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工业硅行业电炉烟气余热发电技术

工业硅行业作为现代工业的重要组成部分,每年消耗大量能源,据统计,中国平均每吨工业硅需要消耗13000kW/h电以上,全国年产100×104t工业硅需要耗电13×108kW/h以上。随着中国逐步建立全社会的资源循环利用体系和节能减排工作的深入进行,工业硅作为能耗大户,佘热回收势在必行。


工业热炉烟气余热发电技术


为实施节能技术改造,余热回收—提高能源综合效率,既是响应国家号召,建设节约型社会的客观需要,也是企业降低成本,提高企业市场竞争力的需要。

  
工业硅烟气余热特点


a)烟气余热属于中温余热、废气流量较少,热品位较低;


b)烟气余热的参数(温度、流量)具有一定的波动性,波动范围大;


c)烟气中的硅灰(俗称硅微粉)极细,有极强粘附力和非常高的热阻。受热外管壁粘灰后会大大降低热交换率。
  
烟气余热发电改造前状况


某工业硅厂2台矿热炉来的400℃~600℃高温烟气,通过混风,达到降温的目的。温度降低到220℃~230℃后,首先进入到双效旋风除尘器中,进行第一次除尘处理,除尘得到的烟尘(即SiO2粉)经卸料机卸出,进行包装。经过第一次除尘处理的烟气,在进入风机之前,通过向烟气管到喷淋冷却水,进行二次降温处理,经冷却水冷却的烟尘温度降低到180℃~200℃左右,通过引风机进入布袋除尘器,净化后烟气由除尘器上部排入大气。目前这种烟气处理方法,基本能满足环保要求,但需耗费大量电能和水资源,同时烟道的高温烟气的热能没有得到合理的利用造成热能的浪费。
 
余热发电改造方案


余热资源


高温烟气的流量和温度参数决定了余热平台的装机方案,高温烟气的烟尘成分及其含量决定了余热锅炉的清灰方式。经现场实测,原工业硅厂2台矿热炉烟气余热参数如下:


烟气总量:2×70000Nm3/h;
烟气温度:450℃;
烟气成分单位N2H2OCO2O2
体积含量%772318
烟尘成分单位SiO2Al2O3Fe2O3CaO
体积含量%86~900.2~1.70.3~6.00.2~0.5
烟气含尘量:7g/Nm3.


装机方案


按目前成熟的余热发电工艺,烟气经废热锅炉利用后,温度可从450℃降至200℃左右。根据热力学公式,可以计算出每小时1台矿热炉可利用的烟气余热量为2415×104kJ/h.


根据设计及工程实施的数据及工程经验,余热锅炉对余热的利用效率90%,平台的效率为40%.本老虎机计算取余热锅炉80%的能效,取平台的能效40%.则2台矿热炉产生烟气的计算余热发电平均游戏为4293kW.考虑到余热发电受矿热炉工况影响较大,烟气温度和流量等参数具有一定的波动性,且波动范围较大等因素,本老虎机确定装机方案2×8t/h硅业烟气专用余热锅炉1×3MW纯凝汽式汽轮平台。

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