戚家迎 黃國平

摘要：罐式煅燒爐煙氣的余熱回收利用在國內是比較成熟的技術。根據我公司現場標定的數據以及南網電力、某有限公司提供的相關資料：總煙氣量約96670Nm3/h，煙氣溫度約850-950℃。根據熱平衡計算，以及熱電結合、以熱定電的原則，本設計采用凝汽式汽輪發(fā)電機組。以煙溫900℃為設計基準，罐式爐余熱鍋爐可以產生3.82MPa、450℃過熱蒸汽39.13t/h，扣除汽水損失，進入汽輪機過熱蒸汽參數為3.43MPa、435℃，37.96t/h，汽輪發(fā)電機組計算發(fā)電8068kW，考慮罐式煅燒爐產量、煙氣量及其溫度的波動情況，汽輪發(fā)電機組裝機容量定為9000kW。

關鍵詞：罐式煅燒爐；余熱發(fā)電；設計與應用

一、工程概況

本工程為利用公司6個罐式煅燒爐車間余熱建設的一座9000kW中溫中壓余熱發(fā)電站，就工程本身而言，不消耗能源，是一個具有利廢（充分利用廢氣余熱）、環(huán)保（大量減排CO2）、節(jié)能（進一步降低碳素廠生產電耗）三重效果的項目。

二、工程設計原則

（1）本工程為碳素罐式煅燒爐配套余熱發(fā)電工程，汽輪發(fā)電機組裝機容量定為9000kW；（2）鍋爐島布置五臺中溫中壓余熱鍋爐，汽輪發(fā)電機島按照一臺機組考慮；（3）配置1臺大氣式熱力除氧器，1臺低壓加熱器，1臺高壓加熱器；（4）鍋爐補給水采用除鹽水，采用反滲透+混床+加氨工藝；（5）設備冷卻水采用循環(huán)水，循環(huán)水采用機力冷卻塔進行冷卻，鋼混結構，并配置循環(huán)水旁濾裝置；（6）轉動設備冷卻水、循環(huán)水補水采用工業(yè)水，與廠區(qū)內原有工業(yè)水系統(tǒng)連接；（7）熱工控制部分采用分散控制系統(tǒng)；（8）繼電保護裝置采用微機型，本工程設立獨立的直流電源，容量只考慮本工程直流容量。

三、余熱發(fā)電系統(tǒng)方案

碳素罐式煅燒爐余熱發(fā)電的熱力系統(tǒng)主要由余熱鍋爐和汽輪機汽水系統(tǒng)組成，汽輪機、鍋爐本體的熱力系統(tǒng)隨設備整體采購。

1余熱鍋爐。（1）鍋爐總體布置。鍋爐為立式、露天布置，整體結構為“∏”型，由一個上部連接煙道把鍋爐前部膜式水冷包墻和尾部受熱面連成“∏”型結構。（2）煙氣系統(tǒng)。煙氣→進入鍋爐膜式壁→從上往下分別沖刷高溫過熱器→減溫器→低溫過熱器蒸發(fā)器→省煤器。（3）水系統(tǒng)。給水→省煤器→鍋筒→下降管→膜式壁下集箱、蒸發(fā)器進口集箱→膜式壁、蒸發(fā)器→上集箱和引出管→鍋筒→分離出飽和蒸汽→低溫過熱器→噴水減溫器→高溫過熱器→集汽集箱。

鍋爐蒸發(fā)系統(tǒng)為自然循環(huán)。

2汽水循環(huán)系統(tǒng)

汽水循環(huán)系統(tǒng)主要由余熱鍋爐（汽水系統(tǒng)）和汽輪機以及輔助設備和管道組成。設置給水回熱系統(tǒng)，采用大氣式熱力除氧器。

（1）主蒸汽系統(tǒng)。來自余熱鍋爐的新蒸汽送到主廠房分汽缸，經隔離閥至主汽門，再經調節(jié)閥進入汽輪機作功，做完工后的乏汽進入凝汽器凝結為水，經凝結水泵、低壓加熱器、除氧器、給水泵以及高壓加熱器送回鍋爐。（2）軸封系統(tǒng)。為了減少汽輪機汽缸兩端軸封處的漏氣損失，在軸伸出氣缸的部位均裝有軸封，分別由前汽封、后汽封和隔板汽封，汽封均采用高低齒型迷宮式。 （3）疏水系統(tǒng)。在汽輪機啟動、停機或低負荷運行時，要把主蒸汽管道及其分支管道、閥門等部件中集聚的凝結水迅速地排走，否則進入汽輪機通流部分，將會引起水擊，另外會引起其它用汽設備和管道發(fā)生故障。（4）凝結水系統(tǒng)。凝汽器熱井中的凝結水，由凝結水泵經抽氣器、軸封加熱器、低壓加熱器送至熱力除氧器。

汽輪機啟動和低負荷運行時，為了保證有足夠的凝結水量通過軸封加熱器中的冷卻器，并維持熱井水位，在軸封加熱器后的主凝結水管道上裝設了一根再循環(huán)管，使一部分凝結水可以在凝汽器及軸封加熱器之間循環(huán)，再循環(huán)水量的多少由再循環(huán)管道上的閥門來控制。（5）真空系統(tǒng)。汽輪機運行需要維持一定的真空，必須抽出凝汽器、凝結水泵等中的空氣，它們之間均用管道相互聯通，然后與射水抽氣器連在一起，組成一個真空抽氣系統(tǒng)。 （6）循環(huán)水系統(tǒng)。凝汽器、冷油器以及發(fā)電機的空氣冷卻器必須不斷地通過冷卻水，以保證機組的正常工作，冷卻水管道、循環(huán)水泵、補充用的工業(yè)水管道及冷卻循環(huán)水的冷卻設備總稱為循環(huán)水系統(tǒng)。①循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。循環(huán)冷卻水系統(tǒng)為凝汽器、冷油器以及發(fā)電機的空氣冷卻器提供冷卻水，采用機力通風冷卻塔循環(huán)系統(tǒng)，其補充水來自廠區(qū)工業(yè)水。②工業(yè)水系統(tǒng)。工業(yè)水由總廠管道過來，做為循環(huán)冷卻系統(tǒng)補充水和工業(yè)設備冷卻水。（7）給水回熱系統(tǒng)。汽輪機有3級抽汽，分別供給高壓加熱器、熱力除氧器和低壓加熱器。1級抽汽作為高壓加熱器的加熱汽源，2級抽汽作為除氧器的加熱汽源，3級抽汽作為低壓加熱器的加熱汽源。

3余熱鍋爐與碳素罐式煅燒爐的銜接

碳素罐式煅燒爐的煙氣溫度為850-950℃，經高溫煙管送入余熱鍋爐，依次經過膜式壁、高溫過熱器、減溫器、低溫過熱器、蒸發(fā)器以及省煤器，余熱鍋爐產生主蒸汽，煙氣溫度降到180-200℃后，由引風機送入煙囪排入大氣。

4主要技術經濟指標

（1）裝機容量：9000kW；（2）計算平均發(fā)電功率：8068kW； （3）年運行時間（h）：8000；（4）年發(fā)電量（104kWh）：6454.4； （5）自用電率（%）：10；（6）年供電量（104kWh）：5808.96.

5系統(tǒng)流程

在碳素廠罐式煅燒爐的煙道出口處將廢氣經余熱鍋爐吸熱后降溫至201℃左右，由風機送至原生產線煙囪。

6車間布置

（1）汽機房

汽機房采用鋼筋混凝土結構?？傞L度24m，汽機房跨度為18m，電控樓跨度8m。

±0.000m層布置有凝結水泵、冷油器、油泵、疏水箱、疏水泵、事故油箱、射水箱、射水泵、給水泵等。

7m層布置熱力除氧器。

（2）余熱鍋爐（5臺）

各車間布置余熱鍋爐均就地布置于各車間附近空地上。

（3）化水間、循環(huán)水泵房和冷卻塔

化水間單獨布置，內有一級反滲透裝置、除鹽水泵等設備，清水箱、除鹽水箱等布置在室外；循環(huán)水泵房暫擬采用半地下式布置方式，內有循環(huán)水泵等設備，布置在汽機房附近。

四、能耗狀況和能耗指標分析

本項目配套建設9MW裝機容量的余熱發(fā)電系統(tǒng)，平均發(fā)電功率8068kW計算，年發(fā)電量達到6454.4×104kWh，扣除自用電后年供電量達到5808.96×104kWh，經濟效益方面分析，3～4年便可回收全部投資；環(huán)境效益方面分析，按2011年全國火電機組的平均供電煤耗為333g/kWh標準煤計算，年節(jié)約標準煤19343.8t，每年減少CO2排放量48359.5t。

參考文獻：

[1]《環(huán)境空氣質量標準》（GB3095—1996） .

[2]《鍋爐大氣污染物排放標準》（GB13271—2001） .

[3]《工業(yè)企業(yè)廠界噪聲標準》（GB12348—1990） .

[4]《城市區(qū)域環(huán)境噪聲標準》（GB3096—1993） .

[5]《污水綜合排放標準》（GB8978—1996） .

[6]《地表水環(huán)境質量標準》（GB3838—2002） .

（作者單位：南京凱盛開能環(huán)保能源有限公司）