【正文】 硅鐵生產(chǎn)線余熱概況XX 鎂合金有限公司電爐采用半封閉煙罩冶煉形式，煙氣處理仍采用傳統(tǒng)工藝：由電爐、半封閉集煙罩出來的高溫含塵煙氣，經(jīng)旋風除塵器去除了火星和大顆粒粉塵，以及采用了混風方式降溫后，經(jīng)引風機進入布袋除塵器，除塵后，直接排入大氣。布袋除塵器濾袋內(nèi)的粉塵經(jīng)清灰、卸灰，由輸灰車送走統(tǒng)一處理。針對電爐冶煉煙氣的特點，工程設計方案為：硅鐵爐的兩個放散煙囪至鍋爐出口母管之間，分別接一個旁路，這兩個旁路匯合后進入余熱鍋爐，煙氣經(jīng)換熱后，從余熱鍋爐排出，接入余熱鍋爐出口母管，再經(jīng)過硅鐵生產(chǎn)煙氣系統(tǒng)的旋風除塵器、引風機、布袋除塵器，最后排放至大氣中，硅鐵生產(chǎn)的煙氣系統(tǒng)以冶金院的設計為準。當余熱電站任一環(huán)節(jié)發(fā)生故障時可以隨時切換到原有管道，不影響生產(chǎn)工藝正常運行。其余熱回收工藝圖如圖 51 所示。 XX鎂合金有限公司對余熱發(fā)電項目的要求在工業(yè)生產(chǎn)冶煉企業(yè)，冶煉生產(chǎn)是主業(yè)，余熱回收是副業(yè)。XX 鎂合金有限公司對本余熱發(fā)電項目的技術方案要求如下：⑴ 必須結合電爐冶煉工藝生產(chǎn)特點進行余熱回收利用系統(tǒng)的設計，不能影響正常生產(chǎn)。⑵ 進布袋除塵器煙氣溫度控制在 160℃以上，防止布袋結露、粘結及引風機腐蝕。⑶ 高效利用余熱，投資合理。金川鴻泰鎂業(yè)冶煉余熱綜合利用發(fā)電工程 可行性研究報告 18 圖 51 硅鐵爐余熱回收系統(tǒng)工藝流程圖 煙氣余熱情況⑴ 煙氣余熱現(xiàn)狀XX 鎂合金有限公司電爐高溫煙氣的流程是：電爐高溫煙氣→旋風除塵器→引風機→布袋除塵器→排入大氣。高溫煙氣在進入布袋除塵器之前需要冷卻到布袋濾袋承受溫度以下，采用混風的形式冷卻煙氣，既浪費了寶貴的余熱資源，又對周邊環(huán)境造成了熱污染。⑵ 煙氣余熱數(shù)據(jù)電爐煙氣的流量和溫度是波動的，這是由生產(chǎn)工藝的特點所決定。冶煉期間打開爐門進行加料、搗爐等操作時，由于煙氣管路負壓運行會吸入過多冷空氣，使煙氣溫度產(chǎn)生較大波動。另外，每臺鐵合金電爐在冶煉過程中，每隔 2 個小時會有30~40 分鐘時間出鐵水，此時煙氣溫度和流量都會有不同程度的下降，有時溫度會從 500℃下降到 300℃，流量也有不同程度的下降，這個變化隨冶煉周期也呈現(xiàn)周期性波動。⑶ 根據(jù)業(yè)主提供的數(shù)據(jù)，煙氣量為 104Nm3/h，煙氣溫度 450℃。該數(shù)據(jù)作為基礎設計依據(jù)，考慮到煙氣溫度和流量的波動情況，主要設備參數(shù)的選取都有一定裕量以及超負荷運行能力，如余熱鍋爐蒸發(fā)受熱面就是按最大煙氣參數(shù)進行設計，留有富余量以保證適應煙氣參數(shù)波動的影響。 項目技術方案本工程利用煙氣余熱發(fā)電，運行方式為以熱定電，機組選型按全年發(fā)電量最大金川鴻泰鎂業(yè)冶煉余熱綜合利用發(fā)電工程 可行性研究報告 19 化優(yōu)化設計。利用過熱蒸汽發(fā)電實現(xiàn)機組運行，適應硅鐵電爐周期性的煙氣參數(shù)波動，保證機組安全、平穩(wěn)運行，并提高發(fā)電效率。1和 2兩臺 25000kVA 的硅鐵電爐，每臺單獨設置一臺余熱鍋爐。根據(jù)業(yè)主提供的煙氣參數(shù)：煙氣量：10 4Nm3；煙氣溫度：450℃；煙氣含塵量：3g/Nm 3煙氣成分：如表 52 所示。表 52 硅鐵爐余熱鍋爐煙氣成分項目 CO CO2 H2O O2 N2百分數(shù) 0. 05% 3. 90% % 17. 20% 77. 05%通過計算，鍋爐參數(shù)如下所示： 表 53 硅鐵爐余熱鍋爐技術參數(shù)項目 單位 參數(shù)（單臺）鍋爐型號 QC155/鍋爐進口煙氣溫度 ℃ 450鍋爐進口煙氣量（標況） Nm3/h 104Nm3鍋爐給水溫度 ℃ 105主蒸汽壓力 MPa(表壓) 主蒸汽溫度 ℃ 350主蒸汽蒸發(fā)量 t/h 鍋爐出口煙氣溫度 ℃ 160煙氣阻力 Pa 2022兩臺硅鐵余熱鍋爐產(chǎn)汽量為 。 金屬鎂生產(chǎn)線余熱概況XX 鎂合金有限公司金屬鎂冶煉采用的是皮江法，鎂的生產(chǎn)量為 2 萬噸/ 年。到目前為止，皮江法仍是我國主要生產(chǎn)金屬鎂的方法，該工藝過程可分為白云石煅燒、原料制備、還原和精煉四個階段。將煅燒后的白云石和硅鐵按一定配比磨成細粉，壓成團塊，裝在由耐熱合金制成的還原罐內(nèi)，在 1150~1200℃及~10Pa 條件下還原得到鎂蒸汽，冷凝結晶成固態(tài)鎂，反應式是:MgCO3+CaCO3====MgO+CaO+2CO2；然后經(jīng)研磨與硅鐵粉（含硅量 75%）和螢石粉（氟化鈣 95%）混合制球（制球壓力 ~） ，送入耐熱鋼還原罐內(nèi)，在 1190~1210℃制成粗鎂，反應過程是： CaO(s)+2MgO(s)+Si(s)====2Mg(s)+2CaO+SiO2(s)然后經(jīng)過熔劑精煉、鑄錠、表面處理，產(chǎn)出金屬鎂錠。其工藝如圖 52 所示：金川鴻泰鎂業(yè)冶煉余熱綜合利用發(fā)電工程 可行性研究報告 20 皮江法生產(chǎn)方式為間歇式，每個生產(chǎn)周期大約為 10h，可分 3 個步驟；1 預熱期：裝料后，預熱爐料，排除爐料中的二氧化碳與水分2 低真空加熱期：蓋上蒸餾罐的蓋子，在低真空條件下加熱；⑶ 高真空加熱期：罐內(nèi)真空度保持 ~，溫度達 1200℃左右，時間保持 9h 左右。由于外面水箱的冷卻作用，鋼套的溫度大約為 250℃，鎂蒸汽冷凝在鋼罐中的鋼套上。最終，切斷真空將蓋子打開，取出冷凝著鎂的鋼套。蒸餾后的殘余物為二鈣硅酸鹽渣和鐵。圖 52 金屬鎂生產(chǎn)工藝圖從還原車間生產(chǎn)出的粗鎂，經(jīng)過精煉車間再次煉制，形成合格的金屬鎂，然后再用連鑄機鑄造成鎂錠。 可利用余熱在這個生產(chǎn)過程中，總共有 3 處余熱可以利用，分別是回轉(zhuǎn)窯的余熱煙氣，還原車間的鎂渣余熱，精煉車間的余熱煙氣。金川鴻泰鎂業(yè)冶煉余熱綜合利用發(fā)電工程 可行性研究報告 21 以下從這三個方面，分別闡述余熱的利用方式和鍋爐選型。⑴ 回轉(zhuǎn)窯的余熱煙氣XX 鎂合金有限公司目前有兩個回轉(zhuǎn)煅燒窯，用于白云石的煅燒，生成 CaO和 MgO,目前每臺回轉(zhuǎn)窯后面配置了 1 臺余熱鍋爐，用于還原車間蒸汽抽氣器，余熱鍋爐后面配置了引風機和正壓布袋除塵器。目前余熱鍋爐的參數(shù)為 ，180℃，蒸汽量為 12t/h。由于煅燒后煙氣的溫度相對比較高，達到 700℃，煙氣量為 39000Nm3，因此完全可以采用高參數(shù)蒸汽，經(jīng)汽輪機發(fā)電后，再抽汽用于蒸汽抽氣器，這樣利用效率較高。根據(jù)甲方提供的煙氣成分。經(jīng)過計算后，確定經(jīng)改造后的余熱鍋爐的參數(shù)為壓力 ，溫度350℃，蒸汽量為 。因為改造后余熱鍋爐的煙氣量與原來相同，所以后面的輔機（引風機和正壓布袋除塵器）都不需要改造，可以直接使用，比較節(jié)省投資。表 54 改造后回轉(zhuǎn)窯余熱鍋爐技術參數(shù)項目 單位 參數(shù)（單臺）鍋爐型號 鍋爐進口煙氣溫度 ℃ 700鍋爐進口煙氣量（標況） Nm3/h 39000鍋爐給水溫度 ℃ 105主蒸汽壓力 MPa(表壓) 主蒸汽溫度 ℃ 350主蒸汽蒸發(fā)量 t/h 鍋爐出口煙氣溫度 ℃ 125煙氣阻力 Pa 1800因此經(jīng)改造后的兩臺余熱鍋爐的產(chǎn)汽量為 。⑵ 還原車間的鎂渣余熱見專題報告 有嗎？⑶ 精煉車間的余熱煙氣從精煉車間產(chǎn)生的煙氣分為兩部分，其中一個出口煙氣的經(jīng)過除塵脫硫處理后經(jīng)鋼煙囪排放；另一出口煙氣經(jīng)煙囪直接排放。直接排放的這部分煙氣實際情況是在煙道內(nèi)設置了一個空氣預熱器，用于預熱精煉車間燃燒用的空氣，這部分熱消耗很小，還有很大一部分余熱量沒有利用，直接排放了。經(jīng)過現(xiàn)場測得預熱器后煙氣量是 26000Nm3，煙氣溫度是 650℃，因此余熱潛力還是很大，可以采用余熱鍋爐的形式，把這部分熱量轉(zhuǎn)化為蒸汽，進而推動汽輪機做功，最后發(fā)電。根據(jù)煙氣溫度，煙氣量，以及煙氣成分，按 125℃的排煙溫度計算，可以產(chǎn)生參數(shù)為 ，350℃的過熱蒸汽 。金川鴻泰鎂業(yè)冶煉余熱綜合利用發(fā)電工程 可行性研究報告 22 因為之前精煉車間煙氣至煙囪之間沒有引風機，煙氣直接經(jīng)過煙囪排放，增加余熱鍋爐后，鍋爐阻力約為 1000Pa，因此需要增加一臺引風機，風壓為 1800Pa，風量為 48077m3/h。表 55 精煉車間余熱鍋爐技術參數(shù)項目 單位 參數(shù)（單臺）鍋爐型號 鍋爐進口煙氣溫度 ℃ 650鍋爐進口煙氣量（標況） Nm3/h 104Nm3鍋爐給水溫度 ℃ 105主蒸汽壓力 MPa(表壓) 主蒸汽溫度 ℃ 350主蒸汽蒸發(fā)量 t/h 鍋爐出口煙氣溫度 ℃ 125煙氣阻力 Pa 1000表 56 精煉車間引風機技術參數(shù)項目 單位 參數(shù)（單臺）風機型號 Y473No11D壓力 Pa 2200風量 m3/h 48077電動機功率 kW 55 余熱鍋爐型式⑴ 硅鐵余熱鍋爐型號：QC155/ 額定蒸發(fā)量：額定蒸汽壓力：（g）額定蒸汽溫度：350℃排煙溫度：160℃臺數(shù)：2 臺⑵ 精煉車間余熱鍋爐型號：額定蒸發(fā)量：額定蒸汽壓力：（g）額定蒸汽溫度：350℃排煙溫度：125℃臺數(shù)：1 臺金川鴻泰鎂業(yè)冶煉余熱綜合利用發(fā)電工程 可行性研究報告 23 ⑶ 煅燒車間余熱鍋爐型號：額定蒸發(fā)量：額定蒸汽壓力：（g）額定蒸汽溫度：350℃排煙溫度：125℃臺數(shù)：2 臺⑷ 鎂渣余熱鍋爐型號：額定蒸發(fā)量：額定蒸汽壓力：（g）額定蒸汽溫度：350℃排渣溫度：≤100℃臺數(shù)：2 臺綜上所述，X 鎂業(yè)整個生產(chǎn)線共產(chǎn)生壓力為 (g)，溫度為 350℃的過熱蒸汽量約 。 汽機選型本工程處于北方寒冷地區(qū)，從節(jié)水角度考慮，充分利用自然條件，擬選用低溫低壓 26MW 直接空冷凝汽式汽輪發(fā)電機，每臺汽輪發(fā)電機組可以提供電力6MW。空冷機組主要分直接空冷系統(tǒng)和間接空冷系統(tǒng)，并且其技術應用已經(jīng)進入較快的發(fā)展期，在我國北方寒冷地區(qū)和缺水地區(qū)已經(jīng)得到廣泛推廣，并且運行經(jīng)驗證明空冷機組具有設備少，系統(tǒng)簡單，基建投資少，占地面積較小，空氣量的調(diào)節(jié)靈活的優(yōu)點。 汽機主要技術參數(shù)表 57 汽機技術參數(shù)項目 單位 參數(shù)（單臺）型號 額定進汽壓力 MPa（g ） 額定進汽溫度 ℃ 340金川鴻泰鎂業(yè)冶煉余熱綜合利用發(fā)電工程 可行性研究報告 24 額定汽機進汽量 t/h 32排汽壓力 kPa （a ）額定轉(zhuǎn)速 r/min 3000額定發(fā)電功率 MW 6000給水溫度 ℃ 105冷卻水設計溫度 ℃ 20 發(fā)電機主要參數(shù)如下：表 58 發(fā)電機技術參數(shù)項目 單位 參數(shù)（單臺）型號 QF62額定功率 MW 6額定電壓 kV 額定轉(zhuǎn)速 r/min 3000額定頻率 HZ 50功率因數(shù) 冷卻方式 空冷勵磁方式 微機控制 靜止可控硅勵磁 熱力系統(tǒng) 熱力系統(tǒng)⑴ 主蒸汽系統(tǒng)主蒸汽采用單母管制系統(tǒng)，1 機主蒸汽管道與 2機組主蒸汽管道相連接，具有較高的靈活性，母管上兩臺機組之間設置兩個電動閘閥以作切換用。由主蒸汽母管接出兩路供汽輪機用汽，同時從各機進汽支管引出一路供啟動軸封供汽。⑵ 主給水系統(tǒng)主給水采用母管系統(tǒng)。本工程共設置三臺 100%容量電動給水泵，正常運行情況下，兩臺運行，一臺備用。為防止給水泵發(fā)生汽蝕，在給水泵和除氧器之間設置給水再循環(huán)。⑶ 凝結水系統(tǒng)本工程每臺機組設置兩臺 100%容量凝結水泵，正常運行情況下，一臺運行，金川鴻泰鎂業(yè)冶煉余熱綜合利用發(fā)電工程 可行性研究報告 25 一臺備用。凝結水經(jīng)凝結水泵升壓后依次進入軸封加熱器，經(jīng)逐步加熱后進入除氧器。同時從軸封加熱器和凝結水泵的安全運行性考慮，在軸封加熱器后設凝結水再循環(huán)管路。⑷ 工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)本期工程采用帶機械通風冷卻塔的工業(yè)冷卻系統(tǒng)，冷油器、空氣冷卻器、汽水取樣冷卻水均由工業(yè)水進水管上引出。主廠房內(nèi)采用環(huán)行母管，水源來自廠內(nèi)循環(huán)水，廠房內(nèi)回水匯集后回到冷卻水母管，送至空冷島循環(huán)。⑸ 真空系統(tǒng)真空系統(tǒng)每臺機組設一套抽氣系統(tǒng)，作為啟動及正常運行抽取排汽裝置及空冷島不凝結氣體用，由空冷器（空冷島）廠家考慮設置，設計院依據(jù)廠家提供資料，進行系統(tǒng)集成設計。機組啟動時投入兩臺抽氣系統(tǒng)，以加快機組啟動速度，縮短抽真空時間。當汽輪機進入正常運行以后，切換為一臺真空泵抽真空，該系統(tǒng)依據(jù)機組出力情況，隨時可調(diào)整維持整個系統(tǒng)的真空度，抽取空冷器中的不凝結氣體。同時為在事故狀態(tài)下保護汽輪機，在真空管路上設真空破壞閥，事故情況下緊急開啟，縮短汽機停機時間，減小損失。⑹ 鍋爐排污系統(tǒng)本工程設一臺連續(xù)排污擴容器和一臺定期排污擴容器，為充分回收工質(zhì)及熱量，連續(xù)排污擴容器二次蒸汽接至除氧器汽平衡母管，從連續(xù)排污擴容器排出的污水及鍋爐定期排污水一并引至定期排污擴容器，降溫后排掉。⑺ 化學補充水系統(tǒng)來自化學水處理室的除鹽水分三路，一路至疏水箱，另一路至除氧器，正常補水補至凝汽器，利用回熱系統(tǒng)加熱后送入除氧器，熱經(jīng)濟性較高。 輔助設備選型⑴ 給水泵本工程設置三臺 100%容量電動給水泵，兩臺運行，一臺備用。給