工业硅行业作为现代工业的重要组成部分，每年消耗大量能（néng）源（yuán），据统计，中国平均每（měi）吨工（gōng）业硅需要（yào）消耗13000kW/h电以上，全国年产100×104t工业硅需要耗电13×108kW/h以上。随着中国逐步（bù）建立全社会的资源（yuán）循环（huán）利用体系和节能减排工作的深入进行（háng），工业硅作为能耗大户，佘热回（huí）收势在必（bì）行。接下来陕西（xī）工业硅炉厂家合元冶金机电（diàn）小编就工业硅炉烟气余（yú）热利用这一热点和大家（jiā）进行探讨。

工业（yè）热炉烟气余热发电技术（shù）探讨

为（wéi）实施（shī）节能技术改造，佘热回收（shōu）—提高能源综合效率，既是响（xiǎng）应国家号召，建设节约型社（shè）会的客观需要，也是企业降低成本，提高企业市场竞争力的（de）需要（yào）。

发电综合利用项目，对当（dāng）前（qián）工业硅炉烟气余热发电技术进行了研究和探讨。

工（gōng）业硅烟气余热特点

a）烟气余热属于中温余热、废气流（liú）量（liàng）较少，热品位较低；

b）烟（yān）气余热的（de）参数（温度、流（liú）量）具有一（yī）定的波动性，波动范围大；

c）烟气中的硅灰（俗称（chēng）硅微粉）极细，有极强粘附力和非常高的热阻。受热外管壁粘灰后会（huì）大大降低热交换率。

烟气余热发电改造前状况（kuàng）

某工业硅（guī）厂（chǎng）2台矿热炉来的400℃~600℃高温烟气，通过（guò）混风，达到降温的目的。温度降低到220℃~230℃后，首先进入（rù）到双效旋（xuán）风除尘器中，进行..次除尘处理（lǐ），除尘得到的烟（yān）尘（即SiO2粉）经卸料机卸出，进行包装。经过..次除尘处理的烟气，在进（jìn）入风机之前，通过向烟（yān）气管到喷淋冷却水，进行二次降温处理，经冷却水冷却的烟尘温度降（jiàng）低到180℃~200℃左右，通过引风机进入（rù）布袋除尘器，净（jìng）化后烟气由除尘器上部排入大气。目前这种烟气处理方法，基本能满足（zú）环保要求，但需耗费大量（liàng）电能和水资源，同时烟道的高温烟气的热能（néng）没有得到（dào）合理（lǐ）的（de）利用造成热能的浪费。

余（yú）热发电改造方案

余热资源

高温烟气（qì）的流量和温度（dù）参数决定（dìng）了余热电站的装机（jī）方案，高温烟气的烟尘（chén）成分及其含量决定了余热锅炉（lú）的清灰方式。经现场（chǎng）实（shí）测，原工业硅厂2台（tái）矿热炉（lú）烟（yān）气余热参数如下：

烟（yān）气（qì）总量：2×70000Nm3/h；

烟气温（wēn）度：450℃；

烟气成分单位N2H2OCO2O2

体积含量%772318

烟尘成分单（dān）位SiO2Al2O3Fe2O3CaO

体（tǐ）积含量%86～900.2～1.70.3～6.00.2～0.5

烟气含尘量：7g/Nm3.

装机方案（àn）

按目前成熟的余热发电工艺，烟气经（jīng）废热锅炉利用后，温度可从450℃降（jiàng）至200℃左右。根据热力（lì）学公式，可以计（jì）算（suàn）出（chū）每小时（shí）1台矿热炉可利用的烟气余热量（liàng）为2415×104kJ/h.

根据设（shè）计及工程实施（shī）的数据及工程经验，余热锅炉对余热的利用效率90%，发电机组的效率为40%.本项（xiàng）目计算取（qǔ）余热锅炉80%的（de）能效，取发电机组的能效40%.则2台矿热炉产（chǎn）生烟气的计算余热发电（diàn）平均功率为4293kW.考（kǎo）虑（lǜ）到余热发电受矿热炉工（gōng）况影响较大，烟气温度和流量等参数具有一定的波动性，且波动范（fàn）围较（jiào）大等因素，本项目确定（dìng）装机（jī）方案2×8t/h硅业烟气专用余热（rè）锅炉1×3MW纯凝（níng）汽式汽轮发电（diàn）机组。三大主机主要参数如下：

工艺流程（chéng）

利用硅（guī）厂工业硅矿热（rè）炉高温烟气进行回收用（yòng）于发电，达到节能减排（pái）、综合利用、保护环境的目的[3].炼硅产生的高温余热（rè）烟气经（jīng）烟道送入余热锅炉经过换热后，产生（shēng）的高温高压蒸气推动汽轮发电机组发电，高温烟（yān）气经余（yú）热锅炉吸热降温后，再进入原有除尘器，经除尘后排放。发电机（jī）所发电能（néng）通过升压变压器升压后接入硅炉35kV配电装置（zhì）母线，余（yú）热电站与现有电力系统实现并网运行，运行方式为并网不上网。在不改变原有供电及运行方式的前提下，发电机（jī）发出的电量将全部用于全厂负荷。

按照烟气余热发电方案，已经被利用过的烟气从余热锅炉出来后，温（wēn）度仍然有200℃，由于温度较低，其热能品位降低，利用难度加大。为充分利用好能源，提高能源利用效率，根据（jù）烟气余热梯级利（lì）用原理，其（qí）热量可以被用来产生余热锅炉补汽。但是从补汽锅炉出来的烟（yān）气温度仍然有150℃左（zuǒ）右，这（zhè）部分烟气仍包含热量（liàng），对此，这部分热量可以（yǐ）用来产生（shēng）热水用于洗澡用，然后被冷却到（dào）120℃以下的烟气可以（yǐ）符合标准的进入布袋除尘器进（jìn）行处（chù）理。

该方案从能源利用与工艺角度来（lái）讲，它（tā）能源利用比较充分，能源利用率高（gāo），出口烟气温（wēn）度能（néng）立即达到布袋尘除尘器的要求，不需要另外投资降温装置，工艺配合性好。

余热发电（diàn）技术（shù）改造重点和（hé）难点

烟气（qì）参数测量

余热电站能否到达设（shè）计要求的额定出（chū）力，能否取得良好的经（jīng）济（jì）效益和环保效益（yì），高温余热烟（yān）气的流量、温度等参数起到至关重要的作用。根据实际调研，并结合工业硅生产行业目前普遍的发展水平，大多数工（gōng）业硅厂不能提（tí）供烟气（qì）监测参（cān）数，在原工厂建设时也没有考（kǎo）虑预留烟气监测接口，而现场工业硅炉处于全天24小时不间断生产（chǎn）状态（tài），要实时的测量烟（yān）道的高温烟气（qì）参数，需要（yào）面临现场高温带电作业、高空坠落等危险因素的考验。但若不测量烟气参数，则设计（jì）无重要原则性输入的支撑。因此，建议委托（tuō）专业的热工测量队伍，依托专业的测量技术（shù）和专业仪器设备，采取有效的安全（quán）防范措施和（hé）手段，对余热（rè）烟气参数进行实地测量，以取得.直接的原始设计参数。

总平面布置

工业硅高温余热烟气发电综（zōng）合（hé）利（lì）用均在原有硅（guī）厂厂区内（nèi）依托原有高（gāo）温烟道进（jìn）行技术（shù）改造，新增（zēng）汽机房、余热锅炉、冷却塔（tǎ）、主变压器等设施。而根据调研，大多数工业硅厂的现状是建设时缺乏统一规划，厂区内管线纵横交错，能有（yǒu）效（xiào）利用的场地较少，且普遍存（cún）在原有建构筑物缺少（shǎo）或遗失原始（shǐ）土（tǔ）建或工艺（yì）设计资（zī）料（liào）的情况。因此，如何利用有限的场地资源合理布置（zhì）分区，即节（jiē）约用地、合理利用地形、方（fāng）便集中管理，又保证缩短管（guǎn）线、工艺系统布（bù）局走向合理；既要满足项（xiàng）目的安全（quán）、稳（wěn）定、经济性要求，又要满足项目施工及投产后的安全性要求，是摆在设计面前的一个重（chóng）大课题。建议如果（guǒ）能够收（shōu）集到（dào）与余热发电（diàn）综（zōng）合利用工程相关的（de）原厂建构（gòu）筑物（wù）及其基础（chǔ）设计原始资料，在确保安全、可靠、经济并有利于总（zǒng）平面优化布置的前提下，经（jīng）过和业主（zhǔ）的充分沟通，征得（dé）业主同意的前提下，可以（yǐ）考虑（lǜ）利用原（yuán）厂即有的一（yī）些设备支吊架、厂区管架（jià）进（jìn）行项目的设计。否则，从安全可靠的（de）角度出发，余热电（diàn）站（zhàn）的（de）设备支吊架等建构筑（zhù）物（wù）应全部考虑新建，不应与原厂建构筑物发生联系，但这同时对余（yú）热电站总图的优（yōu）化布置提出（chū）了更高的要求。

锅炉清灰方式选择

余（yú）热锅炉为本工（gōng）程.关键（jiàn）设备之一，工业硅余热锅炉的难点在于：工业硅矿热炉烟气中的SiO2极细，其微小的颗粒被称为硅微粉。硅微粉的平均粒径200nm~400nm，粉尘壁表面积20m2/g（极易（yì）产（chǎn）生静电、极易吸附而且隔热性能非常好），其（qí）烟（yān）气中硅微粉尘含量在灰5g/Nm3~7g/Nm3（浓度较高（gāo）），粉尘堆积密度：0.18t/m3（特轻）；其具有极强的粘附力，和非常（cháng）高的阻热、隔热（rè）力。如果硅微粉清理（lǐ）不净，锅炉很难正常运行，进而将直接（jiē）影响机组的长期稳定运行能力及发电量的大小（xiǎo）。

据（jù）调查了解，余热锅炉受热面有螺旋鳍（qí）片（piàn）管、光管、热管等主要形式，而余热锅炉除灰有蒸汽吹灰、激波吹灰、机械振打清灰、钢刷除灰、乙炔爆燃除灰（huī）等形式，余热锅炉清灰是否彻底和干净，既（jì）和锅炉受热面的形式息（xī）息相关（guān），又和锅炉清（qīng）灰的方式密切联（lián）系（xì）。只有选（xuǎn）择了（le）合适的受热面形式和与之相适应的清灰方式，才能有效解决余热锅炉的积灰问题。根（gēn）据调查了解（jiě）到的目前一些余热锅炉生产厂家的（de）情况，通（tōng）过对一些硅铁余热发电厂运营情况的调查，考虑到螺旋鳍片管因自身结构原因，对硅微粉积灰很难清理（lǐ）。硅微粉有很强的粘结性，遇水或水蒸汽更（gèng）容易粘结。激波吹灰能量相对较低，对吸附性极（jí）好的硅（guī）微粉的清除比较困难。采用（yòng）光管机械擦（cā）刷式（shì）清灰方式（shì），清（qīng）灰效果虽然较好，但是在满足总图紧凑布置要求的情况下将增加工程土建投资。

综（zōng）合（hé）考虑，在本工程中，选择了（le）热管式光管受热（rè）面乙炔（C2H2）爆燃除灰方式的余热锅炉。建议在类似项目开展过程中，应加大收资力（lì）度，通过调查走访，多了解目前余热（rè）锅炉厂主要的受热面形式和清灰（huī）方式组合，尤其要多（duō）调查了解已有的余热（rè）电站运行情况（kuàng），对余热锅炉实际运行效果进行分析比较（jiào），再结合项目实际烟气参数情况，选择.合适的余热发电锅炉。

余热发（fā）电综合利用能耗及环（huán）保（bǎo）效益

工业硅生产是高能（néng）耗行业，无论（lùn）从国家节能降耗政策，还是企业自身发展的需要，采用先进节能技术，大幅度降低消耗和生产成本，消除安全隐患（huàn），是（shì）生产企业（yè）目前迫切需要（yào）解决的问题（tí）。该余热发（fā）电综合利用项目成功实施，可以对企业生产系统用能进（jìn）行优化，提高能源利用效率，对（duì）降低（dī）企（qǐ）业产品成本，实现节能降耗，增强企业（yè）的可持续发展能力（lì）具有重要意（yì）义。同时也为地区行业内规模化开展节能减（jiǎn）排、综合利用工作起到积极（jí）示范和推动作用。