1 前言
冶金企业利用二次能源进行发电, 国际先进企业自发电比例达到了80%以上。宣钢的自发电比例仅为30%, 差距很大, 所以宣钢有必要对余热余能进行回收利用, 提高电力自供能力。
2 发电能力分析
2.1 燃气资源
冶金生产中, 在消耗能源的同时, 会生产大量的可燃气体, 主要有高炉煤气、焦炉煤气和转炉煤气, 除热风炉、焦炉、轧钢加热炉等工业炉窑生产消耗外, 利用富裕的可燃气体进行发电, 这是冶金企业发电最重要的资源。
2.1.1 燃气资源量
宣钢目前铁、钢产量日产约17000t, 焦碳日产约5000t。高炉煤气吨铁发生量1750m3, 高炉煤气日产2975×104m3;焦炉煤气吨焦发生量400m3, 焦炉煤气日产200×104m3;转炉煤气吨钢120m3, 转炉煤气日产204×104m3。
折合成高炉煤气后, 总的燃气资源量合计4383×104m3。
2.1.2 生产用燃气量
按公司目前产量和单耗水平计算, 工艺生产用燃气量合计约3408×104m3, 其中:
炼铁工序1190×104m3、焦化工序670×104m3、炼钢工序120×104m3、烧结工序70×104m3、球团工序150×104m3、轧钢工序425×104m3、白灰工序83×104m3、高炉鼓风700×104m3。
2.1.3 燃气能力
然气资源富裕量=4383×104m3-3408×104m3=975×104m3。宣钢目前采用燃气锅炉产生中温中压蒸汽送到汽轮发电机组进行发电, 发电的煤气单耗约4.5m3/t, 上述富裕燃气资源的发电能力为90MW。
2.2 TRT发电
宣钢目前运行的三座高炉均装配炉顶压差发电机组, 每座装机容量均为15000kw, 合计额定能力45000kw。目前实际吨铁发电量为45kwh, 折合公司TRT的发电能力32MW。
2.3 焦炭显热
宣钢目前运行四座焦炉, 日产焦炭5000t左右, 采用干熄焦装置可回收红焦显热。按目前的产能核算, 可配套建设发电机组30MW, 吨焦发电135kwh, 发电能力28MW。
2.4 烧结烟气
在烧结生产过程中, 消耗的能源有60%的能量以烧结烟气和冷却机废热烟气的形式排入大气。烧结环冷机废气的温度为150~450℃, 将该部分环冷余热烟气通过引风机送到余热锅炉, 产生过热蒸汽可用于发电。按宣钢目前三台360m2烧结机的产能计算, 可配套建设36MW发电机组, 按吨矿发电20kwh, 具有22MW的发电能力。
2.5 转炉余热
转炉炼钢产程中, 产生高温烟气经过汽化冷却烟道回收或排放, 汽化冷却烟道能够产生大于2.5MPa的余热蒸汽, 通常吨钢能产生110kg的中压蒸汽。宣钢目前运行三座转炉, 其中一座120吨和两座150吨转炉, 按实际产能核算具有建9.7MW发电机组的潜力。
2.6 轧钢余热蒸汽
轧钢加热炉的重要部位采用汽化冷却, 所以在加热钢坯过程中产生低压蒸汽, 宣钢比较集中的七条轧钢生产线:三条高速线材生产线、三条棒材生产线和一座型材生产线, 共计七座轧钢加热炉产生0.5MPa的余热蒸汽约42t/h, 如果充分利用, 可增加3.5MW的发电能力。
2.7 烧结机烟道烟气余热
烧结烟气余热中, 主要的是环冷机的余热, 其次就是烧结机大小烟道烟气余热, 大约占烧结余热的20%左右, 如果建设烟气余热锅炉, 可产生2MPa以上的蒸汽。按宣钢目前三台360m2烧结机的产能, 大小烟道烟气余热可以生产45kg/t蒸汽, 将该部分蒸汽与环冷机的余热合并送入余热锅炉, 可增加11MW的发电能力。
2.8 焦炉上升管余热
炼焦过程输出的热量中, 焦炭显热占39% (40kgce/t焦) 、荒煤气显热占34% (35kgce/t焦) 、烟气显热占16% (17kgce/t焦) 、炉体散热占11% (10kgce/t焦) 。以上几部分热量中, 炉体散热不能有效回收, 只能采取保温措施尽量降低耗散。其它三部分热量中, 焦炭显热所占比例最大, 目前已有成熟的干熄焦技术;荒煤气显热仅次于焦炭显热, 可通过余热锅炉技术进行有效回收利用, 可增加发电能力约4MW。
2.9 理论自发电比例
综上所述, 按目前产能核算, 具备203MW的发电能力, 日发电量487万kwh, 吨钢电耗430kwh/t, 日用电量为731万kwh, 则自发电比例实现66%。
3 项目实施
根据以上分析, 按照投资少见效快的原则, 抓住影响系统主要因素, 解决主要问题, 具体措施如下
3.1 建15万m3转炉煤气柜和10万m3焦炉煤气柜
为平衡煤气管网压力, 建设15万m3转炉煤气柜、10万m3焦炉煤气柜, 提高了转炉和焦炉煤气系统稳定性。
3.2 25MW汽轮发电机组
通过以上煤气柜工程建设, 使煤气系统运行趋于稳定, 提高了转炉煤气回收量, 煤气资源已经大于了发电机组的能力, 为此, 建设了一套25MW汽轮发电机组, 利用富裕燃气资源进行发电, 减少了工业燃气放散, 提高了燃气发电机组的发电能力。
3.3 焦炉干熄焦发电工程建设
实施1#2#5#6#焦炉干熄焦发电工程, 配套建设发电机组30MW, 该工程的建成投产, 发电量达到105kwh/t以上, 实现了红焦显热的回收利用。
3.4 360m2烧结机余热发电工程建设
宣钢三台360m2烧结机, 每台烧结机各配套1台450 m2环冷机, 在1#2#烧结机建1套25MW低温补汽凝汽式汽轮发电机组, 3#烧结机独立建设1套12MW发电机组。该工程投产后, 运行稳定, 发电量达到20kwh/t矿以上。
3.5 饱和蒸汽发电工程
宣钢将轧钢加热炉和转炉汽化烟道的饱和蒸汽进行回收, 将蒸汽蓄能器扩能, 并增建了一套蒸汽蓄能器, 将一座120吨转炉和两座150吨转炉汽化冷却烟道余热蒸汽以及相对集中的高线、型材和棒材的轧钢加热炉余热蒸汽收集起来, 合计蒸汽125吨t/h, 配套建设了一套15MW的饱和蒸汽发电机组。
4 实施效果
以上项目实施后, 吨钢发电量达到280kwh/t, 自发电比例达到了60%以上, 自发电比例比项目实施前提高了30个百分点, 为宣钢的持续发展奠定了基础。
摘要：宣钢针对自发电量低的问题, 通过对余热余能资源的研究, 制定提高发电量的技术改造方案, 通过实施, 提高自发电比例。
关键词：煤气,余热,发电量