豎爐余熱發電新進展

隨著近幾年我國鋼鐵工業的飛速發展，我國環境以及資源都受到了極大的考驗。鋼鐵工業是我國的耗能大戶，能源年消費量超過了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％。鋼鐵產品的競爭也日趨激烈，如何進行低成本生產、實現節能降耗、清潔生產成為廣大鋼鐵企業必須面臨的問題。解決這些問題，關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，國內鋼鐵企業對鐵前系統的煉焦、高爐煉鐵都采取了余熱發電措施（如干熄焦發電、高爐煤氣發電、高爐爐頂壓差發電等）以提高余熱利用率；而能耗大戶－燒結球團工藝，其余熱利用還僅限于做助燃風或干燥、預熱等方面，熱利用率不足50％，以豎爐生產為例，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不成熟，為了維持連續性生產，很多廠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，還會造成廠區二次污染。出現這種情況，原因一方面是國內外燒結球團余熱發電技術尚不太成熟，另一方面是為了達到冷卻目的，冷卻風機的風量大，排出的熱廢氣溫度相對不高（大部分低于600℃），而且尚無集中的廢熱回收裝置，因此余熱利用率不太理想。
    2001年，武漢科技大學團礦專 家彭志堅教授經多年研究，發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年已批準為國家專利，專利號分別為ZL00266289.6和ZL00266190.X。2006年，濟鋼股份球團廠首次將PT-I型球團礦爐外冷卻器專利技術應用于1號豎爐。該二次冷卻器不僅可實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，與發電裝置對接，實現豎爐余熱發電。該豎爐球團冷卻－發電裝置的應用，將會對我國豎爐的余熱利用狀況產生歷史性變革。
    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，如單進式低參數汽輪機。其進氣參數為1.2～2.0MPa，280～300℃。其缺點是余熱利用率不高，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電系統。二、采用二級低溫余熱補燃發電系統。廢氣溫度由320～350℃提高到550～650℃后，熱綜合利用率高，發電能力大，但該技術適用于煤矸石等劣質煤或其它廉價燃料豐富的地區。三、采用純低溫發電系統。該發電系統可充分利用416～120℃的熱廢氣，熱利用率效果好，發電效率高（參考馬鋼燒結余熱發電項目）。
    熱廢氣所攜帶的29.68 GJ/h能量，如用余壓鍋爐全部回收，可產飽和蒸汽約14t/h，參照裝機方案（見表3），可選用額定功率為3000KW的汽輪機進行發電