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烧结余热发电工艺流程主要包括三部分:烟气回收及循环系统; 锅炉系统; 汽轮机及发电机系统。烟气回收系统主要由烟囱、烟气引出管、烟气流量控制阀和烟筒的遮断阀构成,主要功能是利用锅炉引风机产生的负压将带冷机烟罩内温度较高的烟气引到锅炉内,同时避免外界的冷风进入锅炉。锅炉系统是余热回收的核心,在锅炉受热面上,高温烟气将热量逐级传递给受热面内的水,生成蒸汽。汽轮机及发电机系统将蒸汽携带的能量转化成电能,最终完成余热能向电能的转化。
日本烧结余热利用起步最早。上世纪80 年代中期, 余热回收技术已在日本烧结厂得到了广泛应用, 其冷却机废气余热利用的普及率达到了57% ,而烧结机主烟道烟气余热利用的普及率也达到了26% 。2004 年9 月1 日, 马钢第二炼铁总厂在两台300 m2 烧结机上开工建设了国内第一套余热发电系统, 该系统于2005 年9 月6 日并网发电。随后,马钢、济钢、宝钢、太钢等大型钢铁集团公司都开始应用。
技术指标
1.与该节能技术相关的能耗现状:200~400℃的低温余热废气,基本没有得到利用。
2.主要技术指标:
可利用烟气温度为200~400℃。
技术难点
(1)烧结冷却机废气流量很大,但是,低温段(150℃以下)和部分中温段废气没有利用价值,而且高温段和可利用部分中温段废气的平均温度在300~380℃之间。主要受到烧结机落矿温度和冷却机漏风率影响。可利用的余热资源属于中低温余热,质量不高,回收利用难度较大。
(2)发电系统对主蒸汽的品质要求很严,而烧结系统热力系统非常不稳定,废气温度波动范围在±100℃以上,造成主汽温度的波动超标,严重影响技术经济指标,迫使余热电站频繁停机,严重威胁汽轮机的安全性、稳定性和寿命。
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研究表明, 烧结工序余热资源量约占吨钢余热资源总量的19.3% , 基本原理为:烧结矿在带冷机或环冷机上是通过鼓风进行冷却,由底部鼓入的冷风在穿过热烧结矿层时被加热,成为高温废气。将这些高温的废气通过引风机引入锅炉,加热锅炉内的水产生蒸汽,蒸汽推动汽轮机转动带动发电机发电。随着我国钢铁工业的快速发展, 高炉炼铁的主要原料——烧结矿的产量也大幅度提高,烧结生产过程中产生的高温废气也越来越多,如何有效地回收利用这部分热量已经引起了人们的高度重视。2008 年5月,国家发改委将烧结余热发电技术列入第一批国家重点节能技术推广项目, 2009年12月工信部公布了《钢铁企业烧结余热发电技术推广实施方案》, 计划用三年时间(2010-2012年) ,在重点大中型钢铁企业中有针对性地推广烧结余热发电技术,预期在钢铁行业的推广比例达到20%,形成157.5万t 标准煤的节能能力,为钢铁企业在日益激烈的市场竞争中进一步降低生产成本、实现节能降耗发挥积极作用。
余热利用及其应用领域知识介绍 余能是在一定经济技术条件下,在能源利用设备中没有被利用的能源,也就是多余、废弃的能源。它包括高温废气余热、冷却介质余热、废汽废水余热、高温产品和炉渣余热、化学反应余热、可...
余热是在一定经济技术条件下,在能源利用设备中没有被利用的能源,也就是多余、废弃的能源。它包括高温废气余热、冷却介质余热、废汽废水余热、高温产品和炉渣余热、化学反应余热、可燃废气废液和废料余热以及高压流...
热电与火电不同在于:一个是可以区域性供热的,这个就是热电。而火电是大机组发电的。不过现在这方面也开始模糊起来了,有些小机组的火电厂也开始进行供热了,符合国家节能减排的号召的。余热发电一般是指燃机电厂,...
烧结余热资源具有品质较低、波动大等特点,回收的关键技术包括烧结机烟气余热回收与烟气处理、烧结余热源参数预测、烧结余热回收工艺与废气温度调节、废气循环对烧结矿质量影响与烧结冷却制度优化、冷却机余热回收锅炉、发电系统选型与优化等。烧结余热回收应以冷却机废气余热回收为主, 并重点保证系统稳定运行、提高回收效率, 其中, 热源参数预测技术是基础, 热风循环技术是有效手段, 余热锅炉和发电系统热力参数优化、参数匹配和动态特性优化是核心。
烧结余热发电
烧 结 厂 环冷机低温烟气余热发电方案 天津华能能源设备有限公司 2011年 9月 烧结厂环冷机低温烟气余热发电方案 天津华能能源设备有限公司 1 烧结厂 环冷机低温烟气余热发电方案 1 前言 众所周知,在烧结矿生产过程中, 特别是烧结矿由鼓风式环冷机冷却 过程中会排出大量温度为 200~400℃的低温烟气,从而浪费大量可回收的 热量,其热能量大约为烧结矿烧成系统热耗量的 33%。如果低温烟气余热 回收发电技术在这些烧结机环冷机上应用,必将回收大量热能,从而提高 烧结矿生产过程的能源利用率,降低工序能耗,并且可为工厂带来十分可 观的经济效益。 随着近年来低温烟气余热锅炉技术和低参数补汽式汽轮发电机组技 术的不断发展和日臻完善,使低温烟气余热回收成为可能。本方案就唐山 现有情况进行技术分析和论证, 以最大限度的利用烧结环冷机排放的低温 烟气的热能进行发电,达到大幅度降低烧结工序能耗的目
烧结余热发电资料
1概论 在钢铁生产过程中,烧结工序的能耗约占总能耗的 10%,仅次于炼铁工序,位居 第二。在烧结工序总能耗中,有近 50%的热能以烧结烟气和冷却机废气的显热形 式排入大气。由于烧结冷却机废气的温度不高,仅 150~450℃,加上以前余热 回收技术的局限,余热回收项目往往被忽略。 随着近几年来余热回收技术突飞猛进,钢铁行业的余热回收项目造价大幅度降 低,同时余热回收效率大幅提高, 特别是闪蒸发电技术和补汽凝汽式汽轮机在技 术上获得突破,为钢铁行业余热回收创造了优越的条件。 时值目前国家能源紧缺、 大力提倡生产过程节能降耗的关键时期, 国家有关部门对企业节能指标提出了很 高的要求。在这样的形势和技术条件下, 一些有远见的钢铁企业, 迅速启动各种 余热回收项目,不但完成了钢铁企业的节能降耗任务, 同时也能为企业本身创造 可观的经济效益。 烧结冷却机余热的回收, 是通过回收烧结机尾落矿风箱及烧结冷
钢铁行业烧结余热发电,钢铁行业烧结设备产生的废烟气,通过高效低温余热锅炉产生蒸汽,带动汽轮发电机发电的工艺。将烧结环冷机低温烟气循环利用,充分吸收烟气中的热量,最大限度地利用200~400℃的低温余热,最终使其转化为高品质的电能。烧结矿生产中特别是烧结矿冷却过程中排出的低温烟气热能大约为烧结矿烧成系统热耗量的三分之一,节能潜力大。烧结废气余热回收方式有开路(自然)系统、闭路循环回收方式、低温废气选择性富集式、开路废气回收利用方式,后两种循环方式废气余热利用率高。
微波烧结作为一种材料烧结工艺被誉为“新一代烧结技术”。材料的微波烧结始于20世纪60年代中期,Levinson和Tinga首先提出陶瓷材料的微波烧结,随着微波原理及其与材料相互作用机理研究的不断深入,加上各发达国家对这项技术的大力支持,微波烧结技术已经取得长足的进步。
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微波烧结的原理
微波烧结原理与传统烧结有着本质区别。传统烧结是工频电流流过负载电阻,电阻把电能转换成热能,通过对流、辐射、传导方式将热量传递到被烧结的材料,然后材料通过自身的热传导由表及里升温,从而达到烧结目的。微波烧结是利用微波具有的特殊波段与材料的基本细微结构耦合而产生热量,材料在电磁场中的介质损耗使其材料整体加热至烧结温度,实现致密化的方法。
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微波烧结装置的结构
图1 微波烧结装置结构图
一般的微波烧结装置主要由微波源系统,微波传输系统,微波烧结腔和监测控制系统4部分组成。其结构如图1所示:可长时间连续工作的磁控管,它将直流电场中取得的直流能量最大限度地转换成微波能量,储存于谐振腔中,并通过能量耦合器输出到微波传输系统。微波源的工作频率一般为2.45GHz,输出功率连续可调。在磁控管与烧结腔之间一般配有三端口环形器,其作用主要是引导微波反射回来的能量进入水负载,保护微波功率源不受大功率反射波的损坏。微波能量以某种模式通过波导传输到微波烧结腔中,在腔体电场或磁场最强处放置烧结材料,使微波源的反射功率最大限度地减小,从而使材料在此加热点能量利用率最高。监测控制系统包括测温,测反射以及气体的导入导出等。
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微波烧结的特点
与传统的烧结工艺相比,微波烧结具有如下优点:
降低烧结温度,与传统烧结相比,降温幅度最大可达500℃左右。 高效节能,比传统烧结节能70%~90%。由于微波烧结的时间大大缩短,因此大大提高了能源的利用效率。 安全无污染。微波烧结的快速烧结特点使得在烧结过程中作为烧结气氛的气体的使用量大大降低,这不仅降低了成本,也使烧结过程中废气、废热的排放量得到降低。 提高快速升温条件下材料的性能。使用微波烧结快速升温和致密化可以抑制晶粒组织长大,从而制备纳米粉末、超细或纳米块体材料。 提高致密度,增加晶粒均匀性。微波辐射可提高粒子动能、有效加速粒子扩散。材料烧结过程包括致密化阶段和晶粒生长阶段,致密化速率主要与坯体颗粒间的离子扩散速率有关,晶粒生长速率则主要依赖于晶界扩散速率。所以微波烧结有助于提高材料致密度,增加晶粒均匀性。但微波烧结也体现出了传统烧结不曾有的缺点:
加热设备复杂、需特殊设计、成本高;同时,由于不同介质吸收微波的能力及微波耦合不同,出现了微波可吸收材料,半吸收材料,不吸收材料等,选择性加热使得微波透过材料不能烧结,同时出现热斑现象。
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影响微波烧结效果的因素
影响微波烧结效果的因素主要有:所使用的微波频率,烧结时间与烧结升温速度,材料本身的介电损耗特性等。
使用高的微波频率对烧结过程有两方面的影响:可以改善微波烧结的均匀性,加快烧结过程。提高频率对改善微波加热的均匀性有一定的作用。另一方面,使用的微波频率越高,在单位时间内样品吸收的能量越多,烧结致密化速度越快。 烧结时间和加热速度对烧结体的组织性能有很大的影响。高温快烧和低温慢烧均会造成组织晶粒尺寸不均匀,孔隙尺寸过大等现象。过快的加热速度会在材料内部形成很大的温度梯度,产生的热应力过大会导致材料开裂。 材料本身的特性也对微波烧结有很大的影响。微波烧结是利用材料对微波的吸收转化为材料内部的热量而使材料升温,因而存在材料吸收微波能力的问题。烧结工艺与具体的微波装置、每种材料本身特性有关。对于介电损耗高、介电特性也不随温度发生剧烈变化的陶瓷材料,微波烧结的加热过程比较稳定,加热过程容易控制。但是大多数陶瓷材料存在一个临界温度点,在室温至临界温度点以下介电损耗较低,升温较困难。一旦材料温度高于临界温度,材料的介电损耗急剧增加,升温就变得十分迅速甚至发生局部烧熔现象。5
微波烧结工艺的应用及工业化
目前已知适合微波工艺的陶瓷材料主要有以下几类,氮/碳化物:TiN、AIN、VN、Si3N4、TiC、SiC、WC、VC、B4C、TiCN、BN;硼化物:TiB2、ZrB2;氧化物:ZrO、TiO2、ZnO、CeO2;介质材料:Al2O3、YO、SiC等。到目前为止,几乎所有的陶瓷材料已经使用微波工艺进行了烧结。但陶瓷材料微波烧结工艺产业化发展远不如研究领域活跃。据报道,到目前为止也仅有Al2O3、ZnO、WC/Co、V2O5等陶瓷材料实现了小规模工业化生产。
材料介质特性数据缺乏和设备的缺乏、昂贵,是阻碍微波烧结技术发展产业化最主要的两大障碍。目前微波烧结产业化的发展主要集中于高温结构陶瓷和传统工艺不易烧结的陶瓷材料。但对于大多数电子陶瓷材料而言,其烧结温度并不高,虽然对于实现微波技术在陶瓷材料的工业化生产目前还有许多困难,但微波烧结工艺所展现的传统烧结工艺无法比的优势,势必成为推动微波烧结技术工业化发展的动力。
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烧结作业是间歇进行的。烧结完毕后,将烧结盘翻转180°,烧结块即被倒出,然后重新装料进行烧结。烧结盘较平地吹烧结的机械化程度高,设备易于制造、漏风率低、动力消耗不大,生产过程比较简单,比带式烧结机投资省,因此适用于小型工厂的需要。其缺点是间歇作业,每盘烧结时间长,有效面积的利用系数不高;其次,烧结矿的卸矿是采用倾翻烧结盘的方式进行的,因此,卸料时扬尘很大,造成环境污染 。2100433B