冶金業余能發電應用
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1前言
冶金工業的生產特點是高能源消耗、高熱量產生,存在著大量的富余能源排放和流失,嚴重污染環境,造成能源浪費。現代科學技術的發展,冶金生產設備的大型化、現代化為冶金工業對富余煤氣(高爐、轉爐或焦爐的富余煤氣)、余熱(生產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過程中的蒸汽壓力)進行二次或三次重復再利用創造了條件。上述富余煤氣、余熱和余壓統稱為余能,利用余能發電僅是對能源綜合利用的方式之一。落實科學發展觀,發展循環經濟,冶金生產把保護環境和節能減排工作結合起來,不僅可降低生產成本,更重要意義在于保護環境,社會效益遠遠大于經濟效益。近年來,山東冶金工業多座大型冶煉生產設備(1000m3以上高爐、100t以上轉爐、新型焦爐)的建成投產,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)發電和高爐、轉爐和焦爐富余煤氣發電、轉爐余熱回收發電,使能源得到了充分利用。截至2006年底,山東冶金行業,有15個企業共建成發電機組59臺,裝機總容量830610kW。已投入運行的53臺,裝機容量736810kW。2006年的發電量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,發電量還將會有進一步提高。
2利用余能發電的機組建設和運行特點
2.1能源利用形式多樣化
目前已建成的59臺發電機組中,能源利用形式有9種:1)燃氣—蒸汽循環發電機組(CCPP)10臺,裝機容量412000kW,占裝機總容量的49.60%。2)富余煤氣發電機組20臺,裝機容量154500kW,占裝機總容量的18.60%。多數鋼鐵和焦化企業采用富余煤氣、燃燒鍋爐蒸汽做功通過汽輪機帶動發電機發電。3)高爐煤氣壓差發電機組(TRT)12臺,裝機容量107110kW,占裝機總容量的12.90%。4)燃煤發電機組5臺,裝機容量84000kW,占裝機總容量的10.11%。5)干熄焦余熱發電機組2臺,裝機容量31000kW,占裝機總容量的3.73%。6)焦爐廢氣余熱發電機組2臺,裝機容量24000kW,占裝機總容量的2.89%。7)焦爐燃氣發電機組5臺,裝機容量10000kW,占裝機總容量的1.20%。8)煉鋼余熱發電機組1臺,裝機容量6000kW,占裝機總容量的0.72%。9)柴油發電機組2臺,裝機容量1000kW,占裝機總容量的0.12%(山東鎂礦作為備用電源用)。
2.2裝機容量不斷增加
近幾年,大型生產設備的逐步建成和投產,使冶金企業生產過程中產生的余能大量增加,利用余能發電的條件更加充沛,余能利用方式呈現多樣性,發電機組的建設進入了一個高峰期。2004年投入運行的發電機組150000kW,2006年投入運行的發電機組最多,達到427800kW,與2000年(15臺,共72500kW)相比,發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,主要是高爐煤氣發電和燃煤發電,只有1臺干熄焦余熱發電;單機容量最小的500kW,最大的25000kW。當時單機容量最大的有:1)燃煤發電機組是山東鋁廠的1臺25000kW;2)干熄焦余熱發電機組是濟鋼的1臺6000kW;3)高爐煤氣發電機組是威海鑫山鐵廠的2臺3000kW發電機組。2001年后大機組建設和投入運行逐漸增多,特別是從2004年起,建設速度加快,單機容量不斷增大,2001~2006年共建設發電機組44臺,裝機容量758110kW,單機容量最大達到50000kW。單機裝機容量10000kW以上的發電機組共20臺,裝機容量641000kW,占所建發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種利用方式的基礎上又增加了5種:燃氣—蒸汽循環發電(CCPP);高爐煤氣壓差發電(TRT);焦爐燃氣發電;焦爐廢氣余熱發電;轉爐余熱發電。
2.4單機容量多樣
單機容量發電機組共有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年企業發電量過10000萬kW•h僅有2個單位,2006年企業發電量超過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,山東鋁廠繼續保持30000kW•h。2006年15個企業的發用電比例達到17.76%,用電量和發電量分別增長2.03倍和2.37倍。有的企業生產實現了全部使用余能發電,并有少量外供,取得明顯的經濟效益。發電量超過用電量的企業有1個,發、用電量比例達到139%;發、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、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%。有些企業的發電機組是2006年才投入運行的,發電機組的潛能還沒有完全發揮出來。通過余能發電機組的建設,發電能力有了很大提高。在調查的15個企業中,2000年用電總量413745萬kW•h,發電量66081萬kW•h,發、用電比例15.97%。2006年用電總量1252420萬kW•h,發電量222379萬kW•h,發、用電比例達到17.76%。預計2007年企業的發電量和發、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濟效益。
2.5上網方式靈活
冶金企業利用余能發電,一方面實現了節能減排,使能源得到了多次重復利用,另一方面減少了電費支出。各企業與當地供電公司的密切合作,實現上網方式的靈活性和多樣性,有利于企業發電機組的高效運行。有的采用自備電廠運行方式,所發電量全部自用;有的采用公用電廠運行方式,所發電量全部上網,賣給當地供電公司,用電時按網上供電價格回購。
3問題及建議
山東冶金工業發電設備建設及運行仍存在以下問題:
1)裝機小容量比例多。發電機組建設裝機容量的大小雖然與企業富余能源的多少有關聯,但在調查的15個企業的59臺發電機組中,小于10000kW的機組有37臺,比例達到62.71%。
2)裝機品種多。在59臺發電機組中,有17種不同裝機容量的發電機組,裝機容量10000kW以上的發電機組品種有8個,10000kW以下的發電機組有9個。
3)發展不平衡。山東冶金各生產企業之間,利用余能發電,工作開展的不平衡,有的起步早,發電設備與生產設備同步建設,生產設備投產時,發電機組同步運行;有的才剛起步。有的起點高,對富余能源集中利用,發電機組能力大,而有的企業發電機組臺數多,單機容量小。
4)建設項目審批難,發電上網費用高。
針對存在的問題,提出如下建議:
1)國家有關部門應加大對能源綜合利用工作的支持力度。冶金企業對余能的再利用,是利國、利民,有利于全社會的事,有明顯的社會效益和經濟效益,在余能發電機組建設、運行和上網工作中應從政策上給予鼓勵,在資金上給予支持。
2)企業在能源綜合利用工作上,應做到統籌規劃,推廣高爐煤氣壓差發電(TRT)和燃氣—蒸汽循環發電(CCPP)。在高爐煤氣壓差發電機組建設過程中,青鋼利用2座500m3高爐,采用“二拖一”方式,一方面實現高爐煤氣壓差發電,另一方面使得發電機組相對較大。通過采用“二拖一”方式,使大發電機組所需的煤氣流量有了保障,使小容積的高爐采用TRT發電成為可能,有條件的企業應當借鑒。
3)在余熱回收利用方面,還有大量的工作可做,濟鋼實現了40t轉爐余熱發電機組的運行,取得了很好的效果。目前省內鋼鐵企業40t以上的轉爐相當普遍,如果全部實現余熱回收發電,效益將是相當可觀的。
4)加強企業間交流,增強信息溝通,不斷提高發電機組的管理水平和運行質量。
4結束語
通過這次對全省冶金企業余能發電機組建設和運行情況的調查,對目前冶金企業的發電機組建設和運行情況有了一個大致的了解。雖然參與調查的企業還不完全,但也可以看出,冶金企業對余能發電工作還是非常重視的,特別是近幾年,發電機組的建設和投入運行的數量明顯加快,能源的利用方式更加多樣化。在發展循環經濟、做好環境保護工作方面,從節能減排入手,投入大,見效快,取得了明顯的社會效益和經濟效益,實現了社會和企業的雙贏。
