煤氣與SRT聯(lián)合發(fā)電方案

1、新技術(shù)專題 簡(jiǎn)述煤氣與低壓飽和蒸汽SRT聯(lián)合發(fā)電方案 學(xué)院：材料與冶金學(xué)院班級(jí)：冶金09.1姓名：王龍飛 學(xué)號(hào)：1摘要：隨著國(guó)家節(jié)能減排政策逐步落實(shí)，鋼鐵企業(yè)節(jié)能減排迫在眉睫，剩余煤氣發(fā)電已作為成熟技術(shù)得到廣泛推廣；轉(zhuǎn)爐、燒結(jié)等低壓飽和蒸汽大部分企業(yè)暫未利用或僅作為采暖期供暖，其利用率較低。SRT技術(shù)是將低壓飽和蒸汽過(guò)熱后發(fā)電，以提高蒸汽利用效率，發(fā)電效率顯著提高。如采用煤氣與低壓飽和蒸汽SRT聯(lián)合發(fā)電方案，將低壓飽和蒸汽過(guò)熱器布置在煤氣鍋爐中，將既可充分回收煤氣，也過(guò)熱了轉(zhuǎn)爐、燒結(jié)等低壓飽和蒸汽，提高了飽和蒸汽利用率，同時(shí)降低了系統(tǒng)復(fù)雜性，節(jié)約工程投資及運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用。關(guān)鍵詞：煤氣發(fā)電、低壓飽

2、和蒸汽、SRT、聯(lián)合發(fā)電方案一、引言鋼鐵生產(chǎn)是全國(guó)耗能大戶，約占全國(guó)能耗的十分之一。目前能源緊缺，全球氣候轉(zhuǎn)暖為一個(gè)全球性的難題。節(jié)能降耗則成為當(dāng)勿之急，并且長(zhǎng)期堅(jiān)持不變?；厥崭魃a(chǎn)工藝余熱成為鋼鐵廠節(jié)能降耗的首要問(wèn)題。剩余高爐煤氣及轉(zhuǎn)爐煤氣大多數(shù)企業(yè)已建成煤氣發(fā)電廠進(jìn)行回收利用。目前轉(zhuǎn)爐余熱、燒結(jié)機(jī)余熱等回收利用進(jìn)行發(fā)電成為節(jié)能又一個(gè)值得關(guān)注的課題。部分企業(yè)已嘗試采用直接利用轉(zhuǎn)爐及燒結(jié)低壓飽和蒸汽發(fā)電，該系統(tǒng)不穩(wěn)定、效率低。如何利用轉(zhuǎn)爐余熱、燒結(jié)機(jī)余熱發(fā)電，某些企業(yè)已探索采用SRT技術(shù)，該技術(shù)已初步成熟，蒸汽過(guò)熱后汽輪機(jī)工作穩(wěn)定、效率大幅提高。如采用煤氣與低壓飽和蒸汽SRT聯(lián)合發(fā)電方案將在高

3、效利用低壓飽和蒸汽同時(shí)，降低了SRT技術(shù)的復(fù)雜性，且節(jié)約投資及運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用。二、工程現(xiàn)狀某鋼鐵廠現(xiàn)有600 m3高爐兩座，經(jīng)統(tǒng)計(jì)該廠平均剩余高爐煤氣量為70000Nm3 /h，高爐煤氣平均低位發(fā)熱值為Qnet.ar =3200kJ/Nm3。該廠現(xiàn)有50t/h轉(zhuǎn)爐兩座，轉(zhuǎn)爐已配套余熱鍋爐及蓄能器，余熱蒸汽經(jīng)過(guò)蓄能器后排汽壓力為P=0.8MPa，兩座轉(zhuǎn)爐平均產(chǎn)汽量為10t/h。該廠現(xiàn)有100m2燒結(jié)機(jī)2套。燒結(jié)余熱已配套0.8MPa飽和蒸汽余熱鍋爐，產(chǎn)汽量為8t/h臺(tái)。該廠可利用低壓飽和蒸汽合計(jì)為26 t/h。如充分利用該廠剩余高爐煤氣及低壓飽和蒸汽資源，建設(shè)煤氣及余熱發(fā)電項(xiàng)目可為公司節(jié)約大量能源

4、，降低單位產(chǎn)品能耗，對(duì)提高企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力有著重要意義。三、發(fā)電方案及比較高爐煤氣可采用常規(guī)回收方案，建設(shè)燃?xì)怆姀S。根據(jù)目前主機(jī)生產(chǎn)情況，煤氣發(fā)電采用高溫高壓參數(shù)，以提高煤氣發(fā)電效率，剩余70000Nm3 /h高爐煤氣經(jīng)計(jì)算鍋爐蒸發(fā)量為75t/h，對(duì)應(yīng)發(fā)電量為18.7MW?？衫玫蛪猴柡驼羝麨?6 t/h，如采用飽和蒸汽汽輪機(jī)發(fā)電，發(fā)電功率僅為2.2MW；如采用SRT技術(shù)將低壓飽和蒸汽加熱至350后再進(jìn)汽輪機(jī)發(fā)電，發(fā)電量可達(dá)4.6MW。采用SRT技術(shù)消耗部分高爐煤氣，經(jīng)計(jì)算加熱26 t/h低壓飽和蒸汽耗高爐煤氣為3700Nm3/h。利用剩余66300 Nm3/h高爐煤氣經(jīng)計(jì)算鍋爐蒸發(fā)量為71t/h，

5、發(fā)電量為17.7MW。根據(jù)以上鍋爐蒸發(fā)量及汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電量，擬訂余熱發(fā)電方案如下：方案一 采用煤氣及余熱分別回收，回收高爐煤氣建設(shè)175t/h高爐煤氣鍋爐配118MW汽輪發(fā)電機(jī)組，回收26 t/h低壓飽和蒸汽建設(shè)3MW低壓飽和汽輪發(fā)電機(jī)組。方案二 采用煤氣及余熱聯(lián)合回收，回收高爐煤氣建設(shè)175t/h高爐煤氣鍋爐配125MW補(bǔ)汽凝汽式汽輪發(fā)電機(jī)組，考慮26 t/h低壓飽和蒸汽采用126t/h飽和蒸汽加熱爐過(guò)熱后補(bǔ)入汽輪發(fā)電機(jī)組。方案三 采用煤氣及余熱聯(lián)合回收，回收高爐煤氣建設(shè)175t/h高爐煤氣鍋爐配125MW補(bǔ)汽凝汽式汽輪發(fā)電機(jī)組，考慮26 t/h低壓飽和蒸汽采用過(guò)熱器過(guò)熱后補(bǔ)入汽輪發(fā)電機(jī)組

6、，低壓飽和蒸汽過(guò)熱器配套在75t/h高爐煤氣鍋爐內(nèi)。三個(gè)方案發(fā)電量及總投資等指標(biāo)對(duì)比見表3-1。表3-1 發(fā)電量及總投資等指標(biāo)對(duì)比表 序號(hào)項(xiàng)目單位方案一方案二方案三1煤氣鍋爐蒸發(fā)量t/h7571712煤氣鍋爐產(chǎn)蒸汽發(fā)電量MW18.717.717.73低壓蒸汽發(fā)電量MW2.24.64.64總發(fā)電量MW20.922.322.35低壓蒸汽發(fā)電效率-低高高6總投資-低高低7系統(tǒng)復(fù)雜程度-簡(jiǎn)單復(fù)雜中8運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用-中高低方案一采用煤氣及余熱分別回收，獨(dú)立運(yùn)行，系統(tǒng)簡(jiǎn)單，該方案在鋼鐵廠有運(yùn)行實(shí)例較多，但低壓飽和蒸汽利用效率低且飽和汽輪機(jī)工作不穩(wěn)定。方案二采用煤氣及余熱聯(lián)合回收，低壓飽和蒸汽采用SRT技術(shù)，

7、余熱利用效率高，該方案在有些鋼鐵廠已有運(yùn)行實(shí)例，設(shè)置獨(dú)立蒸汽加熱爐，系統(tǒng)較復(fù)雜。方案三采用煤氣及余熱聯(lián)合回收，低壓飽和蒸汽采用SRT技術(shù)，余熱利用效率高，低壓飽和蒸汽過(guò)熱器布置在煤氣鍋爐內(nèi)，該系統(tǒng)較方案二簡(jiǎn)單，占地省，節(jié)約投資及運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用。該方案在鋼鐵廠目前還沒有運(yùn)行實(shí)例。主要技術(shù)問(wèn)題在于高爐煤氣鍋爐配套低壓飽和蒸汽過(guò)熱器，該問(wèn)題經(jīng)咨詢江西江聯(lián)能源環(huán)保有限公司、無(wú)錫華光鍋爐股份有限公司等主要煤氣鍋爐生產(chǎn)廠家，均可生產(chǎn)，且保證系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。綜合比較，方案三采用煤氣發(fā)電與低壓飽和蒸汽SRT聯(lián)合發(fā)電方案是煤氣與低壓飽和蒸汽發(fā)電結(jié)合最優(yōu)方案。四、SRT聯(lián)合發(fā)電方案研究與發(fā)展一九九六年三月，八屆人

8、大第四次會(huì)議通過(guò)了中華人民共和國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展“九五”計(jì)劃和2010年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要。在綱領(lǐng)中把“堅(jiān)持節(jié)約與開發(fā)并舉，把節(jié)約放在首位”，作為實(shí)現(xiàn)我國(guó)戰(zhàn)略目標(biāo)必須遵循的基本方針。在經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式轉(zhuǎn)變的要求中指出，其中一個(gè)重要方面就是要“狠抓資源節(jié)約和綜合利用，大幅度提高資源利用效率”，節(jié)約能源是提高能源效率和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一個(gè)重要國(guó)策1。能量是推動(dòng)過(guò)程進(jìn)行的源泉和動(dòng)力，能量的轉(zhuǎn)換、能量的利用和能量的回收三個(gè)環(huán)節(jié)構(gòu)成了過(guò)程用能的一般規(guī)律。隨著過(guò)程工業(yè)的發(fā)展，能量轉(zhuǎn)換和利用的單元設(shè)備的能量利用率已較高，所以整個(gè)能量利用系統(tǒng)的合理優(yōu)化配置和能量的綜合利用，就成為決定能量利用率的關(guān)鍵，能量的回收環(huán)節(jié)也成為過(guò)

9、程工業(yè)不可缺少的組成部分。以往對(duì)高品位余熱的回收進(jìn)行過(guò)很多探索和實(shí)踐，如余熱鍋爐、余熱發(fā)電、聯(lián)合循環(huán)等。但隨著能源危機(jī)和環(huán)境保護(hù)的壓力越來(lái)越大，以及中、低品位能量回收技術(shù)的發(fā)展，對(duì)大量存在的中、低品位能量的回收開始得到重視。對(duì)中、低品位能量的回收，不僅可以提高能量利用效率，達(dá)到節(jié)能的目的，而且也有利于減少環(huán)境的熱污染，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，所以對(duì)中、低品位能量回收的經(jīng)濟(jì)學(xué)研究就具有重要的意義。余熱回收是節(jié)能工作的一個(gè)重要組成部分。我國(guó)余熱資源的數(shù)量龐大，品種豐富，而且余熱回收設(shè)備也是多種多樣，例如余熱鍋爐、熱泵等等。在對(duì)于一個(gè)原有能量系統(tǒng)進(jìn)行余熱回收改造過(guò)程中，經(jīng)濟(jì)性和技術(shù)因素往往得到了相當(dāng)?shù)闹匾暎?/p>

10、而對(duì)于環(huán)境帶來(lái)的影響卻經(jīng)常被人們所忽視。目前國(guó)際上對(duì)系統(tǒng)能量分析的主要方法是基于（熱）經(jīng)濟(jì)學(xué)理論的分析方法，單純利用其去研究一個(gè)能量系統(tǒng)，無(wú)法充分體現(xiàn)系統(tǒng)對(duì)于環(huán)境的影響。通過(guò)將生命周期的分析方法與研究相結(jié)合。余熱資源是指經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析確定的可利用的余熱量2。中、低品位能量是指溫度在250以下的能量，其不僅在過(guò)程工業(yè)中大量存在，而且隨著太陽(yáng)能、地?zé)崮艿刃履茉磻?yīng)用的日益廣泛而大量存在，所以本研究任務(wù)的研究方法，對(duì)中、低品位的能量的研究具有普遍意義。根據(jù)國(guó)標(biāo)GB/T 1028-2000，這里將按照中、低品位余熱資源形態(tài)，即氣態(tài)載體余熱、液態(tài)載體余熱、固態(tài)載體余熱，化學(xué)反應(yīng)熱及余壓發(fā)電進(jìn)行分析。從目前

11、國(guó)際、國(guó)內(nèi)開展的研究工作，可以看出還存在著以下問(wèn)題：大多數(shù)的研究主要是圍繞著高品位能量的利用及較高品位余熱的綜合利用問(wèn)題，在中、低品位能量的回收方面，有一些特殊的問(wèn)題需要研究，如中、低品位能量的計(jì)價(jià)策略的確定就是一個(gè)困難的問(wèn)題，如何把熱力學(xué)參數(shù)與可持續(xù)發(fā)展的社會(huì)經(jīng)指標(biāo)結(jié)合起來(lái)，確定中、低品位的能量的價(jià)值才能比較合理地反映這類資源所應(yīng)具有的價(jià)值，這是節(jié)能技術(shù)必須解決的問(wèn)題。中、低品位能量回收與環(huán)境熱污染的關(guān)系問(wèn)題，也是需要著重研究的課題，以往考慮對(duì)環(huán)境的影響主要是指化學(xué)污染，如廢水、廢渣、毒素等有形影響，但隨著大氣溫室氣體的影響越來(lái)越大，對(duì)環(huán)境的熱污染問(wèn)題越來(lái)越重要，如何制定經(jīng)濟(jì)學(xué)指標(biāo)，將對(duì)于環(huán)

12、境的熱污染問(wèn)題與能量回收協(xié)調(diào)起來(lái)，達(dá)到優(yōu)化目標(biāo)；基于這些認(rèn)識(shí)，本SRT研究的工作目標(biāo)為： （1） 調(diào)研我國(guó)中、低品位余熱資源及其利用的現(xiàn)狀，以及熱經(jīng)濟(jì)學(xué)發(fā)展的動(dòng)態(tài)；（2） 通過(guò)建立從熱經(jīng)濟(jì)性、資源和環(huán)境三方面合理評(píng)價(jià)中、低溫余熱回收系統(tǒng)的評(píng)價(jià)體系，初步開展中、低品位能量的策略研究。（3） 對(duì)于較高品位能量與中、低品位能量在回收利用方面的最大的區(qū)別在于：前者更強(qiáng)調(diào)和看重對(duì)于資源的節(jié)省效果；而后者由于能量自身的特點(diǎn)，其回收利用的動(dòng)力應(yīng)主要來(lái)源于對(duì)資源的節(jié)省和環(huán)境的保護(hù)的雙重效果。因此力圖建立余熱回收系統(tǒng)環(huán)境影響的評(píng)價(jià)指標(biāo)，將以“環(huán)境熱污染”為代表的環(huán)境因素加入中、低品位能量回收的總目標(biāo)，并研究環(huán)境影響與中、低品位能量回收計(jì)價(jià)的關(guān)系和協(xié)調(diào)。余熱回收改造后的系統(tǒng)由于不再用煤作為燃料，因此避免了化石燃料資源的消耗。圖7對(duì)比了系統(tǒng)改造前后資源利用情況。通過(guò)計(jì)算生成蒸汽和系統(tǒng)產(chǎn)品的值，計(jì)算系統(tǒng)改造前后資源回收指標(biāo)：改造前改造后可見，資源回收指標(biāo)在系統(tǒng)沒有任何余熱回收措施情況下為零，余熱資源的回收量越大，則越大。 改造前后系統(tǒng)資源占用對(duì)比