宣钢余热发电潜力分析与实践

摘 要：通过分析宣钢发电潜力，找出提高宣钢自发电比例的措施，提出相应解决的技术方案，技术方案实施后实现了全年自发电比例趋近于100%。

关键词：余热发电；分析；实践

1 概述

理论上钢铁企业利用二次能源的发电量能够满足自身用电需求，也就是自发电比例能够达到100%。国际先进企业自发电比例达到了85%以上，2010年宣钢的自发电比例仅为28.22%，与之相比差距很大。而钢企产生的大量低品质余热，没有完全利用，所以宣钢有必要对以上资源进行研究利用，提高电力自供能力。

2 发电潜力分析

钢铁企业可用于发电的资源是煤气资源、高炉余压、余热资源等，宣钢发电潜力分析如下：

2.1 煤气资源

宣钢煤气资源有高炉煤气、焦炉煤气、转炉煤气，除自身生产使用外，可用于发电，这是企业自发电的主要资源。

2.2 高炉炉顶余压

宣钢四座高炉均装配TRT发电机组，总装机容量58.5MW，吨铁发电量达到46kwh，发电能力：21000×46÷24=4×104kwh=40MW。

2.3 红焦显热

出炉红焦显热占焦炉加热能耗40%～42%。采用干熄焦可回收约80～86%的红焦显热。干法熄焦每处理1t红焦可回收3.82～9.8MPa中高压蒸汽0.45～0.6t，这些蒸汽可用来发电。宣钢有六座焦炉，年产焦炭260万吨，如果建设干熄焦，配套建设发电机组40MW。发电能力=日产焦炭量×吨焦发电量÷24=7000×135÷24=4×104kwh=40MW。

2.4 烧结余热

在燒结工序总能耗中，有近50%的热能以烧结机烟气和冷却机废热烟气的形式排入大气。烧结环冷机废气的温度为150～450℃，通过余热锅炉产生可供生产或发电用的过热蒸汽，可配套建设发电机组，具有25MW的发电能力。发电能力=日产烧结矿×吨矿发电量÷24=29500×20÷24=2.5×104kwh=25MW。

2.5 炼钢余热蒸汽

炼钢转炉汽化冷却烟道产生2.5MPa的余热蒸汽110kg/t。宣钢有转炉五座：两座110吨转炉、一座120吨转炉和两座150吨转炉，可产生92t/h蒸汽，具有11MW的发电能力。发电能力=日产钢量×吨钢产汽÷饱和蒸汽发电单耗÷24=20000×110÷24÷8=1.1×104kwh=11MW。

2.6 轧钢余热蒸汽

宣钢一高线、二高线、三高线、型材厂、棒材厂等轧钢加热炉产生0.5MPa的余热蒸汽42t/h，上个月4MW的发电能力。发电能力=日产材量×吨材产汽÷低压饱和蒸汽发电单耗÷24=19000×50÷24÷10=0.4×104kwh=4MW。

2.7 烧结机大小烟道烟气余热

回收利用烧结机大小烟道烟气余热，烧结机大小烟道烟气余热可以生产蒸汽量为45kg/t，蒸汽压力为2MPa，所生产蒸汽可以就近供给烧结余热发电机组发电。发电能力=日产烧结矿量×吨矿产汽÷低压饱和蒸汽发电单耗÷24=29500×45÷4.5÷24=1.2×104kwh=12MW

2.8 理论自发电比例

发电能力：190+40+40+25+11+4+12+18=340MW

日发电量：340MW×24=816×104kwh

日用电量：20000×428=856×104kwh

项目实施前，吨钢电耗为428kwh/t，日用电量为856×104kwh，而日发电量为816×104kwh，所以宣钢在建设发电机组的同时，必须加大节电技术改造，将吨钢电耗控制在408kwh/t以下，则日用电量为816×104kwh，与发电量相等，则自发电比例实现100%。

3 技术方案

3.1 第一步方案

煤气资源：宣钢现有蒸汽汽轮发电机组七套，合计92MW的装机容量，在此基础上对煤气系统进行分析，在新轧线未建成投运前或生产波动时夏季存在不平衡和放散。宣钢现有三条轧线不能投运，煤气资源最高不平衡量近10万m3/h，可通过新建发电机组和新建煤气柜稳定压力，增加发电能力25MW。

高炉余压：宣钢四座高炉均装配TRT发电机组，总装机容量58.5MW，现吨铁发电量达到45kwh，指标属国内领先水平。宣钢四座高炉，其中三座为干式TRT，发电量均在45kwh/t以上，四号高炉为湿法TRT，发电量均在30kwh/t左右。在高炉大修时，将四号高炉的湿法除尘改为干法除尘，TRT发电量也能够提高15kwh/t以上，增加发电能力3MW。

焦化红焦显热：出炉红焦显热占焦炉加热能耗40%～42%。采用干熄焦可回收约80～86%的红焦显热。宣钢有六座焦炉，年产焦炭260万吨，如果建设干熄焦，配套建设发电机组40MW。

烧结余热：在烧结工序总能耗中，有近50%的热能以烧结机烟气和冷却机废热烟气的形式排入大气。宣钢现有2条360m2烧结环冷生产线，每台烧结机各有1台450m2环冷机，环冷机处理量约为730～890t/h，可配套建设一套25MW的发电机组。

轧钢和炼钢余热蒸汽：宣钢余热蒸汽锅炉13座，能产蒸汽125吨t/h，可建一套15MW发电机组。

3.2 第二步方案

对现有发电机组进行高效改造：淘汰现有6MW和12MW发电机组，新建一套150MW的CCPP发电机组，保留四套25MW发电机发电系统，优先满足CCPP满负荷运行，辅助运行两套25MW发电机，形成190MW的煤气发电能力。

新建烟气余热发电机组：回收利用烧结机大小烟道烟气余热和焦炉上升管烟气余热，建设余热锅炉及发电机组，可增加发电能力约30MW。

新建煤气柜：新建30万m3高炉煤气柜和30万m3焦炉煤气柜，使煤气资源得到充分利用。

消除发电量季节性差别：宣化地处北纬40度，属北温带大陆性季风气候，冬季需要大量的能源用于采暖。对宣钢厂区采暖进行改造，节约出大量的高品质蒸汽用于发电，缩小发电量的季节差。

通过实施以上措施发电能力达到了340MW，实现全年自发电比例趋近于100%。

4 实施效果

4.1 运行效果

15万m3转炉煤气柜、10万m3焦炉煤气柜自投入运行以来，提高了转炉和焦炉煤气系统稳定性，焦炉煤气放散率从2010年0.91%降低到零放散，形成节电能力5MW。25MW汽轮发电机组，利用富裕煤气资源和现有锅炉的富余能力进行发电，使宣钢汽轮发电机组日发电能力达到260万kwh。5#6#焦炉干熄焦发电工程于2010年底建成投产，1#、2#焦炉干熄焦发电工程于2015年6月建成投产，发电量达到105kwh/t以上，形成节电能力15MW。360m2烧结机余热发电，发电量达到20kwh/t矿以上，形成节电能力25MW。饱和蒸汽发电建成后，炼钢转炉和轧钢加热炉余热蒸汽不再放散，形成15MW的发电能力。

4.2 指标完成情况

2015年宣钢吨钢耗电完成341.43kwh/t，比2010年的428.09kwh/t下降86.66kwh/t；2015年吨钢发电量为196.94kwh/t，比2010年的120.81kwh/t升高了76.13kwh/t；2015年自发电比例为57.68%，比2010年的自发电比例28.22%升高了29.46个百分点，达到国内领先水平，为宣钢的持续发展奠定了基础。

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