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工業矽行業電爐煙氣餘熱發電技術

工業矽行業作為現代工業的重要組成部分,每年消耗大量能源,據統計,中國平均每噸工業矽需要消耗13000kW/h電以上,全國年產100×104t工業矽需要耗電13×108kW/h以上。隨著中國逐步建立全社會的資源循環利用體係和節能減排工作的深入進行,工業矽作為能耗大戶,佘熱回收勢在必行。


工業熱爐煙氣餘熱發電技術


為實施節能技術改造,餘熱回收—提高能源綜合效率,既是響應國家號召,建設節約型社會的客觀需要,也是企業降低成本,提高企業市場競爭力的需要。

  
工業矽煙氣餘熱特點


a)煙氣餘熱屬於中溫餘熱、廢氣流量較少,熱品位較低;


b)煙氣餘熱的參數(溫度、流量)具有一定的波動性,波動範圍大;


c)煙氣中的矽灰(俗稱矽微粉)極細,有極強粘附力和非常高的熱阻。受熱外管壁粘灰後會大大降低熱交換率。
  
煙氣餘熱發電改造前狀況


某工業矽廠2台礦熱爐來的400℃~600℃高溫煙氣,通過混風,達到降溫的目的。溫度降低到220℃~230℃後,首先進入到雙效旋風除塵器中,進行第一次除塵處理,除塵得到的煙塵(即SiO2粉)經卸料機卸出,進行包裝。經過第一次除塵處理的煙氣,在進入風機之前,通過向煙氣管到噴淋冷卻水,進行二次降溫處理,經冷卻水冷卻的煙塵溫度降低到180℃~200℃左右,通過引風機進入布袋除塵器,淨化後煙氣由除塵器上部排入大氣。目前這種煙氣處理方法,基本能滿足環保要求,但需耗費大量電能和水資源,同時煙道的高溫煙氣的熱能沒有得到合理的利用造成熱能的浪費。
 
餘熱發電改造方案


餘熱資源


高溫煙氣的流量和溫度參數決定了餘熱電站的裝機方案,高溫煙氣的煙塵成分及其含量決定了餘熱鍋爐的清灰方式。經現場實測,原工業矽廠2台礦熱爐煙氣餘熱參數如下:


煙氣總量:2×70000Nm3/h;
煙氣溫度:450℃;
煙氣成分單位N2H2OCO2O2
體積含量%772318
煙塵成分單位SiO2Al2O3Fe2O3CaO
體積含量%86~900.2~1.70.3~6.00.2~0.5
煙氣含塵量:7g/Nm3.


裝機方案


按目前成熟的餘熱發電工藝,煙氣經廢熱鍋爐利用後,溫度可從450℃降至200℃左右。根據熱力學公式,可以計算出每小時1台礦熱爐可利用的煙氣餘熱量為2415×104kJ/h.


根據設計及工程實施的數據及工程經驗,餘熱鍋爐對餘熱的利用效率90%,發電機組的效率為40%.本項目計算取餘熱鍋爐80%的能效,取發電機組的能效40%.則2台礦熱爐產生煙氣的計算餘熱發電平均功率為4293kW.考慮到餘熱發電受礦熱爐工況影響較大,煙氣溫度和流量等參數具有一定的波動性,且波動範圍較大等因素,本項目確定裝機方案2×8t/h矽業煙氣專用餘熱鍋爐1×3MW純凝汽式汽輪發電機組。

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