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礦熱爐余熱利用技術(shù) 目前，在我國電廠的能源結(jié)構(gòu)中，燃煤電廠的發(fā)電量占全國總發(fā)電量的80%以上，即使到2020年，燃煤發(fā)電廠的發(fā)電量仍將在70%以上。煤燃燒排放的SO2 和NOx以及粉塵仍是大氣主要污染源。努力提高能源利用率，盡可能減少煤炭消耗，減少溫室氣體和SO2的排放，仍然是環(huán)境保護(hù)的主要任務(wù)。為此，節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境是我國實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分，這已成為我國的一項(xiàng)基本國策。建設(shè)熱電廠，實(shí)現(xiàn)熱電聯(lián)產(chǎn)、熱電冷聯(lián)供是節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境、提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的有效途徑。也是我國實(shí)施節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的必然選擇。 開展資源綜合利用是我國的一項(xiàng)長期的重大技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策，也是我國國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展中的一項(xiàng)長遠(yuǎn)戰(zhàn)略方針，對(duì)于節(jié)約資源、改善環(huán)境狀況、提高經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)現(xiàn)資源的優(yōu)化配置和可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義。礦熱爐生產(chǎn)過程中一方面有大量的中、低品位的余熱被排放掉，另一方面又消耗大量的電能。為了將中、低品位余熱轉(zhuǎn)換為電能并回收用于礦熱爐生產(chǎn)，從而進(jìn)一步降低礦熱爐生產(chǎn)能耗、節(jié)約能源，對(duì)于礦熱爐生產(chǎn)企業(yè)，可以大幅減少向社會(huì)發(fā)電廠的購電量。同時(shí)可避免礦熱爐廢氣余熱直接排入大氣造成的熱島現(xiàn)象，又由于減少了社會(huì)發(fā)電廠或礦熱爐生產(chǎn)企業(yè)燃燒燃料的自備電廠的燃料消耗，可減少二氧化碳等燃燒廢物的排放而有利于保護(hù)環(huán)境。 國內(nèi)純低溫余熱發(fā)電技術(shù)從60年代末期即開始研制，到70年代中期，無論是熱力系統(tǒng)還是裝備都已進(jìn)入實(shí)用階段。此項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用到80年代初期達(dá)到了高潮，尤其是日本，此項(xiàng)技術(shù)較為成熟，該技術(shù)在水泥行業(yè)以及鋼鐵行業(yè)得到了大量的推廣和應(yīng)用。目前設(shè)備基本上實(shí)習(xí)了國產(chǎn)化。我國已有幾十年回收工業(yè)高溫廢氣顯熱的余熱鍋爐的經(jīng)驗(yàn)，低品位汽輪發(fā)電機(jī)組在我國成功運(yùn)行亦不少見，所以冶金行業(yè)余熱利用技術(shù)在技術(shù)上是完全可行的。 利用冶金行業(yè)礦熱爐生產(chǎn)過程中的余熱建設(shè)電站后，汽輪發(fā)電機(jī)組所發(fā)出的電將回用于礦熱爐生產(chǎn)，這套系統(tǒng)在回收礦熱爐生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的大量余熱的同時(shí)，又減少了礦熱爐對(duì)環(huán)境的熱污染以及粉塵污染，這將給企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益。這套系統(tǒng)是一個(gè)典型的循環(huán)經(jīng)濟(jì)范例。礦熱爐余熱發(fā)電項(xiàng)目是近年國家重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)振興和技術(shù)改造中央投資年度工作重點(diǎn)，符合國家產(chǎn)業(yè)政策。 在“十三五”規(guī)劃期間，國家將加大對(duì)高能耗、低產(chǎn)能的部分生產(chǎn)線或企業(yè)實(shí)行關(guān)停淘汰及產(chǎn)業(yè)升級(jí)。在2017年之內(nèi)全國大部分地方單爐裝機(jī)容量在12500KVA以下的電爐全部淘汰。隨著部分生產(chǎn)線或企業(yè)的不斷關(guān)停，勢(shì)必會(huì)有更多較大規(guī)模的新建項(xiàng)目。政府對(duì)于新上項(xiàng)目在環(huán)保、節(jié)能方面將實(shí)行嚴(yán)格審批，要求新上項(xiàng)目必須配套上余熱利用項(xiàng)目，否則不準(zhǔn)生產(chǎn)。國家的這一強(qiáng)制性政策，將會(huì)促使高能耗企業(yè)通過余熱利用等措施實(shí)施節(jié)能技術(shù)改造，以降低單位生產(chǎn)能耗。 礦熱爐生產(chǎn)屬于高耗能、高污染的冶金生產(chǎn)。礦熱爐根據(jù)其冶煉工藝和設(shè)備的密封程度來分，一般分為四種爐型，第一種為全封閉型；第二種為矮煙罩半封閉型；第三種是高煙罩敞開型（淘汰型），第四種為高煙罩半封閉型。高煙罩半封閉型工業(yè)硅電爐是國家廣泛推廣的爐型首選。隨著生產(chǎn)技術(shù)的不斷提高，礦熱爐在生產(chǎn)時(shí)產(chǎn)生的大量高溫?zé)煔�，�?jīng)過除塵凈化，粉塵被回收再利用，而煙氣帶走的熱能相當(dāng)于輸入礦熱爐全部熱能的30%～40%，溫度可達(dá)到450℃～700℃，不但浪費(fèi)了大量能源，而且對(duì)周圍環(huán)境也會(huì)造成污染。礦熱爐還原反應(yīng)主要原料為礦石與還原劑。原料入爐后在熔池高溫條件下生成高溫含塵可燃?xì)怏w。其透過料層逸散于料層表面，當(dāng)接觸空氣時(shí)其中的可燃?xì)怏w燃燒形成高溫含塵煙氣。 電爐在正常生產(chǎn)時(shí)排煙口溫度達(dá)到500℃左右，除塵設(shè)備進(jìn)口處煙氣溫度也很高。在翻渣時(shí)溫度升高，可達(dá)500℃～700℃，除塵器內(nèi)部煙氣溫度會(huì)更高，除塵布袋在高溫狀態(tài)下運(yùn)行，使用壽命短、容易損壞，更換頻繁，增加公司維護(hù)成本；如果上余熱發(fā)電項(xiàng)目后則可把煙氣溫度降到150℃左右。 正常生產(chǎn)過程中，把礦料燃燒時(shí)產(chǎn)生的煙氣熱能充分利用來發(fā)電，利用余熱發(fā)出的電可以彌補(bǔ)生產(chǎn)用電的需求，提高能源的利用率，降低公司生產(chǎn)成本，可取得良好的節(jié)能效益。余熱發(fā)電系統(tǒng)中的余熱鍋爐吸收電爐礦料燃燒時(shí)排出的煙氣熱能，高溫?zé)煔馔ㄟ^余熱鍋爐后再到除塵器，這時(shí)煙氣溫度會(huì)降低，有利于保護(hù)除塵系統(tǒng)的除塵布袋、機(jī)械設(shè)備及電器設(shè)備，提高除塵設(shè)備的利用率，降低設(shè)備事故率，從而達(dá)到高效高產(chǎn)的目的。 礦熱爐余熱鍋爐的發(fā)電量是礦熱爐耗電量的8%～12%，設(shè)備投資回報(bào)期2～3年。 礦熱爐煙氣余熱發(fā)電熱力系統(tǒng)工作原理：余熱發(fā)電系統(tǒng)的熱力系統(tǒng)與火力發(fā)電系統(tǒng)相同，主要工作原理為：利用余熱鍋爐回收煙氣余熱，將鍋爐給水加熱生產(chǎn)過熱蒸汽，過熱蒸汽送到汽輪機(jī)中膨脹做功，將熱能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，進(jìn)而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，實(shí)現(xiàn)熱能→機(jī)械能→電能的轉(zhuǎn)換。做過功的蒸汽（乏汽）從汽輪機(jī)排出，經(jīng)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)冷卻后形成冷凝水，冷凝水及補(bǔ)充水混合在一起作為鍋爐的給水，經(jīng)給水泵在送回到鍋爐中，這樣就完成了一個(gè)熱力過程。
余熱發(fā)電系統(tǒng)主機(jī)包括余熱鍋爐及冷凝式汽輪發(fā)電機(jī)組，礦熱爐的高溫?zé)煔馔ㄟ^煙風(fēng)管道進(jìn)入余熱鍋爐，產(chǎn)生的過熱蒸汽全部進(jìn)入汽輪機(jī)推動(dòng)發(fā)電機(jī)組。余熱發(fā)電系統(tǒng)的熱力系統(tǒng)由余熱鍋爐及相應(yīng)的輔機(jī)、除氧器、給水泵等設(shè)備組成。余熱鍋爐產(chǎn)生的過熱蒸汽通過蒸汽母管匯總在一起后進(jìn)入汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組發(fā)電。過熱蒸汽經(jīng)隔離閥、主汽閥、調(diào)節(jié)閥進(jìn)入汽輪機(jī)膨脹做功后，排至凝汽器，乏汽在凝汽器中凝結(jié)成水，在由凝結(jié)水泵送往除氧器作余熱鍋爐給水循環(huán)使用。循環(huán)冷卻水泵將水池中冷卻水打入凝汽器對(duì)汽輪機(jī)排汽（乏汽）進(jìn)行冷卻，然后再排往機(jī)械通風(fēng)冷卻塔進(jìn)行冷卻，經(jīng)過冷卻的水回到水池作為凝汽器冷卻介質(zhì)循環(huán)利用。發(fā)電機(jī)冷卻介質(zhì)為空氣，冷卻方式為閉式循環(huán)通風(fēng)冷卻。 每臺(tái)余熱鍋爐是由出口煙箱、過熱器段、蒸發(fā)器段、省煤器段、進(jìn)口煙箱、汽包等六部分組成，待運(yùn)往工地后才總成一體。 省煤器段：主要由構(gòu)架、盤管組、進(jìn)出口聯(lián)箱及其附件組成。省煤器段主要用來回收廢棄的低位能量，提高給水溫度。除氧器的給水進(jìn)入省煤器段的進(jìn)口聯(lián)箱。 蒸發(fā)器段：主要由構(gòu)架、盤管組、進(jìn)出口聯(lián)箱及其附件組成，是余熱鍋爐主要的熱交換器段。工質(zhì)在此段吸熱后產(chǎn)生相變，由液相變?yōu)槠汗蚕�，�?jīng)汽包后向外界提供高質(zhì)量的飽和蒸汽。 過熱器段：主要由構(gòu)架、盤管組、進(jìn)出口聯(lián)箱及其附件組成，是余熱鍋爐產(chǎn)生過熱蒸汽主要的熱交換器段。飽和蒸汽在此段吸熱后產(chǎn)生過熱蒸汽，供給汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電。 進(jìn)口煙箱：余熱鍋爐的進(jìn)口煙箱是由鋼板焊制而成。進(jìn)口端法蘭與礦熱爐排氣管道相配。礦熱爐排氣通過上煙箱不改變流向，使排氣均勻的流經(jīng)余熱鍋爐盤管組。上煙箱的外露表面均附有絕熱材料巖棉和鍍鋅薄鋼板來減少排氣的熱損失。 煙氣系統(tǒng)：煙氣→余熱鍋爐進(jìn)口煙箱→煙氣沖刷→過熱器→蒸發(fā)器→省煤器→余熱鍋爐出口煙箱。 水系統(tǒng)：除氧器→給水泵→省煤器→汽包→下降管→蒸發(fā)器→汽水混合物（上升管）→汽包→飽和蒸汽→過熱器→過熱蒸汽。 余熱鍋爐熱源來自電爐排出的煙氣，鍋爐為負(fù)壓運(yùn)行，要求密封性好。礦熱爐余熱鍋爐有如下優(yōu)勢(shì)： （1）工作安全可靠。蒸發(fā)受熱面按最大煙氣參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，留有富余量以保證適應(yīng)煙氣參數(shù)波動(dòng)的影響，采用合理結(jié)構(gòu)確保水循環(huán)安全。 （2）重量輕、尺寸小。 （3）余熱鍋爐水容量小，啟動(dòng)速度快，機(jī)動(dòng)性強(qiáng)。。 （4）余熱鍋爐只設(shè)置補(bǔ)水泵，沒有燃燒設(shè)備，因此設(shè)備工作可靠，運(yùn)行成本低，運(yùn)行費(fèi)用低。 （5）模塊化構(gòu)架結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造簡(jiǎn)易，安裝方便。 （6）爐墻采用金屬護(hù)板；人孔、穿墻管（集箱）、護(hù)板接縫處全密封設(shè)計(jì)，確保鍋爐不漏風(fēng)。 （7）選取合適的煙速，只要保證一定的煙氣流速可以有效的解決鍋爐受熱面的積灰問題。
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