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3.2 改造方案
若将上述低温热量加以利用,可以实现热能的高效回收及利用,并且可减少厂区的污染,既有一定的经济效益又有很好的环保效益。由图1可以看出,电炉运行的一个周期里,200℃的排烟温度基本是连续且相对较稳定的,在这种低温热源的条件下,要想实现热量的高效利用,把钢铁企业里无法使用的低压蒸汽和热水转化为电能,有机朗肯循环(ORC)发电技术有着特殊的优势。
另外,在余热锅炉排烟系统尾部加装省煤器,产生更多的热水,把余热锅炉排烟温度进一步降低,ORC发电机组的装机容量也可以得到增加(如图2所示)。
在余热锅炉系统运行过程中,当高温烟气温度在600 ℃以上时,低压饱和蒸汽需要满足系统自身除氧用;当高温烟气温度低于600 ℃时,低压蒸汽会有富余,中压省煤器热水产量在高温烟气温度低于300 ℃时有富余,在上述工况条件下运行时,把该部分蒸汽及热水送至蓄热器进行储存,由蓄热器向ORC发电机组提供连续稳定的热源。
经过核算,在一个冶炼周期中,低压蒸汽大约可以富余1.5 t,每小时富余2 t;热水大约富余3 t,每小时富余4 t。另外,如果将余热锅炉排烟温度再降低至120 ℃,可以提高热水产量40 t/h;减少尾部除尘风机电耗约50 kW。目前,透平式ORC产品的热电效率较高,一般为8%~18%,具体由热源品质决定,若以平均热电效率11%进行折算,100 t电炉的余热系统可以实现的ORC发电总装机容量为550 kW,其中低压蒸汽部分发电量150 kW,热水部分发电量400 kW。这还不包括水冷烟道的热水带走的热量,如果能将此部分热能用ORC发电技术加以利用,还可以增加发电机组装机容量,并且降低循环冷却水泵的电耗,进一步降低钢铁企业运行成本;由表2可知,此部分回收的热量约占余热锅炉排烟总热量的30%,占电炉炼钢输出总热量的13%。
3.3 效益分析
根据上述数据,测算出投资效益见表4。
4 结束语
(1)电炉炼钢余热回收系统与ORC有机朗肯循环低温发电技术可以有效结合起来实施,将大大提高系统热利用效率,降低能耗、减少污染。
(2)在原有的余热回收系统的基础上进行改造,增设ORC发电装置,需要考虑到流程组织的合理性,不能影响原有系统的正常运行。
(3)在冶金行业中,其它类似如烧结机、环冷机等工段也可以实施上述工艺流程。
(4)利用ORC发电技术对电炉冶炼装置进行余热回收,具有良好的经济效益。
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