摘要：介紹一種余熱自適應(yīng)動(dòng)態(tài)補(bǔ)燃裝置，基于某鋼鐵的環(huán)冷余熱發(fā)電自適應(yīng)動(dòng)態(tài)補(bǔ)償系統(tǒng)，分析了該補(bǔ)燃裝置的技術(shù)特點(diǎn)與應(yīng)用價(jià)值。
關(guān)鍵詞：環(huán)冷機(jī)；余熱發(fā)電；補(bǔ)燃裝置；節(jié)能；環(huán)保

Features and Application of Supplement Combustion Device Based on Power Generation by Circulating Cooler's Waste Heat
Shan Hongwei, Zhang Xiaodong, Liu Jiejun

(Nanjing Bona Energy And Environment Science and Technology Co., Ltd, Jiangsu Nanjing 210002)

Abstract: A waste heat adaptive dynamic of supplement combustion device is introduced, based on adaptive dynamic of supplement combustion system of power generation by circulating cooler waste heat about a Steel Plant, technology features and application value are analyzed.

Key word: circulating cooler; power generation by waste heat; supplement combustion device; Energy-saving; Environmental protection

1 引言

      余熱發(fā)電技術(shù)是指利用生產(chǎn)過程中各種用能設(shè)備及產(chǎn)品排放或攜帶出的有回收價(jià)值的多余的熱能轉(zhuǎn)換為電能的技術(shù)。這些余熱資源廣泛存在于冶金、石油、水泥、化工等重工業(yè)，及食品、制藥、建材等輕工業(yè)中。這些余熱資源可分為固體、液體和氣體余熱資源。余熱發(fā)電能很好地解決環(huán)境問題，并能提高能源利用率，有效地增加企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。例如，鋼鐵行業(yè)加熱爐高溫?zé)煔饣厥瞻l(fā)電可收回當(dāng)年全部成本，熱量利用率提高5～10%。

      但是諸如低品位煙氣、蒸汽和熱水等這些數(shù)量大、熱焓值低的余熱資源基本不能直接送往余熱鍋爐。其次，熱源波動(dòng)不穩(wěn)定也是影響余熱鍋爐不能在額定負(fù)荷下運(yùn)行的主要問題之一。在生產(chǎn)實(shí)際中，工況變化較大，設(shè)備運(yùn)行常常出現(xiàn)不穩(wěn)定，甚至發(fā)生短期停機(jī)的情況，導(dǎo)致余熱熱源的連續(xù)性和穩(wěn)定性難以得到保障。這樣發(fā)電機(jī)組經(jīng)常無法在滿負(fù)荷下運(yùn)行，偏離了最佳設(shè)計(jì)工況運(yùn)行，甚至被迫停機(jī)，降低了發(fā)電機(jī)組運(yùn)行效率，并使得發(fā)電機(jī)組安全運(yùn)行無法得到保障，降低了發(fā)電機(jī)組及其他發(fā)電設(shè)備的使用壽命。

      為了保證發(fā)電機(jī)組能在額定負(fù)載下工作，并且在事故工況例如停機(jī)情況下，保證余熱熱源溫度及流量穩(wěn)定在余熱鍋爐設(shè)計(jì)的額定值附近，提高發(fā)電系統(tǒng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)， 很有必要在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)之上研究設(shè)計(jì)一種余熱鍋爐自適應(yīng)的動(dòng)態(tài)補(bǔ)燃裝置。

2 主要技術(shù)特點(diǎn)

2.1 原始條件

      某鋼鐵公司利用環(huán)冷裝置出口次高溫及中溫?zé)煔夥謩e配套20t/h及6t/h的余熱鍋爐，鍋爐設(shè)計(jì)負(fù)荷要求次高溫余熱鍋爐（20t/h）入口煙氣溫度約為380℃，出口煙氣溫度150℃。中溫余熱鍋爐（6t/h）入口煙氣溫度約為280℃，出口煙氣溫度150℃。在實(shí)際運(yùn)行中，環(huán)冷裝置次高溫?zé)煹莱隹跓煖刂荒苓_(dá)到300℃，中溫?zé)煹莱隹谥挥?50℃。這樣，余熱鍋爐不能在額定負(fù)荷下正常運(yùn)行。另外，生產(chǎn)線經(jīng)常短時(shí)維修，造成發(fā)電機(jī)組頻繁啟停。而公司有富裕高爐煤氣8000Nm³/h一直處于放空狀態(tài)。利用現(xiàn)有條件，增加補(bǔ)燃裝置使余熱鍋爐入口處的煙氣穩(wěn)定在額定溫度下，保證余熱鍋爐正常工作。

2.2 技術(shù)特點(diǎn)

      （1）補(bǔ)燃裝置選用南京博納能源環(huán)?？萍加邢薰驹O(shè)計(jì)的燃燒設(shè)備，燃燒器的主燃?xì)馐遗c助燃風(fēng)室采用多層交替布置，并且燃?xì)馐遗c助燃風(fēng)室設(shè)有旋流片，有效的加強(qiáng)了空氣與煤氣的混合,并針對高爐煤氣的特性設(shè)置了穩(wěn)燃塊,保證煤氣壓力在較大范圍內(nèi)波動(dòng)時(shí)仍能夠保持穩(wěn)定燃燒,不脫火、不回火。

      （2）Lo-NOx排放設(shè)計(jì)。采用多層分級配風(fēng)設(shè)計(jì)和氣膜保護(hù)風(fēng)結(jié)構(gòu)，不但能夠有效的降低NOx的生成，還能有效保持爐溫，延長耐火澆注料的使用壽命。

      （3）選用西門子PLC和NBMS燃燒控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)補(bǔ)燃系統(tǒng)的自適應(yīng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定。

      （4）充分利用現(xiàn)場現(xiàn)有設(shè)施，合理布置補(bǔ)燃系統(tǒng)設(shè)備，節(jié)約投資，系統(tǒng)簡潔可靠、檢修維護(hù)方便。

3 余熱補(bǔ)燃裝置

3.1 環(huán)冷機(jī)余熱鍋爐設(shè)計(jì)參數(shù)

      根據(jù)本電站的設(shè)計(jì)原始參數(shù)，按照環(huán)冷機(jī)的余熱利用量，余熱鍋爐設(shè)計(jì)參數(shù)如下表3-1：

表3-1 余熱鍋爐設(shè)計(jì)參數(shù)

Table 3-1 The design parameters of waste heat boiler

3.2 煙氣參數(shù)和高爐煤氣參數(shù)

      實(shí)際工況下，環(huán)冷機(jī)出口煙氣參數(shù)如表3-2所示，可利用的高爐煤氣參數(shù)如表3-3所示。

表3-2 環(huán)冷機(jī)出口煙氣溫度

Table 3-2 The flue gas temperature of circulating cooler's outlet

表3-3 高爐煤氣參數(shù)

Table 3-3 The parameters of blast furnace gas

3.3 余熱自適應(yīng)動(dòng)態(tài)補(bǔ)燃裝置設(shè)計(jì)

      余熱自適應(yīng)動(dòng)態(tài)補(bǔ)燃裝置包括焚燒爐系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。焚燒爐系統(tǒng)包括高爐煤氣燃燒器系統(tǒng)、焚燒爐、煙氣混合區(qū)及管路系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)包括自動(dòng)點(diǎn)火系統(tǒng)、煙溫控制系統(tǒng)。裝置結(jié)構(gòu)示意圖如3.1。

 
 

圖3.1 補(bǔ)燃裝置

Fig3.1 Supplement combustion device

1-余熱熱源煙道主管；1-1第一流量計(jì)、1-2第一熱電偶、1-3第二熱電偶；2-煙氣混合區(qū)；3-焚燒室；4第三熱電偶；5火焰檢測器；6-燃燒器；7-風(fēng)管道；7-1第二流量計(jì)；7-2第一調(diào)節(jié)閥；7-3第一壓力變送器；8-燃料管道；8-1第三流量計(jì)；8-2第一開關(guān)閥；8-3第二開關(guān)閥；8-4第二調(diào)節(jié)閥；8-5第二壓力變送器；9-點(diǎn)火管道；9-1第三壓力變送器；9-2第三開關(guān)閥；10-手動(dòng)球閥；11-一氧化碳檢測器；12-風(fēng)機(jī)；13-控制柜

4 環(huán)境節(jié)能經(jīng)濟(jì)效益

      通過回收利用燒結(jié)環(huán)冷機(jī)煙氣余熱發(fā)電，利用兩套自適應(yīng)動(dòng)態(tài)補(bǔ)燃裝置將余熱發(fā)電機(jī)組發(fā)電量由原來平均3.5MW達(dá)到額定的4.5MW，并穩(wěn)定運(yùn)行在5.0MW，每年可節(jié)約標(biāo)煤量約2.4萬t（按380g/kWh計(jì)算，7000h）, 設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，效益明顯。每天可為業(yè)主獲得超額的60000度電能，折合人民幣3萬余元，充分發(fā)揮發(fā)電機(jī)組的能力，同時(shí)確保燒結(jié)廠生產(chǎn)線檢修時(shí)發(fā)電機(jī)組不停機(jī)。這樣降低燒結(jié)工序能耗，促進(jìn)資源節(jié)約，降低單位產(chǎn)值的能耗，增加企業(yè)的效益。并且，有利于其它可持續(xù)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，減少當(dāng)?shù)赜苫痣姀S帶來的SO₂、NO_X、粉塵之類的大氣污染物，有助于改善當(dāng)?shù)氐哪茉唇Y(jié)構(gòu)，提高能源安全。

      由于控制系統(tǒng)全自動(dòng)化，只需定期檢查維修，減少了現(xiàn)場工作人員工作量，保障了人員安全。

5 結(jié)束語

      本余熱自適應(yīng)動(dòng)態(tài)補(bǔ)燃裝置，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，自動(dòng)化程度高，環(huán)保性強(qiáng)，可安裝在任何需補(bǔ)燃的余熱煙道管道上，屬于外掛式補(bǔ)燃裝置，應(yīng)用范圍廣，通過控制煙氣管道出口處溫度，控制系統(tǒng)將其控制在所要求的范圍內(nèi)，減少人力勞動(dòng)，同時(shí)提高余熱發(fā)電機(jī)組穩(wěn)定性和安全性，減少環(huán)境污染，保證能量高利用率，節(jié)省運(yùn)行成本，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)和社會效應(yīng)。

 

參考文獻(xiàn)：

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[2]楊在成.管道式燃燒器[J].余熱鍋爐，2000，(1).

[3]Jason Makansi. Combined-cycle power plants[J]. Power-1990,(6).

 

 

關(guān)鍵詞：環(huán)冷機(jī) 燒結(jié)余熱 補(bǔ)燃 發(fā)電