- 01 四川工业(yè)硅炉
- 02 四川铁合(hé)金炉
- 03 四川非标设备
- 04 四川环(huán)保设备
工(gōng)业硅行业作为现代工业的重要(yào)组成(chéng)部分,每年消耗大量能源,据统计,中国平均每(měi)吨(dūn)工业硅需要消耗13000kW/h电以上,全国年产100×104t工业硅需要耗电(diàn)13×108kW/h以上。随着中国逐步建立全社会的资源循(xún)环利用体系和节能减排工作的深入进行,工业硅作为能耗大户,佘热回收势在必(bì)行。接下(xià)来陕西工业硅(guī)炉厂家合元冶金(jīn)机电小编就工业硅炉烟气余热利(lì)用(yòng)这一热点和大家进行探讨。
工业热炉烟气余热发电技术(shù)探讨
为实施节能技术改造,佘热回收—提高能源综合效率,既是响应国家号召,建设节约型社会的客观(guān)需(xū)要,也是企(qǐ)业降低成本,提高企业(yè)市场竞争力的需要。
发电综合利用项目,对当前工业硅炉烟气余热发电技术进行了研究和探讨。
工业硅烟气余热特点
a)烟气余热属于中温余热、废气流量较少,热(rè)品位较低;
b)烟气余热的参数(温度(dù)、流量)具有一定的波动性,波动范围大;
c)烟气中的硅灰(俗称硅微粉)极细(xì),有极强粘附力和(hé)非常(cháng)高的热阻。受热(rè)外管壁粘(zhān)灰后会大大降低热(rè)交换率。
烟气余热发电改造前状况
某工(gōng)业硅厂2台矿热炉(lú)来的400℃~600℃高(gāo)温烟气,通过混风,达到降温的目的。温度降低到220℃~230℃后,首先(xiān)进入到双效(xiào)旋风除尘器中,进行..次除尘处理,除尘得到的烟(yān)尘(即(jí)SiO2粉)经卸料机卸出,进行(háng)包装。经过..次除尘处理的烟气,在进入风机之前,通过向(xiàng)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(de)烟尘温(wēn)度降低到180℃~200℃左右,通过引风机进入布袋除尘(chén)器,净化后烟气由除尘器上(shàng)部排入(rù)大气。目前这种烟气处理方法,基本能满足环保要求,但需耗费大量(liàng)电能和水资源,同时烟道的高(gāo)温烟(yān)气的(de)热能没有得到合理的利用造成(chéng)热能的浪费。
余热发电改(gǎi)造方案
余热资源
高温烟气的流量和温度参数决定了余热电站的装机方案,高温烟气的烟尘成分及其含(hán)量决定了余热锅炉的清灰方式。经现场实测,原工业硅厂2台矿热炉烟气(qì)余热参数如下:
烟气总量:2×70000Nm3/h;
烟气(qì)温度:450℃;
烟(yān)气成分单位N2H2OCO2O2
体积含量%772318
烟尘成分单位SiO2Al2O3Fe2O3CaO
体积含量%86~900.2~1.70.3~6.00.2~0.5
烟气含尘(chén)量:7g/Nm3.
装机(jī)方案(àn)
按(àn)目前成熟的余热发电工艺,烟气经废热锅炉(lú)利用后,温度可从450℃降至200℃左右(yòu)。根据(jù)热力学公式,可以计算出每小时(shí)1台矿(kuàng)热(rè)炉可利用的烟气余热量为2415×104kJ/h.
根据设计及工程实施的数据及工程经验,余热锅炉对余热的利用效率90%,发电机组的效率为40%.本(běn)项目计算取余热锅炉80%的能效,取发电机组的能效40%.则2台矿热炉产生烟气的(de)计(jì)算余热发电平(píng)均功率为4293kW.考虑到余热发电受矿热炉工况影(yǐng)响较大,烟气温度和流量等参数(shù)具有一(yī)定的波动性,且波动范围(wéi)较大(dà)等因素,本项目确定装机方(fāng)案2×8t/h硅业烟气专用余热锅炉(lú)1×3MW纯凝汽式汽轮发电机(jī)组。三(sān)大主机主要参(cān)数如下:
工艺流程
利(lì)用硅厂工业硅矿(kuàng)热炉高温烟气进行回收用于发电,达到节能减排、综合利用、保护环境的目的[3].炼硅产生的高温(wēn)余热烟气经烟道送入余(yú)热锅炉经过换热后,产生的高温高(gāo)压蒸(zhēng)气推动汽轮发电机组发电,高(gāo)温烟气经余热锅炉吸热降温后,再(zài)进入原有(yǒu)除尘器,经除尘后(hòu)排放。发电机所发电能通过升压变压器升压后接入硅炉35kV配电装置母线,余热电站与现有电力(lì)系统实现并网运行(háng),运行方式为并网不上网。在不改变(biàn)原有(yǒu)供电(diàn)及(jí)运行方(fāng)式的前提下,发电(diàn)机发出的电量将全(quán)部用于全厂负荷。
按照烟气(qì)余热发电(diàn)方案,已经(jīng)被利用过的烟气从余热锅炉出来后,温度仍然有200℃,由于温度较低,其热能品位降低,利用难度加大。为(wéi)充分利用好(hǎo)能源,提高能源利用效率,根据烟气余热梯级利用原理,其热量可以被用来产生余(yú)热锅炉(lú)补汽。但是从补汽锅炉出来的烟气温度仍然有150℃左右,这部分烟气仍包含热(rè)量,对此,这部分热量(liàng)可以用(yòng)来(lái)产生热水用于洗澡用(yòng),然后被冷却到120℃以下的烟气可以符合标准的进(jìn)入(rù)布袋除尘器进行处理。
该方案从能源利(lì)用与(yǔ)工艺角度来讲,它能源利用比较充(chōng)分(fèn),能源(yuán)利用率(lǜ)高,出口烟气温度能立即达到(dào)布袋尘除(chú)尘器的要求,不需要另外投资降温装置,工艺配合性好。
余热发电技术改造重点和难点
烟气参数测量
余热电站能否到达设计要求的额定出力(lì),能(néng)否取得良好的经济(jì)效益和环保效益,高温余热烟气的流量、温度等参(cān)数起(qǐ)到至关重要的作用。根据实际(jì)调研(yán),并结合工(gōng)业硅生产行业目前普遍的发展水平,大多数工业硅厂不(bú)能提(tí)供(gòng)烟气监测参数,在原工厂建设时也没有考虑预留烟气监测接口,而现场工业硅炉处于全天24小时不间断生产状态,要实时的(de)测量烟道的高温烟气参数,需要面临现场高温带电作业、高空(kōng)坠落等危险因素的考验。但若不测量烟气参数,则设计无(wú)重(chóng)要原则性输入的支撑。因此(cǐ),建议委托专业的热工(gōng)测(cè)量(liàng)队伍,依托专业的测量技术和专(zhuān)业仪器设备,采(cǎi)取有效的安全(quán)防范措施和手段(duàn),对(duì)余热烟(yān)气参(cān)数进行实地测量(liàng),以取得.直接的原始设计参(cān)数。
总平面布置
工(gōng)业硅高温余热(rè)烟气发电综合利(lì)用均在(zài)原有硅厂厂区内依托原有高温烟道进行技(jì)术改造,新增汽机房、余热锅炉、冷(lěng)却塔(tǎ)、主变压器等设(shè)施。而(ér)根据调研,大多数工业硅厂的(de)现状是建设时缺乏统一规划,厂区内管线纵横交错,能有效利用的场地较少,且普(pǔ)遍存(cún)在原有建构筑物缺少或遗失原始土建或工艺设计资料的情(qíng)况。因此,如何利用有限的(de)场地资源合理布置分(fèn)区,即(jí)节约用地、合理利(lì)用地形、方便集中管理(lǐ),又保证缩短管线、工艺系统布局走向合理;既要满足项目的安(ān)全、稳定、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(miàn)前的一个重大课题。建议如果能够收集到与余热发电综合(hé)利用工程相关的原厂建构筑物及其(qí)基础设计原始资料,在确保安全(quán)、可靠、经济(jì)并(bìng)有利于总平面优化布置的前提下,经过和业主的充分沟(gōu)通,征得业主同意的前提下,可以考虑利用原厂即有的一些设备支吊架、厂区管架进行项目的设计。否则,从安全可靠的角度出发(fā),余热电站的设备支吊架(jià)等建构筑物应(yīng)全部考虑新建,不(bú)应与原厂建构筑物(wù)发生联系,但(dàn)这同时对余热电站总图的优化布(bù)置提出了更高的要求。
锅炉清灰方式选(xuǎn)择
余热锅炉为本工程.关键设备之一,工业硅余热锅炉的(de)难点(diǎn)在于:工业硅矿热(rè)炉烟气中的SiO2极细(xì),其微小的颗粒被称为(wéi)硅微粉。硅微粉的平均粒径200nm~400nm,粉尘壁表面积20m2/g(极易产生静电、极易吸附(fù)而(ér)且(qiě)隔热性能非常好),其烟(yān)气中硅微粉尘(chén)含量在灰5g/Nm3~7g/Nm3(浓度较高),粉尘堆积密度:0.18t/m3(特轻);其具有极强的粘附力,和(hé)非常(cháng)高的阻热、隔热力。如果硅微粉清理不净(jìng),锅炉(lú)很难(nán)正常运行,进而将直(zhí)接影响机组的长期稳定运行能力及发电量的大小。
据调查(chá)了解,余(yú)热锅炉受热面有螺旋(xuán)鳍片管、光管、热管(guǎn)等主要(yào)形式,而余热锅炉除灰有蒸汽吹灰、激波吹灰、机械振打清灰(huī)、钢刷除灰、乙炔爆燃除灰等形式,余热锅炉清灰是(shì)否(fǒu)彻底和干(gàn)净,既和锅(guō)炉受热面的(de)形式(shì)息息相关,又和锅炉清(qīng)灰的方式密切联系。只有选择了(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。根据调查了解到的(de)目前一些(xiē)余热锅炉生(shēng)产厂家的情况,通过对一些硅铁(tiě)余热发电厂运营(yíng)情况的调查,考(kǎo)虑到螺旋(xuán)鳍片管因自身结构原因,对硅微粉积灰很难(nán)清理。硅微(wēi)粉有很强的粘结性,遇水或水蒸汽更容易粘(zhān)结。激波吹灰能量相对较低,对(duì)吸附性极好的硅微粉的清除比较困难。采(cǎi)用(yòng)光管机(jī)械擦刷式清灰方式,清灰效果虽然较好,但是在满足总图紧凑布置要(yào)求的情况下将增加工程土建投资。
综合考(kǎo)虑,在本工程中,选择了(le)热管式光管受热面乙炔(C2H2)爆(bào)燃除灰方式的余热锅炉。建议在类似项目开展过程中,应加大收资力度,通过调(diào)查走访,多了(le)解目前余热锅炉厂主要的受热面(miàn)形(xíng)式和(hé)清灰方式组合,尤其要(yào)多调查了解已有的余热(rè)电站运行情况(kuàng),对余热(rè)锅炉实(shí)际运行效果进行分析比较,再结合项目实际烟气参数情况,选择.合适的余(yú)热发电锅炉。
余热发电综合利用能耗及环保效益
工(gōng)业(yè)硅(guī)生产是高能耗行业,无论从国家节(jiē)能(néng)降耗政策,还是企业自身(shēn)发展的(de)需要,采用先进节能(néng)技术,大幅度降低(dī)消耗和生(shēng)产成本,消除安全隐患(huàn),是生产企业目前迫切需要解(jiě)决的问题。该(gāi)余热发电综合利用项目成功实施(shī),可以对企业生产系(xì)统用能进行优化,提高能源利用(yòng)效率,对降低企业产品成本,实(shí)现节能降耗,增强企业的可持(chí)续发展能力具有重要意义。同时也为地(dì)区行业内规模化开展节能减排、综合利用工作起(qǐ)到积极示范和推动作用。