烧结机机尾烟气余热发电研究

　　【摘要】利用烧结机机尾烟气进行余热发电，不仅可以减少企业能耗，降低成本，还具有极大的社会环保效益。本文首先分析了烧结机机尾烟气余热发电的系统设计，然后就余热发电中存在的瓶颈、技术原则和特点进行了阐述，最后验证了其技术经济性。烧结机机尾烟气余热发电系统设计中，需要注意将烧结机控制系统和余热锅炉分开，灵活采用电动蝶阀，采用耐酸腐蚀的电除尘器，防止其结露现象。经过验证余热发电系统具有较好的社会和经济效益，可以进行推广。
　　【关键词】烧结机机尾余热发电烟气除尘器
　　钢铁行业是能源和材料密集型行业，消耗的原料和能源巨大，同时产生的污染物也很多，据统计，投入的材料只有一半左右成为钢铁，而另一半大多以废气、固体废弃物以及副产品形式存在[1-2]。随着工业时代的打来，钢铁能源消费占全国能源消费的比之大约为12%-15%，而单位能耗值则是整个工业领域的三倍以上。由此可见如何减少能耗、实现节能减排是关乎社会可持续发展的关键因素，故而如何挖掘潜在的能源、降低能耗和成本、提高经济效益已经成为钢铁企业普遍关注的课题。
　　1烧结机机尾烟气余热发电可行性
　　在烧结过程中，有很多中低品阶的余热被直接排放，这样不仅造成余热浪费，而且还消耗了大量电能[3]。回收中品阶的余热进行烧结生产利用，可以进一步降低能耗。烧结环冷机余热发电技术是近些年来被广泛关注的余热发电技术，利用烧结机机尾烟气进行余热发电已经具备成熟的条件，但是却因为一些原因而没有推广，本文结合工作实践，对烧结机机尾烟气余热发电技术进行了相关探讨。
　　2烧结机机尾烟气余热发电系统设计
　　2.1传统余热发电系统设计
　　传统发电系统设计中，烟气的流通过程为：首先通过烧结机机尾的高温风箱（设备电动蝶阀）进入除尘器进行除尘处理，然后导入余热锅炉进行热量交换。温度达到145摄氏度的烟气经由引风机送进主抽电除尘器的入口烟道母管，再经过除尘器和抽风机处理之后便可以排入大气。要注意到的是，余热锅炉和电动蝶阀只能启动一个，当余热锅炉存在故障的时候，由电动蝶阀将烟气送到除尘器和主抽风机，排入大气，以保证烧结机的正常运行。
　　这种方案中烟气经过余热锅炉进行主抽除尘器入口烟道，而在这个过程中需要对余热锅炉的烟气量、除尘器和主抽风机接纳引风机烟气过程中的烟道母管壁压力、烟气流量进行严格监控，否则烧结机将不能正常运行。所以可以看到这种方案在实际操作中具有一定的繁琐性和难度。
　　2.2改进余热发电系统设计
　　改进后的方案是在烧结机机尾烟气经过余热锅炉进行热量交换之后，排出的145摄氏度气体将会在通过一台除尘器之后，经由引风机、烟囱排入大气。和前一种方案一样，电动蝶阀会在余热锅炉存在故障的时候进行功能代替，保证烧结机顺利运行[4]。
　　该系统实现了烧结机控制系统和余热锅炉系统的独立运行，两个系统严格区分，工作机制互不干扰。余热锅炉排出的热烟气不再经过主抽电除尘器的烟道母管，所以入口烟道的温度会比传统方案低一些，但是需要认识到的是，其成本投资也会高一些。
　　3烧结机机尾烟气余热发电技术发展瓶颈及主要技术特点
　　3.1发电瓶颈
　　因为主抽除尘器多为电除尘器，所以露点问题是烧结机机尾烟气余热发电技术发展的瓶颈[5]。如果在系统运行过程中，烟气的温度低于电除尘器的露点，那么其就可能产生结露现象。而因为烟气中含有大量的二氧化硫，所以凝结的液体大多为酸腐蚀性强的硫酸容易，这对于机器设备来说显然不利。具体来说，可能引发绝缘管道的通电现象、管道粉尘粘结现象、气流分布不均、电极和壳体腐蚀等，会影响除尘器的使用效率和寿命，影响烧结机系统运行。所以为了保证烧结机工作性能，应尽量选择耐酸腐蚀材质的电除尘器。
　　3.2烧结机机尾烟气余热发电主要技术原则和特点
　　所有的技术原则和特点主要是为了确保发电系统的正常运行。单压汽水系统可以尽可能让烧结机机尾烟气通过高温风箱的时候产生带有热蒸汽的余热烟气，调节合理的排烟温度，避免出现露点而影响系统性能。可以大大提高烟气回收效率，并降低主抽除尘器和引风机的运行负荷。废气旁路系统其实和电动蝶阀的性能一样，都是为了确保余热锅炉出现故障的时候，烧结机仍然能够顺利运行。换热管束防磨损技术可以延长余热锅炉的使用寿命，提高烟气热量交换效率，在进行设计的时候要确保材质合适、容量足够，并且能够在烧结工艺满载运行的时候稳定运行。还有就是一般的烧结机机尾烟气余热发电系统中都不设加压风机。
　　4经济技术分析
　　对某钢铁企业的烧结机机尾烟气进行余热发电分析，具体参数为：烟气量2.88×105立方米/时，温度405摄氏度；余热锅炉高压段2兆帕，过热蒸汽量28吨/时，温度360摄氏度；余热锅炉低压段0.4兆帕，过热蒸汽量17吨/时（除氧器用6吨/时，其余用于发电），温度200摄氏度；烟气排放温度145摄氏度。经过验算可以发现，设计机组年发电量大约为6000千瓦时，每年节约煤17950吨，每年可减少二氧化碳排放量大约46670吨，按照0.54元/千瓦时计算，实现经济效益达2730万元，具有非常明显的社会和经济效益。