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新余钢铁石灰回转窑余热发电

一、项目情况简介

新余钢铁石灰生产车间有二条年产20万吨活性石灰的回转窑。每条回转窑的窑尾烟气经除尘处理后,直接排放。另有一部分的转炉饱和蒸汽可以利用,为了将这部分余热利用,本方案设计了烟气余热锅炉、汽轮发电机组及主厂房、水处理、循环冷却水、石灰收集回收等系统。
本电站工程包括:主厂房(包括汽轮发电机房、主控配电楼、化学水处理)、循环水泵站及冷却塔、窑尾余热锅炉、石灰收集回收等生产车间。
根据2*600t/d石灰生产线的布置及发电工艺流程,汽轮机房、主控配电楼、化学水处理车间组成的发电主厂房,布置在石灰回转窑附近的位置上,电站冷却塔及循环水泵站布置在主厂房的旁边;窑尾余热锅炉布置在石灰回转窑烧成窑尾的附近。
本项目利用新余钢铁股份有限公司2×(Φ4×60m)石灰窑废气余热、外供10—25t/h的转炉饱和蒸汽(温度:180℃、压力1.3 MPa)资源及场地布置等条件,通过设置余热锅炉产生的低压过热蒸汽余热资源,建设一套7.5MW余热电站,是典型资源综合利用的节能工程。余热电站生产的电能以并网不上网的原则,接入石灰厂区高压配电柜。

       

二、装机方案

根据石灰窑目前生产工艺情况,在不影响石灰窑正常生产情况下,通过预热器末端筒管出口排出废气烟道上,开口接三通引出烟气经余热锅炉余热利用,余热锅炉余热利用后排气接入原废气系统,除尘处理后排出大气。
#1、#2石灰窑余热资源,根据甲方提供的余热资料,热力计算如下:
     

表2-1 石灰窑生产线参数表

 








序号

项目名称

单 位

数 值

一线600t/d


二线600t/d


1

锅炉入口废气设计温度

350~400


350~400


2

锅炉入口废气温度范围





3

锅炉入口设计废气量

Nm3/h

90000


90000


4

锅炉入口废气量范围

Nm3/h





5

锅炉入口含尘量

t/h

1.8


1.8

锅炉部分

6

燃料类型


转炉煤气


转炉煤气


7

烟气参数






7.1

N2

%





7.2

O2

%





7.3

H2O

%





7.4

CO2

%





7.5

SO2

%





7.6

NO

ppm





7.7

CO

ppm





7.8

NO2

ppm





7.9

H2

ppm





8

锅炉进口烟气压力

Pa





 

考虑到石灰窑负荷变化和烟气量及温度的波动情况,因此新建余热发电项目汽轮发电机装机容量选择7.5MW(两炉一机)长期最大超发能力为10%,短时可达到15%。
对于发电机容量的选取:从汽轮发电机发电功率公式可以看出:在排汽参数确定的条件下,主蒸汽温度高时,汽轮机进汽焓高,主蒸汽温度低时,汽轮机进汽焓低,而汽轮机的发电功率是汽轮机进汽焓与排汽焓的差值,同时汽轮机的效率也是比较关键的因素。【发电机理论计算输出功率Ne= 汽轮机主进汽量×(汽轮机主汽进汽焓-汽轮机主汽理论绝热排汽焓)×汽轮机内效率×汽轮机机械效率×发电机效率】/3600 。根据本次工程烟气参数特点,余热锅炉合理选取换热差,在保证整套机组经济性合理的前提下,尽可能选取较高的蒸汽参数,可提高汽轮发电机组的内效率。
机组发电功率计算时,充分考虑国内现有装置制造水平以及我们已经投产运行机组的实际状况,合理选取计算时的各项参数,来得到比较合理的切合实际的发电功率。同时选用的汽轮发电机组具有10%的超发能力,可满足一定条件下工艺线的超产需要。
 
三、工艺流程
2*60/d石灰生产线窑尾余热锅炉设置于窑尾,余热锅炉与预热器并列布置,在预热器上部烟风管道设置引风管道,烟风很方便的进入余热锅炉。余热锅炉尾部采用侧出风口,烟风直接回到收尘器前的烟风管道中。余热锅炉沉降下来的粉尘,经氮气输送到成品仓。

新余钢铁石灰回转窑余热发电

         

四、热力系统
余热锅炉的给水由两部分组成,一部分是由汽轮机冷凝泵送来的冷凝水,冷凝水进入除氧器除氧;另一部分是由化学水处理系统输送来的除盐水作为补充水直接进入除氧器。给水由给水泵分送至余热锅炉省煤器。工质在的汽包和蒸发器中进行自然循环加热。产生的饱和蒸汽进入的过热器,余热锅炉产生的过热蒸汽分别在主厂房的分汽缸进行汇合,然后经隔离阀、主汽阀、调节阀进入汽轮机膨胀作功,乏汽排至凝汽器。乏汽在凝汽器中凝结成水,汇入热水井,然后由凝结水泵送往热力除氧器,再经给水泵泵入余热锅炉循环使用。循环冷却水泵将水池中冷却水打入凝汽器后,再排往冷却塔进行冷却,经过冷却的水最后回到水池循环利用。发电机冷却介质为空气,冷却方式为闭式循环通风冷却。

新余钢铁石灰回转窑余热发电

锅炉汽水系统采用自然循环,运行安全可靠。
锅炉采用纯余热无补燃回收技术,对300~550℃温度范围内低温烟气具有较高的回收效率;锅炉无需补燃,实现纯余热回收。
锅炉结构适应石灰窑生产线排出的烟气的工况变化,启停方便。
余热锅炉对密封性要求较高,为了减少锅炉漏风,本锅炉采用轻型、整体式保温方式,炉顶各穿管处及各结合部均采取可靠密封技术,水平烟道及尾部烟道采用保温确保密封,另外各人孔门等也采用特殊的机构保证密封。

       

五、石灰生产工艺系统改造
由于余热锅炉设置于石灰生产最主要的管道上,一旦发生事故(如锅炉爆管、粉尘堵塞等)将影响石灰生产的正常运行。为防止这种情况发生,余热锅炉废气管道及发电系统汽水管道均考虑了应急处理措施。为了避免影响正常的石灰生产,对余热锅炉采取了如下措施:
1)保留原来的废气管道,在该管道上设旁通阀,一旦锅炉发生事故,开启旁通阀使原废气管道畅通,保证灰生产正常进行。
2)发电系统汽水管路考虑了将余热锅炉从发电系统中解列出来的措施。
3)转炉供应过来的饱和蒸汽进入分汽缸,经电动阀门进入锅炉过热器,在转炉蒸汽出现故障的情况下,关闭电动阀门,切得联系,保证石灰窑余热锅炉的正常运行。

     

六、尾气石灰粉尘收集与输送

余热锅炉清灰采用机械振打+超声波清灰的方式,在运行中将烟尘中的粉尘收集起来,在锅炉灰斗处设置星型缷灰阀,出口用刮板输送机将两台锅炉的排灰集中后,再用HD型浓相气力输送发生器直接打入成品石灰仓中。输送气体采用厂内已有的氮气。

       

七、接入系统

根据拟建的余热发电站(装机容量为7.5MW)的具体情况,为确保新建余热电站生产运行及管理的合理与顺畅,拟在新建的余热电站汽轮发电机房一侧新建余热电站站用高低压配电室。
拟建7.5MW余热电站的发电机机端电压为6.3kV,电站6.3kV母线为单母线接线方式。接入新钢石灰厂内高压柜上,高压柜与母排用高压电缆进行连接,从而实现余热电站与系统并网运行,同期并网操作设在电站侧,并且在发电机出口断路器及电站侧发电机联络断路器处设置同期并网点。电站与电力系统并网运行,运行方式为并网电量不上网。

       

八、主要技术经济指标
主要技术经济指标汇总表






序号

技术名称

单位

数值

备注

1

装机容量

MW

7.5


2

平均发电功率

MW

6.1


3

年运转时间

h

8000


4

自用电负荷

kW

400


5

年发电量

104kWh

4900


6

年供电量

104kWh

4600


7

全站劳动定员

20


8

建设工期

10



 

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