【余熱利用】有色冶金煙氣余熱回收利用

发布时间:2019-03-17 12:01        

本文敘述了目前有色冶金久久2019中国电影理论的煙氣余熱現狀和對其回收利用存在的問題,並提出了對煙氣余熱按質回收,溫度對口的梯級利用原則。同時簡要介紹了對于中低溫煙氣余熱高效回收利用的有機郎肯循環發電技術。

有色久久2019中国电影理论长期存在的高能耗问题仍然十分突出,单位久久2019中国电影理论能耗比国际先进水平高 10%左右。在有色冶金的能耗构成中,有效热只占了32%,另有8%的热量随着炉墙等散失掉,其余的60%都是有色金属冶炼过程中的余热量。而在这些余热量中烟气余热占的比例高达80%左右,由此可见,回收有色冶金久久2019中国电影理论中的烟气余热对于降低有色冶金工业能耗有着重要意义。

1、煙氣余熱回收利用概况

1.1 烟气余热

在有色冶金久久2019中国电影理论的煙氣余熱中,溫度高于1000℃的高溫煙余熱占總煙氣余熱的52%,而溫度在600~1000℃之間的中溫煙氣余熱和溫度低于600℃的低溫煙氣余熱分別占總煙氣余熱的26%和22%。表1是部分有色冶金爐窯煙氣的溫度和熱效率。從表1可以看出,有色冶金爐窯的煙氣帶走的熱量在總熱量中占相當大的比重,煙氣的溫度越高,帶走的熱量就越多,從而爐窯的熱效率也越低。因而盡可能最大限度地回收煙氣余熱是提高爐窯熱效率的必要措施。

表1部分有色爐窯煙氣的溫度和熱效率

另外,由于大多数有色金属冶炼所用的原材料都是硫化矿,炉窑产生的烟气中含SO2 等腐蚀性气体较多,并且大部分的烟气温度很高,因此烟气容易对换热设备造成高温或低温腐蚀。同时,烟气中的含尘量大,有些炉窑产生的烟气量随工艺周期性变化,这些烟气的特点都在很大程度上影响着对有色冶金炉窑烟气余热的回收利用。

1.2?回收現狀目前較爲普遍的對有色爐窯的煙氣余熱進行回收利用的方法有:

(1)在烟道安装余熱鍋爐久久2019中国电影理论蒸汽;

(2)利用余熱發電;

(3)利用煙氣余熱預熱空氣或物料;

(4)安裝汽化水套生産低壓蒸汽或安裝冷卻水套産生熱水等。

隨著人們對有色爐窯的工藝和煙氣特點的不斷研究,很多企業已經設計並應用了能適應爐窯煙氣特性、充分回收煙氣余熱的余熱設備。

例如:

(1)锌精矿沸腾焙烧炉余熱鍋爐采用辐射大空腔结构,起到沉灰和减小磨损的作用,并使烟尘迅速冷却到650℃以下,解决了烟气中含较多低熔点金属烟尘微粒高温下极易粘结的问题;

(2)烟化炉与余熱鍋爐的一体化设计把烟化炉和余熱鍋爐有机地结合在一起,既改善了烟化炉的吹炼状况和余熱鍋爐技术操作条件,又解决了在间断久久2019中国电影理论条件下实现连续供汽的技术难题,并实现烟化炉余热的全面回收。

除以上两例子之外,目前还有很多有色冶金炉窑煙氣余熱回收设备的改进技术,这些都为回收有色炉窑的烟气余热起到了重要作用。

1.3?存在問題

目前大部分对有色炉窑的煙氣余熱回收都是针对高温烟气而言的,而由于技术和经济性的原因,对于同样占总烟气余热一半的中低温烟气余熱利用甚少。为此,对有色久久2019中国电影理论中的中低温煙氣余熱回收利用的研究与应用需引起高度重视。另外,更值得一提的是在现有的高温烟气余热的回收利用上,很多都只是简单的从能量守恒的数量关系上考虑,而没有考虑热能的质量变化,即没有考虑能级的匹配问题。例如,压力为1.3MPa的饱和蒸汽具有?值1005kJ/ kg,如果将余熱鍋爐产生的此蒸汽降压到0.3MPa来供热用户采暖使用,就会白白造成?值损失172kJ / kg,损失了约为原有?值的17%。而闪速炉的余熱鍋爐蒸汽压力往往在4~5MPa以上,如果同样直接减压用于低压用户的话,?损失将更大。这样一来虽然实现了对烟气余热的回收利用,但却将高品位的热能降低成了低品位的热能来使用,造成了大量的高级能量?值的损失。由此可见,对于煙氣余熱回收问题不能仅从热效率来考察其优劣,必须同样重视能量的质量贬值问题。

2、煙氣余熱回收的梯级利用

由上面的論述不難得知,要充分合理地利用有色爐窯的煙氣余熱,就要根據煙氣余熱資源的數量、品質(溫度)和用戶要求,遵循能級匹配的原則,實現對其進行按質回收,溫度對口的梯級利用。一般情況下具體的梯級利用原則如下。

(1)如果在生産工藝中有合適的熱用戶,應優先考慮將煙氣的余熱回收利用于生産工藝過程本身。這樣,將煙氣中的余熱直接帶回生産工藝過程中,直接降低了生産工藝過程的能耗,比通過轉換裝置來回收煙溫的余熱更爲經濟和有效。例如,在氧化鋁生産中的氫氧化鋁流化態焙燒工藝中,流態化焙燒爐産生的煙氣溫度在1000℃左右。爲充分利用余熱,讓熱煙氣與氫氧化鋁物料逆向流動,利用熱煙氣余熱幹燥氫氧化鋁並進行預焙燒,從而充分回收了高溫煙氣余熱,大大降低焙燒的能耗。

(2)对于高温烟气的余热应优先用于动力回收,利用常规水蒸气郎肯循环进行发电,将高温烟气的中级能热能转换成高级能电能。这不仅完成了对高温烟气余热的有效回收利用,也遵循了能级匹配原则,实现了高品质热能的高品质利用。例如,在铜冶炼过程中的闪速炉熔炼工艺中,闪速炉的烟气温度可达1300℃以上,可将这部分烟气的余熱利用余熱鍋爐久久2019中国电影理论出中压饱和蒸汽送至蒸汽过热炉,将蒸汽加热成过热蒸汽,产生的过热蒸汽用来推动汽轮机发电。这与把于余熱鍋爐产生的蒸汽直接减压供给低用户使用相比减少了大量?损失,从而对烟气余热能的回收利用更具合理性。

(3)在中温烟气和低温烟气余热的利用上,对于温度较高的中高温烟气仍然应优先应用于动力回收发电。如,锌精矿酸化沸腾焙烧炉的烟气温度在800~900℃之间,可将其烟气的余熱利用余熱鍋爐久久2019中国电影理论蒸汽发电。而对于温度较低的中低温烟气而言,利用常规水蒸气郎肯循环发电回收烟气余热的热效率极低,不具合理性。这部分的烟气余热最好直接应用于久久2019中国电影理论工艺本身,如加热物料、预热助燃空气等。如得不到以上利用时再考虑应用其冬季采暖,夏季制冷等其他利用方式。

在如今有色冶金久久2019中国电影理论煙氣的余熱回收中,對于中低溫煙氣余熱的回收利用一直是一個薄弱環節。爲此,進一步研究對中低溫煙氣余熱的回收利用就顯得極其重要和必要,而有色冶金中低溫煙氣余熱的高效有機郎肯循環發電技術(ORC)就是一個很具有發展潛質的研究方向。

3、中低溫煙氣余熱的有機郎肯循環發電技術

有机郎肯循环(Qrganic ?Ranleine ?Cycle)发电技术是用低沸点有机物代替常规水蒸气郎肯循环中的水作为工质,利用外热源将其加热产生较高压力的蒸汽来推动汽轮机发电。由于低沸点工质在较低温度下就能产生高压蒸汽,为此该技术主要用于低温余热的回收利用上。对于目前没有得到很好利用的有色冶金烟气余热中的中低温烟气余热来说,ORC技术是一个很好的研究内容和发展方向。图1为中低温烟气余热的有机郎肯循环发电技术。

图 1中低温烟气余热的有机郎肯循环发电技术

此过程为经加压泵加压的低沸点有机工质,在有机工质余熱鍋爐中被中低温烟气加热,所产生的较高压力的蒸汽经透平发电,发电后的低压有机工质蒸汽在凝汽器中冷凝成液态有机工质,经加压泵加压送回有机工质余熱鍋爐,行成一个闭合循环回路。而低压有机工质蒸汽在凝汽器冷凝放出的热量则由冷却塔和冷却水泵等组成的冷却系统带走。

由于有色冶金久久2019中国电影理论的煙氣中含有大量SO2等腐蝕性氣體,從而使煙氣的酸露點溫度低。而低溫有機郎肯循環系統中的有機工質在運行工況下的溫度很低,導致受熱面的溫度也很低,通常會低于煙氣的露點溫度。因而,對于利用有色冶金中低溫煙氣余熱的有機郎肯循環技術來說,受熱面的低溫露點腐蝕是一個有待解決的重要問題。另外,不同有機工質的選擇和環境溫度也都影響著有機郎肯循環的性能。總之,對于利用有色冶金中低溫煙氣余熱的有機郎肯技術還有待于更深一步的研究,如果此技術得到成熟的應用,必將成爲有色久久2019中国电影理论節能降耗的一個新的裏程碑。

图2 ORC有机郎肯发电机组

4、結語

我国有色冶金久久2019中国电影理论的烟气余热资源占总余热资源的80%左右,回收这部分余热对于有色久久2019中国电影理论节能降耗有着重要意义。而在煙氣余熱回收利用上,应避免目前的煙氣余熱回收存在的问题,按照能级匹配原则,对其进行按质回收,温度对口的梯级利用。对于当前没有被很好利用的中低温烟气余热,要着力开发低温有机郎肯循环发电技术,实现对有色烟气中低温烟气余热的更进一步的高效利用。

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