硅铁厂矿热炉

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、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600℃－800

℃，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8～15％，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85％～90％；

2、烟气中的粉尘含量达到50毫克/m3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

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7.9MW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：40×7200×(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/m2，2.8×240000×5=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

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