余热发电技术在炭素罐式煅烧炉的应用

李勇，杨镇，任太琳

余热发电技术在炭素罐式煅烧炉的应用

Waste Heat Power Generation Technology in the Application of Carbon Tank Calciner

李勇，杨镇，任太琳

本文着重介绍炭素罐式煅烧炉余热发电系统工艺，分析炭素罐式煅烧炉的资源综合利用，列举了余热发电技术在环保排放达标、资源综合利用方面的应用，并叙述了节能降耗的实施过程和效果。

炭素；余热发电;节能

1 概况

炭素行业是个高能耗产业。根据市场调查，国内共有上百家炭素企业，其产能达到1000万吨预焙阳极和1200万吨煅烧焦，我国石油焦煅烧以罐式煅烧炉为主，罐式炉煅烧过程产生大量烟气，温度通常达到800℃以上，部分供导热油炉的换热后的烟气温度也在600℃以上。利用水泥窑余热发电的成功经验和技术装备，应用于炭素行业罐式煅烧炉尾气余热回收，是继水泥窑余热发电后的一个新领域。如果这些企业都能推行煅烧炉余热发电系统，那么整个炭素行业年发电量将达到约50×108kWh，经济效益十分可观，同时煅烧炉余热发电的成功运行可以形成示范效应，促进国内炭素行业开展资源综合利用，可以进一步减少二氧化碳排放量，带动全行业为节能减排、循环经济做出重要的贡献。

2 炭素罐式煅烧炉热量利用现状

铝用炭素阳极用石油焦的挥发分高达9%～12%，根据炭素罐式煅烧炉的热平衡计算结果显示，原料煅烧吸热只占罐式炉热支出的约30%，而被煅烧烟气所带走的热量占整个罐式煅烧炉热支出的50%以上。大型罐式煅烧炉，一旦生产启动，连续多年不停产检修（一般8～9年），高温烟气的总量和温度（煅烧炉出口烟气温度800℃～1000℃）相当稳定，这给煅烧炉高温烟气的余热发电和充分利用创造了条件。

在对炭素罐式煅烧炉的余热进行利用之前，除部分烟气所含的热量用来加热导热油外，其余烟气所含的热量都没有利用，造成了极大的浪费。

3 炭素罐式煅烧炉余热发电技术简介

目前，炭素罐式煅烧炉余热发电技术已经成熟，下面将以山东某炭素罐式煅烧炉余热发电项目为例，介绍余热发电技术在炭素罐式煅烧炉生产线中的应用。

该项目炭素生产线规模为6台28罐煅烧炉，年产15万吨铝用预焙阳极，配套的余热发电项目是利用6台罐式煅烧炉的800℃～1000℃的烟气为热源，每3台罐式煅烧炉配套设置1台余热锅炉，两台余热锅炉生产的3.82MPa-450℃的过热蒸汽汇合后进入汽轮机发电，汽轮机做功后的乏汽通过凝汽器冷凝成水，经凝结水泵送入轴封加热器、低压加热器到压力式除氧器，再经给水泵为余热锅炉提供给水。同时保留原烟风管道，并在原烟风管道上加装烟道闸板，当余热电站出现故障时，通过调节主烟道上的烟道闸板将余热锅炉解列，从而保证炭素罐式煅烧炉的正常运行。系统流程示意图见图1。

根据目前国内余热发电技术及装备现状，结合炭素罐式煅烧炉生产线余热资源状况，本工程装机方案如下：

（1）余热锅炉

煅烧炉余热锅炉采用光管受热面、自然循环方式、露天立式布置，结构紧凑、占地面积小。烟气从上向下依次横向冲刷过热器、蒸发器、省煤器，气流方向与粉尘沉降方向一致，有利于受热面积的清灰。

（2）汽轮机

汽轮机为单压凝汽式，两台余热锅炉产生的过热蒸汽并入主蒸汽母管，混合后的过热蒸汽作为汽轮机进汽，额定进汽压力3.43MPa（a），额定进汽温度435℃，排汽压力0.008MPa，汽轮机超发能力10%，并且在此负荷能够长期稳定运行。

考虑到炭素生产线废气余热参数的波动，该工程确定装机方案如下：1台4.5MW单压凝气式汽轮机组+1台4.5MW发电机组+2台余热锅炉，即2炉1机方案。

该项目余热电站验收当天，1号余热锅炉进口平均温度730℃，2号余热锅炉进口平均温度740℃，汽轮机组发电最大负荷4144kW，平均负荷在4000kWh左右。目前在煅烧车间正常生产的情况下，发电机组运行良好。

4 技术特点

该技术利用罐式煅烧炉的烟气余热建设纯余热回收电站，为降低阳极生产成本，确保全厂满负荷生产发挥了重要作用，在提高经济效益的同时，也减轻了对环境的污染。主要技术特点有：

（1）不影响煅烧工艺流程，不影响煅后焦质量；

（2）利用废弃的余热进行发电，使煅烧部分的热量得到综合性、高效的利用；

（3）余热发电量可以满足全厂用电需求；

（4）采用高温烟气保温技术；

（5）发电指标最高可达300kWh/t焦。

该技术成功应用于生产后，开创了我国铝用炭素行业高效率的余热电站之先河，为行业发展绿色经济起到了示范作用。

[1]西安电力学校汽轮机教研组.小型火力发电厂汽轮机设备及运行[M].北京：水利电力出版社,1989.

[2]沈维道.工程热力学[M].北京：高等教育出版社,1987.

[3]任建疆，杜连达，张宝田.浅议罐式煅烧炉烟气热量的利用[J].轻金属,1988,(6).

TQ172.622.22

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赵 莲