文 _ 馬賽 趙建波 北京中冶設(shè)備研究設(shè)計(jì)總院有限公司

利用焚燒爐余熱發(fā)電實(shí)例分析

文 _ 馬賽 趙建波 北京中冶設(shè)備研究設(shè)計(jì)總院有限公司

“十二五”期間，化工企業(yè)面臨節(jié)能減排任務(wù)更加艱巨，法律法規(guī)要求更加嚴(yán)格，企業(yè)生產(chǎn)的環(huán)保成本將進(jìn)一步加大，生產(chǎn)低碳化趨勢(shì)不可逆轉(zhuǎn)。如何挖掘節(jié)能潛力、降低能耗和產(chǎn)品成本、取得較好的經(jīng)濟(jì)效益，已成為各化工企業(yè)的當(dāng)務(wù)之急。

為此，某化工企業(yè)把節(jié)能減排作為調(diào)整優(yōu)化結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)變生產(chǎn)發(fā)展方式的突破口，大力采用節(jié)能減排先進(jìn)工藝技術(shù)和節(jié)能措施，用以降低生產(chǎn)成本，節(jié)約能源和保護(hù)環(huán)境，增強(qiáng)企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，為企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展注入新的活力，使企業(yè)的發(fā)展建立在節(jié)約能源和保護(hù)環(huán)境的基礎(chǔ)上，真正實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)和可持續(xù)發(fā)展。

1 焚燒爐余熱發(fā)電技術(shù)簡(jiǎn)介

焚燒爐余熱發(fā)電技術(shù)主要利用焚燒爐煙氣的熱量使余熱鍋爐產(chǎn)生蒸汽，通過(guò)對(duì)蒸汽參數(shù)進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化，利用蒸汽帶動(dòng)蒸汽輪機(jī)發(fā)電。此項(xiàng)技術(shù)不但有效利用了焚燒爐余熱，避免了能源浪費(fèi)，為企業(yè)創(chuàng)造了較好的經(jīng)濟(jì)效益，且在此過(guò)程中不產(chǎn)生額外的廢氣、廢渣、粉塵和其他有害氣體，是節(jié)能環(huán)保新技術(shù)。

2 余熱資源現(xiàn)狀及利用方案

目前，某化工企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中焚燒爐產(chǎn)生的高溫?zé)煔猓饕闆r如表1。

表1 焚燒爐煙氣情況表

根據(jù)該企業(yè)焚燒爐煙氣情況表，增上余熱鍋爐及發(fā)電裝置進(jìn)行發(fā)電，裝機(jī)方案見圖1。

圖1 裝機(jī)方案

本工程通過(guò)利用該企業(yè)焚燒爐煙氣余熱進(jìn)行發(fā)電，降低了生產(chǎn)成本、使企業(yè)環(huán)境也得到了改善，工程建成后年發(fā)電量為1719×104kWh，年供電量為1512.72×104kWh，每小時(shí)外供電量為2019.96kWh。

3 主要設(shè)備參數(shù)

（1）本工程采用鄭州鍋爐股份有限公司生產(chǎn)的余熱鍋爐，主要設(shè)計(jì)參數(shù)如表2。

表2 余熱鍋爐（Q33/1000-14-3.82/450）主要技術(shù)數(shù)據(jù)

（2）本工程采用淄博桑特動(dòng)力設(shè)備股有限公司生產(chǎn)的3MW凝汽式汽輪機(jī)及配套發(fā)電機(jī)，主要技術(shù)數(shù)據(jù)見表3、4。

表3 凝汽式汽輪機(jī)（N3-3.43）主要技術(shù)數(shù)據(jù)

表4 發(fā)電機(jī)（QF-3-2）主要技術(shù)數(shù)據(jù)

4 工藝系統(tǒng)

4.1 煙氣系統(tǒng)

從焚燒爐引出的煙氣經(jīng)閥門，一路直接進(jìn)煙囪放散，以利于檢修；另一路進(jìn)余熱鍋爐，經(jīng)過(guò)過(guò)熱器爐膛，尾部受熱面，接至煙囪放散。

余熱鍋爐的煙氣管道采用架空敷設(shè)的方式，保溫材料采用硅酸鹽棉氈，外包鍍鋅鐵皮。為防止煙氣對(duì)管道沖刷的破壞，在管道的轉(zhuǎn)彎處采取防磨措施。

4.2 汽水系統(tǒng)

鍋爐給水進(jìn)入大氣熱力式除氧器，通過(guò)鍋爐給水泵進(jìn)入余熱鍋爐，經(jīng)廢氣加熱后，產(chǎn)生飽和蒸汽。蒸汽經(jīng)過(guò)過(guò)熱器減溫器后，產(chǎn)生穩(wěn)定的過(guò)熱蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)進(jìn)氣口作功發(fā)電。剩余蒸汽進(jìn)入凝汽器，經(jīng)凝水泵抽出來(lái)，進(jìn)入凝結(jié)水箱，再經(jīng)給水泵進(jìn)入除氧器，實(shí)現(xiàn)一個(gè)完整的熱力循環(huán)。

鍋爐給水包括補(bǔ)充除鹽水及凝結(jié)水，除鹽水由除鹽水站泵入鍋爐房中間水箱，然后送至鍋爐的除氧器除氧。

鍋爐主蒸汽管采用單母管制，主蒸汽由鍋爐集汽集箱電動(dòng)閥引出，經(jīng)蒸汽母管送至汽輪機(jī)。

4.3 軟化水系統(tǒng)

根據(jù)水源資料，綜合鍋爐水質(zhì)和汽機(jī)用汽品質(zhì)要求，本項(xiàng)目采用二級(jí)反滲透化學(xué)水處理系統(tǒng)。其工藝方案流程為：

水源來(lái)水→原水箱→原水泵→多介質(zhì)過(guò)濾器活性碳過(guò)濾器→保安過(guò)濾器→高壓泵→一級(jí)反滲透裝置→高壓泵→二級(jí)反滲透裝置→純水箱→純水泵→用水點(diǎn)。

二級(jí)反滲透化學(xué)水系統(tǒng)設(shè)一套水質(zhì)在線pH 值分析儀，對(duì)化學(xué)水的pH 值進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)，并采用加氨的方法調(diào)節(jié)pH 值，以保證化學(xué)水質(zhì)符合上表水質(zhì)要求。

4.4 循環(huán)冷卻水系統(tǒng)

循環(huán)冷卻水系統(tǒng)工藝流程為：經(jīng)冷卻塔冷卻后的水通過(guò)收集水盤自流至循環(huán)水泵吸水池，經(jīng)循環(huán)水泵升壓后通過(guò)壓力管道送至凝汽器、輔機(jī)冷卻器，水?dāng)y帶熱量后再通過(guò)壓力管道送至冷卻塔冷卻，此后進(jìn)行下一次循環(huán)。

循環(huán)水冷卻系統(tǒng)采用帶有機(jī)力通風(fēng)冷卻塔的循環(huán)供水方案，不但能夠節(jié)約用地，還可減少用水量。

5 主廠房布置

主廠房為封閉式，抗震設(shè)防烈度為6度。

1×3MW余熱電站布置為：汽機(jī)房跨度15m、柱距6m、總長(zhǎng)度18m。汽機(jī)主廠單層布置。頂部為鋼屋架、鋼檁條、鋼支撐。屋頂部設(shè)有自然通風(fēng)機(jī)和采光板，用以滿足通風(fēng)采光要求。屋架下弦標(biāo)高為9.50m。屋架下設(shè)10/3t橋式起重機(jī)一臺(tái)，軌頂標(biāo)高為8.00m。輔助跨跨度6m，總長(zhǎng)度18m。單層布置：分別為0.00m層布置機(jī)爐高、低壓配電間、主控制室。操作間地面均做防靜電地板。

6 結(jié) 論

該化工企業(yè)焚燒爐余熱發(fā)電工程主要利用焚燒爐煙氣余熱，通過(guò)合理配置進(jìn)行發(fā)電，有效節(jié)約了能源。整個(gè)工程投資造價(jià)較低，投資回收期較短，可使企業(yè)取得良好的經(jīng)濟(jì)效益，還能有效降低企業(yè)用電所產(chǎn)生的高額費(fèi)用。同時(shí)焚燒爐余熱發(fā)電工程又屬于環(huán)保型項(xiàng)目，無(wú)二次污染，具有良好的環(huán)境效益。