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中冶长天:自主研发核心技术 领跑钢铁行业绿色发展
来源:中冶长天 作者:彭杰 发布时间:2020年10月14日 访问量:
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  多年来,中冶长天深耕烧结领域,不断对烧结余热发电技术进行研发与创新,自主研发了烧结余热高效利用技术,实现了烧结余热的高效综合利用,整体技术已达国际先进水平。其中,“烧结环冷机废气的余热利用方法及其装置”荣获中国专利优秀奖,“高效节能环保烧结技术及装备的研发与应用”荣获国家科学技术进步奖二等奖。

  目前中冶长天已陆续设计、建设了30多个烧结余热发电工程,其中独立运营的烧结余热电站10余个。经过近几年的快速发展,已在烧结余热发电领域确立行业领先地位。

  根据生产实际总结归纳常规余热利用技术缺陷

  在钢铁企业中,烧结工序能耗仅次于炼铁工序,占总能耗的9%-12%,节能潜力很大,但烧结工序中有50%左右的热能被烧结烟气和冷却机废气带走。对于烧结余热回收来说,最重要是冷却机余热回收系统和设备的设计。在常规的烧结余热锅炉回收系统中,烧结余热利用技术一般采用机外布置式余热锅炉,即余热锅炉布置于冷却机之外。这种余热锅炉技术,虽已基本解决冷却机废气余热利用问题,但在很多已投产的烧结余热发电项目中,发电机组面临的普遍问题是无法达到设计负荷,厂用电负荷过大,余热利用装置回收效率低。加上缺乏对烧结工艺的深入理解,不能主动通过调整烧结工序细节操作,导致余热烟气温度波动较大,主蒸汽温度过低或不稳定,汽轮发电机组频繁停机解列,严重影响余热利用效率和发电效能。

       根据现实生产情况,中冶长天总结出了常规机外布置余热锅炉技术存在系统稳定性差、烟气温降大、烧结矿高温辐射热未利用三大主要缺陷,同时归纳出了常规余热回收系统存在的锅炉磨损较严重、余热回收系统阻力较大、设备占地面积较大、厂用电率较高、余热锅炉主蒸汽温度较低、余热系统散热率大、余热利用效率低及投资造价较高等缺点。

  自主研发烧结余热利用新技术树立行业领先地位

  通过对常规机外布置余热锅炉技术的研究,查找不足,积极探索,中冶长天成功自主研发了直联炉罩式余热锅炉技术,这一技术是国内外首次采用的先进烧结余热回收系统,并于2012年在江西方大特钢首次应用这一专利技术,克服了原有常规余热回收系统中机外布置余热锅炉的系统稳定性差、烟气温降大、辐射热未利用的三大缺陷,获2016年度全国冶金行业优秀工程总承包二等奖、2017年度全国冶金行业优秀工程设计一等奖。

  相比常规的余热锅炉机外布置方案,直联炉罩式余热锅炉技术具有以下四大显著优势。第一,高参数换热组件及高参数汽包直接布置在冷却机上方,利用冷却机骨架支撑,使高温烟气“零”距离输送,直接进入高参数换热组件,避免了传输过程中的热量损失,高温烟气无温降,并且冷却机上的一部分辐射热也得到利用。第二,系统稳定性好,该技术采用的直联式余热锅炉布置方案显著提高了设备运行的稳定性,确保获得稳定的高温蒸汽以实现高效发电。其中余热锅炉高参数蒸汽温度提高约20至30摄氏度,进一步提高发电效率,降低汽耗率约3%。第三,由于高参数换热组件直接设置在冷却机上方,高温烟气的取风口截面积大,烟气低流速,显著减少了对锅炉、风机和管道的磨损。同时降低了整个热风循环系统的阻力,降低系统厂用电率。第四,由于高温烟气在高参数换热组件内热交换之后温度降低、烟气体积收缩、密度变大,因此输送管道管径减小,管道散热面积得以大幅减少使得散热损失降低;同时,余热锅炉低参数段设备占地面积小,管路布置简单。管道系统的简化也降低了取风管道系统的阻力,相对于机外布置余热锅炉取风管道阻力减少约200帕,循环风机的能耗降低4%以上。

  近几年,该技术在日照钢铁集团、台塑集团、宝武集团、本溪钢铁集团、陕西龙门钢铁集团、邯郸钢铁集团等国内外大型钢铁企业20多个余热发电工程上得到应用,已完全证实其在烧结余热发电系统中的可靠性和先进性。在这个过程中,中冶长天也在不断持续改进优化设计,进一步巩固在钢铁余热余能利用领域的领先地位。

  不懈创新  持续提升余热余能综合利用行业水平

  国内烧结厂现已普遍对环冷机废热进行回收,生产蒸汽进行发电或自用,但对于烧结机大烟道的余热利用一直被众多企业忽视。实际上,大烟道余热热源丰富,回收热量大,对于节能降耗至关重要。

  中冶长天对烧结机大烟道的余热利用进行新的探索和创新,针对烧结机大烟道余热回收所设计的内置式大烟道余热锅炉,采用模块化设计理念,实现了最大限度的能量阶梯回收,既节约能源,又降低了烟道内废气温度和流速,有利于粉尘沉降,对装置及主抽风机具有一定的保护作用。

  武钢集团昆钢烧结余热发电、日照钢铁集团一期和二期两台600平方米烧结机余热发电、山西建龙余热发电等项目均采用了该技术,进一步降低了烧结工序的能耗。

  在昆钢烧结余热发电中还采用了新型球形储罐设备对炼铁厂转炉饱和蒸汽进行蓄热稳压,利用烧结厂富余煤气对其进行过热后作为烧结余热电站的一路主蒸汽进行发电,开始利用烧结厂以外的余热资源,在钢铁行业余热余能的综合利用上实现了新的突破。

  钢铁行业余热余能回收利用率还有很大的提升空间,目前钢铁行业余热利用在条件许可的前提下,正由中温中压向高温高压方面发展,换热设备也在不断创新、优化,如竖式冷却机的研发等。中冶长天将进一步创新余热余能利用技术,挖掘回收潜力,将余热余能利用除满足钢铁冶金企业内部用能外,还可根据余热的品质与市政供热采暖联动互补,更好地满足钢铁行业节能、绿色、低碳发展需求,助推钢铁冶金企业功能转型,为钢铁行业的节能环保事业做出更大贡献。


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