000 kJ／h
式中 q — — 空气预热器后350 cC的混合烟气总
热量，kJ／h
，kh——空气预热器后350℃ 的混合烟气的
焓值，kJ／m
由此可得，剩余烧结烟气在燃气锅炉空气预热
器后足以将省煤器锅炉给水加热至饱和温度250
℃。因此，可以取消汽轮机高加系统，减少汽轮机中
间抽汽，降低汽轮机发电汽耗，提高系统发电量。
② 燃气锅炉省煤器后给水预加热器计算：
为进一步提升能源利用效率，在燃气锅炉省煤
器后布置给水预加热器。
a．省煤器出口烟气温度计算：
省煤器出口烟气焓值：
， 。=(qkh—q )／220 000=(109 450 000
— 46 597 071 1／220 000=285．7 kJ／m。
查焓值表可得，对应烟气温度为205℃。
式中， 一省煤器出15烟气焓值，kJ／m
b．给水预加热器出口给水温度计算：
给水预加热器进口水为冷凝水，温度为40 qC；
燃气锅炉排烟温度按145℃计算，则给水预加热器
出口给水焓值为：
， 。=， i+(， 。一， 。)·220 O00／D=379．3 kJ／kg
查焓值表可得对应饱和水温度为9O℃。
式中， 。——给水预加热器出口水焓值，kJ／kg
， i—— 给水预加热器进口水焓值，kJ／kg
t 。——145℃的锅炉排烟焓值，kJ／m
这样可以降低汽轮机低温加热器抽气量，降低
汽轮机发电汽耗，进一步提高系统发电量。
3．3 综合效益分析
通过以上对某钢厂现有余热资源计算分析可得
出：采用烧结余热和富裕高炉煤气综合利用发电技
术，可产生9．8 MPa、540℃ 的高温高压蒸汽
88．4 t／h，汽轮机不需要高加抽气，额定发电功率约
25．2 MW 。
在相同的烧结余热资源前提下，常规高炉煤气
发电系统和烧结余热发电系统分开建设，额定发电
功率如下：
(1)低位发热量为3 150 kJ／in (标态)、80 000
m ／h(标态)的高炉煤气燃气发电可生产9．8 MPa、
540℃高温高压蒸汽83 t／h，汽轮机需设高加抽汽，
额定发电功率约21．8 MW；
(2)330 oC、150 000 in ／h(标态)的烧结烟气余
热发电可采用单压或双压再循环方式进行回收，生
产的蒸汽通入汽轮机中做功发电，额定发电功率约
3．5 MW 。
两者总的发电功率约为25．3 MW。
虽然烧结余热和富裕高炉煤气综合利用发电技
术与常规发电技术的额定发电功率差不多，但烧结
余热和富裕高炉煤气综合利用发电技术仍具有以下
优势：
(1)烧结烟气余热利用效率及系统可靠性大幅
提升
烧结烟气余热不太稳定，尤其是温度，受生产负
荷调整和烧结线料层厚度、运行速度的影响非常大，
学兔兔 www.xuetutu.com
· 节能与改造· 烧结烟气暨高炉煤气综合利用发电技术 31
烟温波幅经常性在20—50℃ 以上，再加上经常因故
障原因短暂停运。这就造成独立的烧结余热发电系
统年正常运营小时数很低，整体发电效率降低。若
采用烧结余热和富裕高炉煤气综合利用发电技术，
烧结烟气余热将得到完全充分利用，并且可自动平
衡烧结烟气温度、流量波动的影响。其理论依据主
要为：
a、余热综合利用方案中燃气锅炉设空气预热
器，正常运行工况下，锅炉燃烧用一、二次风全部取
自烧结烟气，此时烧结烟气通过空气预热器时因温
压小换热量小。当烧结线停运或烧结烟气温度较低
时(低于250℃)，锅炉燃烧用一、二次风可由空预
器加热至250℃以上。剩余烧结环烟气在锅炉空预
器出口和燃气锅炉尾气混合后，通过省煤器、给水预
加热器换热加热锅炉给水后，再经由引风机排人烟
囱。因此，无论烧结烟温如何变化，余热综合利用方
案均能保证燃气系统的助燃风温在250℃ 以上，这
样既保证了燃气锅炉燃烧的稳定又提高了烧结烟气
表4
余热的利用率。
b、当烧结烟气余热降至300 oC以下时，烧结余
热发电效率会大大下降，降至250℃ 以下时汽机将
解列，每次汽机解列后重新运行是非常耗时的，而在
优化方案中，只要烧结烟气温度大于燃气锅炉的设
计排烟温度(约145℃)，其余热资源均可有效利
用，并且最终被转化成为优质的高温高压蒸汽，烧结
烟气温度变化只影响发电系统的产汽量和发电量，
对发电系统的正常运行无影响。
(2)投资费用降低
烧结余热和富裕高炉煤气综合利用发电技术是
将烧结余热作为辅助热源利用在高炉煤气发电系统
中，取消了烧结余热发电系统内的余热锅炉、汽轮发
电系统；虽然高炉煤气发电系统容量、尾部烟道尺
寸、受热面、辅机等部分会增加投入，但整体看，余热
综合利用方案的投资费用明显低于常规方案。投资
费用对比如表4所示。
(3)运行费用降低
烧结余热和富裕高炉煤气综合利用发电技术是
将原本两个发电系统合并为一，电厂班组运行事务
也减少了一半。同时余热综合利用技术的综合厂用
电率较常规技术相比也有明显的降低。
此外，很多钢铁企业在生产过程中产生的富裕
低压蒸汽未能得到有效利用，可以利用这部分富裕
蒸汽作为除氧蒸汽或作为低压加热系统用汽，这样
既进一步提高了余热综合利用系统的发电量，低压
蒸汽余热资源又得到了有效利用。
4 结语 、
(1)虽然烧结余热和富裕高炉煤气综合利用发
电技术在发电效率、余热利用率、系统可靠性、投资
和运行费用等方面较常规余热利用发电技术具有很
大的优越性，但该技术也有其局限性，当钢铁企业只
有烧结余热或只有富裕的高炉煤气时，还必须用常
规余热发电技术来回收这些余热。
(2)烧结余热和富裕高炉煤气综合利用发电技
术对燃气锅炉尾部烟道尺寸、受热面布置等方面有
较大的改动，对锅炉的设计、制造要求较高。
(3)烧结余热和富裕高炉煤气综合利用发电技
术是将各类不同性质的余热资源整合在一起综合利
用，余热利用方式灵活，还可将转炉、加热炉、竖炉等
产生的蒸汽或烟气进行综合回收利用，但必须合理、
科学地分配余热资源，提高余热利用率，从而提高整
个系统的发电效率。强
参考文献
[1]徐国群．烧结余热回收利用现状与发展[J]．世界钢铁，
2009(5)：27—31．
[2]陈通庆．烧结冷却机余热回收技术[C]．钢铁工业余热资
源调查专集，1988：350．
[3]牛福安．高炉煤气发电项目的评价方法及推广前景[J]．
中国能源，1999(3)．9—11．

网友评论 more

电力安全论文最新内容

03-05