豎爐余熱發(fā)電新進(jìn)展

隨著(zhù)近幾年我國鋼鐵工業(yè)的飛速發(fā)展，我國環(huán)境以及資源都受到了極大的考驗。鋼鐵工業(yè)是我國的耗能大戶(hù)，能源年消費量超過(guò)了3.5億噸標煤，占全國能源消費總量的15％以上。據統計，目前我國噸鋼能耗與國際水平比，至少高出了20％。鋼鐵產(chǎn)品的競爭也日趨激烈，如何進(jìn)行低成本生產(chǎn)、實(shí)現節能降耗、清潔生產(chǎn)成為廣大鋼鐵企業(yè)必須面臨的問(wèn)題。解決這些問(wèn)題，關(guān)鍵就是要靠余熱的合理利用。

鐵前系統余熱利用情況：鐵前系統能耗占整體鋼鐵生產(chǎn)能耗的70％左右[1]，而燒結球團工藝又占了鐵前系統能耗的約20%。目前為止，國內鋼鐵企業(yè)對鐵前系統的煉焦、高爐煉鐵都采取了余熱發(fā)電措施（如干熄焦發(fā)電、高爐煤氣發(fā)電、高爐爐頂壓差發(fā)電等）以提高余熱利用率；而能耗大戶(hù)－燒結球團工藝，其余熱利用還僅限于做助燃風(fēng)或干燥、預熱等方面，熱利用率不足50％，以豎爐生產(chǎn)為例，球團礦以900～1000℃的溫度從豎爐排出，由于先前國內豎爐二次冷卻技術(shù)不成熟，為了維持連續性生產(chǎn)，很多廠(chǎng)家選擇自然冷卻后再打水冷卻的方法，這樣不僅能耗浪費嚴重，還會(huì )造成廠(chǎng)區二次污染。出現這種情況，原因一方面是國內外燒結球團余熱發(fā)電技術(shù)尚不太成熟，另一方面是為了達到冷卻目的，冷卻風(fēng)機的風(fēng)量大，排出的熱廢氣溫度相對不高（大部分低于600℃），而且尚無(wú)集中的廢熱回收裝置，因此余熱利用率不太理想。
    2001年，武漢科技大學(xué)團礦專(zhuān) 家彭志堅教授經(jīng)多年研究，發(fā)明了豎爐球團三種形式的球團礦冷卻器，其中PZ-B型豎爐球團爐內二次冷卻器和PT-I型球團礦爐外冷卻器2001年已批準為國家專(zhuān)利，專(zhuān)利號分別為ZL00266289.6和ZL00266190.X。2006年，濟鋼股份球團廠(chǎng)首次將PT-I型球團礦爐外冷卻器專(zhuān)利技術(shù)應用于1號豎爐。該二次冷卻器不僅可實(shí)現對球團礦的快速冷卻，大幅提高強度；還能降低粉塵等污染，并有效回收廢熱，與發(fā)電裝置對接，實(shí)現豎爐余熱發(fā)電。該豎爐球團冷卻－發(fā)電裝置的應用，將會(huì )對我國豎爐的余熱利用狀況產(chǎn)生歷史性變革。
    豎爐二次冷卻后熱廢氣條件：
      廢氣量             V= 110000Nm3/h
      廢氣溫度           T1= 416℃
      廢氣含塵濃度       C< 15mg/Nm3
    經(jīng)由豎冷器排出的熱廢氣溫度平均416℃，已不屬于低溫的范疇。因此發(fā)電機組的選擇可分為以下三種：一、采用背壓式汽輪機，如單進(jìn)式低參數汽輪機。其進(jìn)氣參數為1.2～2.0MPa，280～300℃。其缺點(diǎn)是余熱利用率不高，250℃以下的廢氣余熱不能回收利用，因此必須再增加純低溫余熱發(fā)電系統。二、采用二級低溫余熱補燃發(fā)電系統。廢氣溫度由320～350℃提高到550～650℃后，熱綜合利用率高，發(fā)電能力大，但該技術(shù)適用于煤矸石等劣質(zhì)煤或其它廉價(jià)燃料豐富的地區。三、采用純低溫發(fā)電系統。該發(fā)電系統可充分利用416～120℃的熱廢氣，熱利用率效果好，發(fā)電效率高（參考馬鋼燒結余熱發(fā)電項目）。
    熱廢氣所攜帶的29.68 GJ/h能量，如用余壓鍋爐全部回收，可產(chǎn)飽和蒸汽約14t/h，參照裝機方案（見(jiàn)表3），可選用額定功率為3000KW的汽輪機進(jìn)行發(fā)電