余热回收动力转换的研究与应用资料Word格式.docx

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而且经济效益比发电要高得多。

因为它没有发电机和电动机等中间环节，当然就没有这方面的中间机械的损失。

因此效率就高了，效益就大了。

但也有其自身的缺点，1.汽轮机布置分散，不便于管理；

2. 

旋转设备需要配备辅助动力，增加双出轴电动机，用于汽轮机维护或故障时，及系统刚开始运行时，驱动旋转设备，增加了投资。

余热回收在烧结厂的动力转换

节约资源和保护环境，已经称为当前和今后我国经济社会发展必须面对和解决的重大课题。

节能减排作为一项基本国策将在较长时期内贯穿于我国的经济生活，影响到各行各业。

钢铁行业是高消耗、高污染的“大户”，如何贯彻党中央的指示精神，从源头上解决这些问题，进而推动钢铁行业的大发展，已经成为我们科技型企业迫在眉睫的重要任务。

我国烧结工序能耗在钢铁企业中仅次于炼钢而居第二位，据统计，烧结工序的能耗约占冶金行业总能耗的15%，比国外先进指标高出20%以上，主要原因是余热资源回收与利用水平太低。

在烧结生产中，通过热废气和烟气排放的热量约占烧结总能耗的45%。

高效回收这部分热量并加以充分利用（称为：

余热回收利用），对企业的节能增效、提高能源利用率、降低烧结工序能耗和成本有重大的意义，可以为企业带来十分可观的经济效益，并且可以有效的减少烟气热、粉尘的排放，减少对环境的影响。

所以余热回收利用不只是节能的需要，也是减排的需要，更是改善烧结工艺和提高烧结矿质量的需要，一举多得。

在过去的一年里，回收效率有了很大的提高，每吨烧结矿回收蒸汽量达到100kg，发电达到15千瓦时。

现在国内最高水平，每吨烧结矿回收蒸汽量可以达到150kg，发电最高可以达到20千瓦时。

2.1 

发 

电

2.1.1 

方案一

以450m2烧结机为例，余热锅炉回收环冷机1、2冷却段废气，约可产中压蒸汽60t/h，低压蒸汽30t/h，选用双进汽单缸凝汽式汽轮机，型号BN14.5-1.6/320/0.35，配一台QF-K15-2汽轮发电机。

2.1.1.1 

汽轮发电站

发电主厂房主跨30m（五个柱距）×

16m，运转操作平台在7m平面，辅助平台在+3.5m平面。

副跨30m（五个柱距）×

8m，分三层，1层（±

0.00）布置电气装置，2层（+3.80）为电缆夹层，3层（+7.00）为主控室。

主厂房内设电动双梁桥式起重机（32t/5t）1台，轨顶标高14.5m。

汽轮发电机组辅机布置在主跨±

0.00m平面和辅助平台（+3.5m）。

汽轮机选用双进汽单缸凝汽式汽轮机，型号BN14.5-1.6/320/0.35，配一台QF-K15-2汽轮发电机。

主汽门、高压调节汽阀蒸汽室与汽缸为一体，新蒸汽从主汽门下部直接进入高压调节汽阀蒸汽室，汽缸下部有补汽口，汽缸排汽室通过排汽接管与凝汽器刚性连接。

2.1.1.2主汽水系统

1、补水系统

在蒸汽输送及凝汽过程中，难免造成凝结水损失，为了保证余热锅炉和汽轮发电机的正常安全运行，本工程在主给水管路上设两个补水点，两个补水点分别位于余热锅炉除氧器和汽轮机凝汽器。

2、凝结水系统

凝汽器热井中凝结水通过凝结水泵送至环冷机余热锅炉的凝结水加热器，经初步加热后进入除氧器。

凝结水泵设回流管路，凝结水泵出口水量可以直接回流至凝汽器热井。

设汽封加热器，并在凝结水管路设旁路，凝结水可通过汽封加热器，也可通过旁路绕过汽封加热器。

凝结水管路在环冷机余热锅炉凝结水加热器进出口设旁路，旁路上设温控阀，用于控制凝结水加热器出口水温。

3、余热锅炉汽水系统

凝结水经过凝结水加热器预加热后，至除氧器，除氧后进入除氧水箱。

除氧水箱上预留低压给水接口和中压给水接口。

环冷机余热锅炉低压过热蒸汽：

低压给水泵由除氧水箱低压给水接口取水，接至低压汽包，低压汽包炉水经下降管至低压蒸发器，产生低压饱和蒸汽，经上升管至低压汽包，低压饱和蒸汽经低压汽包顶部管道至低压过热器，过热后，通过外部管道供至汽轮机。

低压给水泵后设给水流量调节阀，并设至除氧水箱的回流系统，用最小流量保护阀来控制回流水量。

锅炉给水泵采用变频电机，用来稳定锅炉压力。

环冷机余热锅炉中压过热蒸汽：

中压给水泵由除氧水箱中压给水接口取水，送至中压省煤器（中压预热器），加热后送至中压汽包，中压汽包炉水经下降管至中压蒸发器，产生中压饱和蒸汽，经上升管至中压汽包，中压饱和蒸汽经中压汽包顶部管道至中压过热器，产生中压过热蒸汽，经喷水减温器至中压过热蒸汽出口集箱，然后经外部管道供至汽轮机。

中压给水泵后设给水流量调节阀，并设至除氧水箱的回流系统，用最小流量保护阀来控制回流水量。

主抽引风余热锅炉低压过热蒸汽：

低压给水泵由除氧水箱低压给水接口取水，接至主抽引风余热锅炉汽包，汽包炉水经下降管至蒸发器，产生低压饱和蒸汽，经上升管至汽包，低压饱和蒸汽经汽包顶部管道至低压过热器，过热后，通过外部管道供至汽轮机。

4、汽轮发电站汽水系统

中压蒸汽进电动隔离门前，中压蒸汽经过电动隔离门至主汽门，调节汽门进汽轮机。

低压蒸汽进电动隔离门后，低压蒸汽至补汽门进汽轮机。

5、疏水系统

汽轮机本体疏水。

管路疏水均进入疏水膨胀箱。

疏水在膨胀箱内扩容后，二次蒸汽至凝汽器顶部，凝结水至凝汽器底部热井。

6、排污系统

锅炉系统排污排至连续及定期排污扩容器，连续排污扩容器二次蒸汽接至除氧器，定期排污扩容器二次蒸汽放空或接入补水箱，紧急放水直接接至排污井。

2.1.1.3 

主要设备技术参数

1、汽轮机

名称型号：

双进汽单缸凝汽式汽轮机

BN14.5-1.6/320/0.35

数 

量：

1台

额定功率：

14.5MW

额定进汽压力：

1.6MPa

额定进汽温度：

320℃

中压进汽流量：

60t/h

补汽压力：

0.35MPa

补汽温度：

165℃

补汽流量：

10.0t/h

排汽压力：

0.007MPa

2、发电机

发电机QF-K15-2

额定发电功率：

15.0MW

实际发电功率：

11MW

3、冷凝器

分列二道制表面式凝汽器

冷却面积：

1450m2

冷却水量：

3347t/h

冷却水温：

25~33℃

4、汽封加热器

LQ-20

50t/h

最大水压：

1.0MPa

加热面积：

20m2

轴封风机：

AZY10-700-3、380V、3kW

5、冷油器

YL-20

44t/h

油 

流 

85.0l/min

润滑油型号：

HU-30

6、 

射水抽汽器

抽汽能力：

12.5kg/h，0.004MPa

工作水流量：

180m3/h

工作水扬程：

0.405MPa

7、 

电动双梁桥式起重机

32t/5t

跨 

距：

LK=14.5m，H=14.0m

8、 

其他

二台交流油泵，一台直流油泵，二台射水泵，二台凝结水泵，一台潜水排污泵。

2.1.1.4 

项目经济效益概算

余热回收所配循环风机功率为2500kW，其他附属设施用电功率约为250kW。

由于循环风机运行时，工艺一号冷却风机停机，故需减去一号冷却风机功率710kW，

余热回收自用电功率Q1=2500+250-800=1950kW

余热发电功率Q2=11000kW

净剩发电功率Q=Q2-Q1=11000-1950=9050kW

1、项目收益概算

所发电量全部供给本烧结厂区使用，按照年工作8000小时计，全年可以减少9050×

8000=7240万kwh外购电，按照外购电价0.8元/kwh，全年可以为企业节省：

7240×

0.8=5792万元。

余热回收生产低压蒸汽30t/h，而汽轮机需要低压蒸汽10t/h，剩余20t/h供给本厂区生产及采暖使用，完全可以满足厂区需要。

厂区生产用汽自给自足，不需要消耗厂外蒸汽，每年又可以为企业节约大量的外购蒸汽费用，外购蒸汽按照150元/吨，全年节省外购蒸汽费：

20×

8000×

150=2400万元，

2、项目投资概算

余热回收设备（余热锅炉及辅机）、余热利用设备（汽轮发电机组及辅机）、其他辅机设备、土建投资约为11000万元

运行成本费用测算：

运行后增加运行监控人员每班3人，运行监控人员工资2000元/月.人，共计21.6万元/年。

余热锅炉及汽轮发电机组检修维护费用约30万元/年。

2.1.1.5 

结 

论

扣除汽轮发电机组运行人员工资及检修维护费用每年可产生效益8140.4万元。

以上计算可以看出，余热发电经济效益十分显著，不到一年零五个月可以收回投资，以后每年可以为企业创造效益8100多万元。

2.1.2 

方案二

以360m2烧结机为例，余热锅炉回收环冷机1、2冷却段废气，约可产中压蒸汽45t/h，低压蒸汽30t/h，选用双进汽单缸凝汽式汽轮机，型号BN12-1.5/315/0.3，配一台QF-12-2C汽轮发电机。

2.1.2.1 

汽轮发电机组部分设备选型技术参数

BN12-1.5/315/0.3

12MW

1.5MPa

315℃

45t/h

0.3MPa

147℃

14.0t/h

发电机QF-12-2C

12.0MW

8.2MW

2.1.2.2 

余热回收所配循环风机功率为2300kW，其他附属设施用电功率约为150kW。

余热回收自用电功率Q1=2300+150-710=1740kW

余热发电功率Q2=8200kW

净剩发电功率Q=Q2-Q1=8200-1740=6460kW

所发电量全部供给本烧结厂区使用，按照年工作8000小时计，全年可以减少6460×

8000=5168万千瓦时外购电，按照外购电价0.8元/kwh，全年可以为企业节省：

5168×

0.8=4134.4万元。

余热回收生产低压蒸汽30t/h，而汽轮机需要低压蒸汽14t/h，剩余16t/h供给本厂区生产及采暖使用，完全可以满足厂区需要。

16×

150=1920万元，

余热回收设备（余热锅炉及辅机）、余热利用设备（汽轮发电机组及辅机）、其他辅机设备、土建投资约为9000万元

余热锅炉及汽轮发电机组检修维护费用约15万元/年。

2.1.2.3 

扣除汽轮发电机组运行人员工资及检修维护费用每年可产生效益6017.8万元。

以上计算可以看出，余热发电经济效益十分显著，一年零六个月可以收回投资，以后每年可以为企业节约6000多万元电费。

2.2 

驱 

动

2.2.1 

以450m2烧结机为例，余热锅炉回收环冷机1、2冷却段废气，约可产中压蒸汽60t/h，低压蒸汽30t/h，利用汽轮机直接驱动余热回收循环风机、环冷风机和除尘风机。

利用汽轮机直接驱动风机时，当烧结系统刚开始运行时，余热回收系统还未投入运行，此时汽轮机无法工作，所以需要为风机设双动力，即增加双出轴电动机，用于系统开始运行至稳定期间，或是汽轮机维护或故障时驱动风机。

布置方式如下：

余热回收循环风机共1台，每台配备2500kW双出轴电动机和凝汽式汽轮机，汽轮机型号N3.0-1.27，进汽压力1.27MPa，进汽量20.4t/h。

环冷风机共4台，每台配备800kW双出轴电动机和凝汽式汽轮机，汽轮机型号N0.75-1.27，进汽压力1.27MPa，进汽量5t/h。

除尘风机共2台，每台配备1500kW双出轴电动机和凝汽式汽轮机，汽轮机型号N1.5-1.27，进汽压力1.27MPa，进汽量10t/h。

2.2.1.1 

汽轮机选型技术参数

1、汽轮机（余热回收循环风机）

凝汽式汽轮机N3.0-1.27

3MW

1.27MPa

280℃

进汽流量：

20.4t/h

2、汽轮机（环冷风机）

凝汽式汽轮机N0.75-1.27

4台

0.75MW

5t/h

3、汽轮机（除尘风机）

凝汽式汽轮机N1.5-1.27

2台

1.5MW

10t/h

2.2.1.2 

当系统正常运行时，以下电动机停止用电，有汽轮机代替其驱动风机。

1、余热回收所配循环风机，功率为2500kW，1台。

2、环冷风机，功率为800kW，5台（其中4台配备汽轮机，另一台为一号冷却风机，余热回收循环风机运行时，一号冷却风机停机）。

3、除尘风机，功率为1500kW，2台。

余热回收其他附属设施增加电功率约为250kW。

余热回收利用正常运行后，相比未上余热回收利用时节省电功率Q1=800×

5+1500×

2-250=6750kW

按照年工作8000小时计，全年可以节约用电6750×

8000=5400万kwh，按照外购电价0.8元/kwh，全年可以为企业节省5400×

0.8=4320万元。

汽轮机消耗60t/h中压蒸汽，剩余30t/h低压蒸汽供厂区使用，剩余部分并网。

厂区生产用汽自给自足，每年可以为企业节约大量的外购蒸汽费用，剩余部分并网，还可以为企业创造直接经济效益。

蒸汽按照150元/吨，全年创造效益：

30×

150=3600万元，

余热回收设备（余热锅炉及辅机）、余热利用设备（汽轮机及辅机）、其他辅机设备、土建投资约为9600万元

余热锅炉及汽轮发电机组检修维护费用约50万元/年。

2.2.1.3 

扣除汽轮发电机组运行人员工资及检修维护费用每年可产生效益7848.4万元。

以上计算可以看出，汽轮机驱动风机经济效益十分显著，一年零三个月可以收回投资，以后每年可以为企业创造效益7800多万元。

2.2.2 

以360m2烧结机为例，余热锅炉回收环冷机1、2冷却段废气，约可产中压蒸汽45t/h，低压蒸汽30t/h，利用汽轮机直接驱动余热回收循环风机、环冷风机。

余热回收循环风机共1台，每台配备2300kW双出轴电动机和凝汽式汽轮机，汽轮机型号N2.1-1.27，进汽压力1.27MPa，进汽量16.35t/h。

环冷风机共4台，每台配备710kW双出轴电动机和凝汽式汽轮机，汽轮机型号N0.75-1.27，进汽压力1.27MPa，进汽量5t/h。

2.2.2.1 

凝汽式汽轮机N2.1-1.27

2.1MW

16.35t/h

2.2.2.2 

1、余热回收所配循环风机，功率为2300kW，1台。

2、环冷风机，功率为710kW，5台（其中4台配备汽轮机，另一台为一号冷却风机，余热回收循环风机运行时，一号冷却风机停机）。

余热回收其他附属设施增加电功率约为150kW。

余热回收利用正常运行后，相比未上余热回收利用时节省电功率Q1=710×

5-150=3400kW

按照年工作8000小时计，全年可以节约用电3400×

8000=2720万kwh，按照外购电价0.8元/kwh，全年可以为企业节省2720×

0.8=2176万元。

汽轮机消耗45t/h中压蒸汽，剩余30t/h低压蒸汽供厂区使用，剩余部分并网。

余热回收设备（余热锅炉及辅机）、余热利用设备（汽轮机及辅机）、其他辅机设备、土建投资约为7000万元

2.2.2.3 

扣除汽轮发电机组运行人员工资及检修维护费用每年可产生效益5704.4万元。

以上计算可以看出，汽轮机驱动风机经济效益十分显著，一年零三个月可以收回投资，以后每年可以为企业创造效益5700多万元。

3. 

余热利用在其它企业的动力转换

3.1 

化工系统

在化工系统的工厂企业中，一般它的生产流程中有许多废气、废热同时生产过程也需要使用低位能的蒸气，所以在节能技术改造中，将这两种情况充分利用起来，不但可得到大量的能量，获得一定的经济效益，还可控制废气，废热对环境的污染。

3.2 

冶金系统

在冶金系统中，除烧结厂外，钢铁制造的其他工艺过程中，也有大量的余热与废汽，在过去往往是放掉的或是很少一部分被利用，这不但白白浪费掉大量的能源，而且还严重地污染了环境。

如果将他们利用起来，不但是可以改善环境，而且还可以大量地节约能源，从而使生产成本得到降低。

3.3 

建材系统

建材系统的水泥厂是一个能耗较大的工业，生产一吨水泥耗电量高达120～125千瓦时左右。

但在制作水泥的干窑上有900℃左右的大量废热可以利用。

一个年产近