冶金業(yè)余能發(fā)電應(yīng)用

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1前言

冶金工業(yè)的生產(chǎn)特點是高能源消耗、高熱量產(chǎn)生,存在著大量的富余能源排放和流失,嚴重污染環(huán)境,造成能源浪費?，F(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,冶金生產(chǎn)設(shè)備的大型化、現(xiàn)代化為冶金工業(yè)對富余煤氣(高爐、轉(zhuǎn)爐或焦?fàn)t的富余煤氣)、余熱(生產(chǎn)過程中廢氣或冷卻時回收的熱量)、余壓(高爐爐頂煤氣壓力或是生產(chǎn)過程中的蒸汽壓力)進行二次或三次重復(fù)再利用創(chuàng)造了條件。上述富余煤氣、余熱和余壓統(tǒng)稱為余能,利用余能發(fā)電僅是對能源綜合利用的方式之一。落實科學(xué)發(fā)展觀,發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟,冶金生產(chǎn)把保護環(huán)境和節(jié)能減排工作結(jié)合起來,不僅可降低生產(chǎn)成本,更重要意義在于保護環(huán)境,社會效益遠遠大于經(jīng)濟效益。近年來,山東冶金工業(yè)多座大型冶煉生產(chǎn)設(shè)備(1000m3以上高爐、100t以上轉(zhuǎn)爐、新型焦?fàn)t)的建成投產(chǎn),在能源綜合利用方面做了大量的、富有成效的工作,特別是高爐煤氣壓差(TRT)發(fā)電和高爐、轉(zhuǎn)爐和焦?fàn)t富余煤氣發(fā)電、轉(zhuǎn)爐余熱回收發(fā)電,使能源得到了充分利用。截至2006年底,山東冶金行業(yè),有15個企業(yè)共建成發(fā)電機組59臺,裝機總?cè)萘?30610kW。已投入運行的53臺,裝機容量736810kW。2006年的發(fā)電量222379萬kW•h,占用電總量的17.76%。2007年上半年又有4臺、裝機容量18800kW投入運行,發(fā)電量還將會有進一步提高。

2利用余能發(fā)電的機組建設(shè)和運行特點

2.1能源利用形式多樣化

目前已建成的59臺發(fā)電機組中,能源利用形式有9種:1)燃氣—蒸汽循環(huán)發(fā)電機組(CCPP)10臺,裝機容量412000kW,占裝機總?cè)萘康?9.60%。2)富余煤氣發(fā)電機組20臺,裝機容量154500kW,占裝機總?cè)萘康?8.60%。多數(shù)鋼鐵和焦化企業(yè)采用富余煤氣、燃燒鍋爐蒸汽做功通過汽輪機帶動發(fā)電機發(fā)電。3)高爐煤氣壓差發(fā)電機組(TRT)12臺,裝機容量107110kW,占裝機總?cè)萘康?2.90%。4)燃煤發(fā)電機組5臺,裝機容量84000kW,占裝機總?cè)萘康?0.11%。5)干熄焦余熱發(fā)電機組2臺,裝機容量31000kW,占裝機總?cè)萘康?.73%。6)焦?fàn)t廢氣余熱發(fā)電機組2臺,裝機容量24000kW,占裝機總?cè)萘康?.89%。7)焦?fàn)t燃氣發(fā)電機組5臺,裝機容量10000kW,占裝機總?cè)萘康?.20%。8)煉鋼余熱發(fā)電機組1臺,裝機容量6000kW,占裝機總?cè)萘康?.72%。9)柴油發(fā)電機組2臺,裝機容量1000kW,占裝機總?cè)萘康?.12%(山東鎂礦作為備用電源用)。

2.2裝機容量不斷增加

近幾年,大型生產(chǎn)設(shè)備的逐步建成和投產(chǎn),使冶金企業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的余能大量增加,利用余能發(fā)電的條件更加充沛,余能利用方式呈現(xiàn)多樣性,發(fā)電機組的建設(shè)進入了一個高峰期。2004年投入運行的發(fā)電機組150000kW,2006年投入運行的發(fā)電機組最多,達到427800kW,與2000年(15臺,共72500kW)相比,發(fā)電機組和裝機容量分別增長2.53倍和8.16倍。

2.3單機容量不斷增大,能源利用方式擴展

2001年前能源利用方式有4種,主要是高爐煤氣發(fā)電和燃煤發(fā)電,只有1臺干熄焦余熱發(fā)電;單機容量最小的500kW,最大的25000kW。當(dāng)時單機容量最大的有:1)燃煤發(fā)電機組是山東鋁廠的1臺25000kW;2)干熄焦余熱發(fā)電機組是濟鋼的1臺6000kW;3)高爐煤氣發(fā)電機組是威海鑫山鐵廠的2臺3000kW發(fā)電機組。2001年后大機組建設(shè)和投入運行逐漸增多,特別是從2004年起,建設(shè)速度加快,單機容量不斷增大,2001~2006年共建設(shè)發(fā)電機組44臺,裝機容量758110kW,單機容量最大達到50000kW。單機裝機容量10000kW以上的發(fā)電機組共20臺,裝機容量641000kW,占所建發(fā)電機組的比例分別為46.51%和84.55%。能源利用方式有了較大的改變,在原有4種利用方式的基礎(chǔ)上又增加了5種:燃氣—蒸汽循環(huán)發(fā)電(CCPP);高爐煤氣壓差發(fā)電(TRT);焦?fàn)t燃氣發(fā)電;焦?fàn)t廢氣余熱發(fā)電;轉(zhuǎn)爐余熱發(fā)電。

2.4單機容量多樣

單機容量發(fā)電機組共有17種類,具體情況如下:50000kW,3臺;48000kW,4臺;42000kW,2臺;35000kW,1臺;25000kW,7臺;18000kW,2臺;15000kW,3臺;12000kW,4臺;8000kW,5臺;6800kW,2臺;6000kW,8臺;4350kW,1臺;4160kW,1臺;3000kW,8臺;2000kW,5臺;1500kW,5臺;500kW,2臺。其中,單機容量6000kW和3000kW的分別是8臺,為使用量最多。2000年企業(yè)發(fā)電量過10000萬kW•h僅有2個單位,2006年企業(yè)發(fā)電量超過10000萬kW•h的有4個單位,其中濟鋼超過10億kW•h,萊鋼達到35555萬kW•h,山東鋁廠繼續(xù)保持30000kW•h。2006年15個企業(yè)的發(fā)用電比例達到17.76%,用電量和發(fā)電量分別增長2.03倍和2.37倍。有的企業(yè)生產(chǎn)實現(xiàn)了全部使用余能發(fā)電,并有少量外供,取得明顯的經(jīng)濟效益。發(fā)電量超過用電量的企業(yè)有1個,發(fā)、用電量比例達到139%;發(fā)、用電量比例達到60%以上的有3個單位,分別為69.90%、65.62%和64.34%;發(fā)、用電比例達到20%以上的單位有4個,分別為28.59%、27.70%、27.18%和20.35%。有些企業(yè)的發(fā)電機組是2006年才投入運行的,發(fā)電機組的潛能還沒有完全發(fā)揮出來。通過余能發(fā)電機組的建設(shè),發(fā)電能力有了很大提高。在調(diào)查的15個企業(yè)中,2000年用電總量413745萬kW•h,發(fā)電量66081萬kW•h,發(fā)、用電比例15.97%。2006年用電總量1252420萬kW•h,發(fā)電量222379萬kW•h,發(fā)、用電比例達到17.76%。預(yù)計2007年企業(yè)的發(fā)電量和發(fā)、用電比例都會有大的提高,將取得更加突出的社會效益和經(jīng)濟效益。

2.5上網(wǎng)方式靈活

冶金企業(yè)利用余能發(fā)電,一方面實現(xiàn)了節(jié)能減排,使能源得到了多次重復(fù)利用,另一方面減少了電費支出。各企業(yè)與當(dāng)?shù)毓╇姽镜拿芮泻献?實現(xiàn)上網(wǎng)方式的靈活性和多樣性,有利于企業(yè)發(fā)電機組的高效運行。有的采用自備電廠運行方式,所發(fā)電量全部自用;有的采用公用電廠運行方式,所發(fā)電量全部上網(wǎng),賣給當(dāng)?shù)毓╇姽?用電時按網(wǎng)上供電價格回購。

3問題及建議

山東冶金工業(yè)發(fā)電設(shè)備建設(shè)及運行仍存在以下問題:

1)裝機小容量比例多。發(fā)電機組建設(shè)裝機容量的大小雖然與企業(yè)富余能源的多少有關(guān)聯(lián),但在調(diào)查的15個企業(yè)的59臺發(fā)電機組中,小于10000kW的機組有37臺,比例達到62.71%。

2)裝機品種多。在59臺發(fā)電機組中,有17種不同裝機容量的發(fā)電機組,裝機容量10000kW以上的發(fā)電機組品種有8個,10000kW以下的發(fā)電機組有9個。

3)發(fā)展不平衡。山東冶金各生產(chǎn)企業(yè)之間,利用余能發(fā)電,工作開展的不平衡,有的起步早,發(fā)電設(shè)備與生產(chǎn)設(shè)備同步建設(shè),生產(chǎn)設(shè)備投產(chǎn)時,發(fā)電機組同步運行;有的才剛起步。有的起點高,對富余能源集中利用,發(fā)電機組能力大,而有的企業(yè)發(fā)電機組臺數(shù)多,單機容量小。

4)建設(shè)項目審批難,發(fā)電上網(wǎng)費用高。

針對存在的問題,提出如下建議:

1)國家有關(guān)部門應(yīng)加大對能源綜合利用工作的支持力度。冶金企業(yè)對余能的再利用,是利國、利民,有利于全社會的事,有明顯的社會效益和經(jīng)濟效益,在余能發(fā)電機組建設(shè)、運行和上網(wǎng)工作中應(yīng)從政策上給予鼓勵,在資金上給予支持。

2)企業(yè)在能源綜合利用工作上,應(yīng)做到統(tǒng)籌規(guī)劃,推廣高爐煤氣壓差發(fā)電(TRT)和燃氣—蒸汽循環(huán)發(fā)電(CCPP)。在高爐煤氣壓差發(fā)電機組建設(shè)過程中,青鋼利用2座500m3高爐,采用“二拖一”方式,一方面實現(xiàn)高爐煤氣壓差發(fā)電,另一方面使得發(fā)電機組相對較大。通過采用“二拖一”方式,使大發(fā)電機組所需的煤氣流量有了保障,使小容積的高爐采用TRT發(fā)電成為可能,有條件的企業(yè)應(yīng)當(dāng)借鑒。

3)在余熱回收利用方面,還有大量的工作可做,濟鋼實現(xiàn)了40t轉(zhuǎn)爐余熱發(fā)電機組的運行,取得了很好的效果。目前省內(nèi)鋼鐵企業(yè)40t以上的轉(zhuǎn)爐相當(dāng)普遍,如果全部實現(xiàn)余熱回收發(fā)電,效益將是相當(dāng)可觀的。

4)加強企業(yè)間交流,增強信息溝通,不斷提高發(fā)電機組的管理水平和運行質(zhì)量。

4結(jié)束語

通過這次對全省冶金企業(yè)余能發(fā)電機組建設(shè)和運行情況的調(diào)查,對目前冶金企業(yè)的發(fā)電機組建設(shè)和運行情況有了一個大致的了解。雖然參與調(diào)查的企業(yè)還不完全,但也可以看出,冶金企業(yè)對余能發(fā)電工作還是非常重視的,特別是近幾年,發(fā)電機組的建設(shè)和投入運行的數(shù)量明顯加快,能源的利用方式更加多樣化。在發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟、做好環(huán)境保護工作方面,從節(jié)能減排入手,投入大,見效快,取得了明顯的社會效益和經(jīng)濟效益,實現(xiàn)了社會和企業(yè)的雙贏。