1、矿热炉余热综合回收发电系统一、概况工业余热是指钢铁、石化、建材、有色金属的工业生产线中产生的大量余热。而余热发电技术就是指利用企业的高品位热量进行回收，并集中转化为电力供企业自用的技术。我国一直将利用余热发电作为节能降耗、实现循环发展的重要措施之一，并给予了大力支持，目前我国的余热发电技术应用领域不断扩大，但在铁合金、电石领域中，产品显热、烟气余热以及其他余热综合回收发电技术仍比较欠缺。西安瑞驰冶金设备有限责任公司针对铁合金、电石、水泥等领域专门整合技术力量，依托清华大学、西安科技大学、西安交通大学等多所院校和研究机构，开发出高效适用的余热发电技术矿热炉余热回收发电系统，提高了余热回收率，降低
2、了成本，缩短了投资回收期。该技术是在不影响企业产品的产量、质量和不增加一次能源（煤、燃油或天然气）消耗量的前提下将企业废弃的热量转化为二次能源电力供企业内部使用。当前，节能减排已成为我国的基本国策，而铁合金、电石、水泥行业又正是典型的高能耗行业，在这些行业里推广余热回收发电技术有利于降低企业能耗，提高能源利用效率。不久前国家三部委发文取消了高耗能企业的优惠电价，对铁合金行业的电价优惠，自 2007 年 10 月 20 日起全部取消。在用电成本增加的情况下，铁合金、电石、水泥等企业余热回收发电项目的投资回收期将进一步缩短，该项技术将会有更好的发展前景。二、原理 矿热炉余热回收发电系统是将矿热炉产
3、品显热回收、烟气余热回收、烟气中 CO 燃烧热能回收和低压低温发电技术综合在一起的矿热炉综合余热回收发电系统。该产品特点主要体现在首次将密闭热风隧道窑应用于矿热炉产品显热回收发电；首次将热风炉应用于烟气中 CO 燃烧热能回收发电；烟气余热回收发电首次采用三级除尘技术，彻底清除烟气中的粗颗粒、中细颗粒及细颗粒粉尘，使烟气排放达到国家排放标准。该产品同时利用 PLC 控制平台，工业机监控，管理软件实现自动化控制，使矿热炉产品显热、烟气余热高效回收系统安全、可靠、持续、稳定地运行，达到热能高效回收和发电，实现节能降耗、消烟除尘、美化环境的要求。产品可广泛应用于铁合金、电石、钢铁、水泥、电解铝、电解铜
4、、黄磷等高能耗企业的余热发电项目。原理示意图如下：矿热炉余热综合回收发电系统二、技术优点：该技术已通过国家专利申请（专利申请号：200710018092.6）1首次将密闭热风隧道窑应用于矿热炉产品显热回收发电该发电系统利用热风隧道窑，将出炉产品引入热风隧道窑内并密封，用干燥后的空气对其显热进行热交换，输入余热锅炉，生成工业蒸汽，使显热回收更加彻底。2首次将热风炉应用于烟气中 CO 燃烧热能回收发电该发电系统利用热风炉将烟气引入其中,充分燃烧掉烟气中的 CO,通过二次配风使烟气温度从 1400降低到 800，热交换后输送至余热锅炉，生成工业蒸汽用于发电，使出炉烟气控制在 200，再经袋除尘器排入
5、大气，既解决了余热锅炉的安全问题，同时又延长了余热锅炉和袋除尘器的使用寿命。使整套发电系统运行更加安全。3烟气余热回收发电首次采用三级除尘技术，彻底清除烟气中的粗颗粒、中细颗粒及细颗粒粉尘，使烟气排放达到国家排放标准。该发电系统采用三级除尘技术，将生产过程中产生的大量烟气经引风机输送至重力除尘器进行一级除尘，除去50um 粉尘粒子；经高温旋风除尘器进行二级除尘，除去 10um,50um 粉尘粒子；二级除尘后的烟气输送至热风炉，经一次配风，充分燃烧掉烟气中的 CO, 再经二次配风使烟气温度降低到 600800，送至余热锅炉进行热交换，烟气温度控制在 200；出炉烟气（CO 气体已充分回收）送至袋
6、除尘器，进行三级除尘，除去0.2um, 10um 粉尘粒子，使烟气排放达到国家排放标准。矿热炉余热回收发电系统包括水处理系统、给水除氧系统、废热回收系统、汽轮发电机组、热工仪表及自动保护报警系统。 本技术的优点在于将企业丢弃的大量高品位热量进行回收利用，并转化为企业所必需的二次能源电力供企业内部使用，实现了产销一体化。发电成本只有电网电价的 815，不仅提高了资源的综合利用率，同时降低了企业的生产成本，还避免了电网检修、限电及雷雨大风天气等因素停电给企业造成的经济损失。本装置自动化水平较高，操作简便，维护方便、运行可靠，无二次污染。三、技术指标：1、 产品显热回收率达到 8590；2、 烟气中
7、的粉尘含量达到 50 毫克/m 3以下；3、 烟气中的粉尘颗粒直径达到 0.2um 以下；4、 烟气中所含 CO 充分燃烧时产生的热能回收率达到 95；四、解决方案（以某铁合金厂为例）1、概况某铁合金厂生产规模及废气参数如下表:冶炼厂布置分厂编号生产规模数量 设备台数单台设备废气参数（标况）一 421000kVA 电炉 1 14 450125000Nm 3/h ）二 225000kVA 电炉 1 12 500125000m 3/h三 416500kVA 电炉 1 14 450100000m 3/h项目投资总额约 3.109 亿元，建成 3 台 9 MW、2 台 7.9MW 合计 43.8MW
8、的发电能力和 30 吨低压换热站 24万 m2的供热能力，项目投产后节能能力为 165410 吨标准煤/年，并形成 32.13 万吨碳/年的二氧化碳减排能力，年节能效益为 4495 万元，项目投资回收期为 3.78 年。2、具体方案余热发电方案整体考虑 10 台电炉，其中：2 台 25000KVA 电炉，每台电炉配置一台余热锅炉，两台电炉配置一套 9MW 的低压发电机组； 4 台 21000KVA 电炉，每台电炉配置一台余热锅炉，两台电炉配置一套 9MW 的低压发电机组，共安装两套发电机计 18MW 的发电机组；4 台 16500KVA 电炉，每台电炉配置一台余热锅炉，两台电炉配置一套 7.9
9、MW 的低压发电机组，共安装两套发电机计 16.8MW 的发电机组。同时利用余热发电机组出口处的过热蒸汽，在汽轮发电机输出总管上，装设一套蒸汽减温减压装置，将蒸汽降压到 0.8 兆帕，供生活使用，通过热力管道输送至生活区供冬季供暖。建设两套换热站，供应生活区采暖面积为 180000M2，厂区采暖面积为 60000 M2，总共 240000M2。全部工程完成，共计建设 10 台余热锅炉，5 套低压发电机组，合计容量 43.8MW 的发电机组；建设一套减温减压装置、两套换热站和相应的热力管网，供热面积 24 万 M2。3、经济效益分析发电效益：发电机组总的装机功率为 43.8MW，平均发电功率为
10、40MW，电站年运行时间为 7200h，电站自用电率为 7%，电价按 0.40 元/kWh，年平均发电成本 0.10 元/ kWh 计（含人员工资及设备折旧费），则：407200(0.40-0.10)=8640 万元/年，每年因发电产生的经济效益为 8640 万元/年。供热效益：低压供热系统，年运行时间为 5 个月，蒸汽价格按 2.8 元/m 2，2.82400005=336 万元/年，每年因冬季供暖产生的经济效益为 336 万元/年。两项效益为 8976 万元4、投资回收期投资回收期约为 3.46 年5、节能量及节能效益年节能量年发电量万 kWh/a年供热量（t/a）自用电量万 kWh/a用
11、水量（10 4m3/a）年节能量（t ce/a）年减排量（t CO2/a）28800 10800 2800 122 165410 270000年节能效益年供电量万 kWh/a年节能万元/a年供汽量（t/a）减少购汽费万元/a年节能费万元/a年运行费万元/a年节能效益万元/a28800 8976 10800 810 8976 2440 8976五、项目运作方式“西安瑞驰”根据根据高能耗企业的经营情况、市场规模、资金实力，主要采取以下几种合作方式：工程总承包模式(交钥匙模式) 即业主提供资金，“西安瑞驰”负责余热发电电厂的设计、采购、建造、试运行及工程技术服务，业主享有整个余热发电的所有权。项目的
12、建设周期一般在 12 个月以内，整个项目建设调试结束，投入正式运营，业主享有整个项目运营收益。BT 运营模式 “西安瑞驰”带资金并负责余热发电电厂的设计、采购、建造、试运行及工程技术服务，整个项目建设调试结束后，“西安瑞驰”将整个项目转让给业主方，一旦项目移交，业主方需要支付受让款。该运营模式下，余热发电项目总的转让价格要高于工程总承包模式，这是因为“西安瑞驰”提供资金，同时承担建造风险所致。“合同能源管理”模式 “西安瑞驰”采取的是准“合同能源管理”模式，即“西安瑞驰”带资金（必要时需业主方提供贷款担保），负责余热发电电厂的设计、采购、建造、试运行及工程技术服务，在整个项目建设调试结束，投入正式运营，“西安瑞驰”在一定期限内享有整个项目的所有权，并负责运营管理或委托运营管理整个余热发电电厂，享有发电收益，为使业主方尽早分享余热发电收益，“西安瑞驰”愿意让度其拥有的发电收益中一部分给业主方，使业主方同样能享有余热发电运营回报。该模式适用于处于快速发展期，经营状况良好，资信能力尚佳，但资金不足的业主方，其对于业主方的好处是，化解业主方的资金压力，业主方前期不需要任何资金投入，但却能够享有余热发电项目的运营回报。
