山东科技大学学士学位论文 绪论
热发电技术的推广创造了条件。
1.2烧结余热发电技术国内外研究现状
在余热发电技术的研发应用方面，日本、德国等发达国家钢铁工业发展较早，特别是日本由于自然资源缺乏，尤为重视，各种余热发电技术均走在世界领先水平，相比较而言，我国钢铁工业起步较晚。新日本炼铁八幅炼铁厂的第一号烧结装置，1979年开始运行，从烧结冷却机排烟（约350℃）获得250℃、约4.9MPa的高温高压热水送往热水透平发电，能量的回收效果是3988kW/h, 每吨烧结矿的电力回收量达到3.5kW[3]。日本新日铁君津烧结机和歌山烧结机的余热电站也是运行较早的烧结余热电站，并形成了区域余热发电的雏形，运行效果较好。
2004年9月，马鞍山钢铁股份有限公司第二炼铁厂建设了我国烧结行业第一套余热发电系统，并且于2005年9月实现并网发电。该系统从日本引进，采用“两炉带一机”的模式，开我国烧结余热发电之先河[4]。2009年12月，工业和信息化部发布了《钢铁企业烧结余热发电技术推广实施方案》，该方案准备从2010至2012年，在全国重点大中型钢铁企业的80余台烧结机上推广烧结余热发电技术，计划将钢铁行业的烧结余热发电比例提高到20%，实现节约近160万t标准煤，进一步降低钢铁企业生产成本， 提高综合竞争力。方案中指出，2009年底，全国已建成10套烧结余热发电机组，共涉及19台烧结机，烧结机面积共4849m2。烧结余热发电技术在国内的应用也不断地成熟，全套设备实现国产化，建设投资得到了有效压缩和控制。
对已实施烧结余热发电技术的钢铁企业进行考察发现，投产的发电机组面临的普遍问题是无法达到设计负荷。其中既有实际生产工况和设计参
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考值偏差较大的问题，也有与正常烧结生产产生矛盾冲突的问题。经过近段时期的发展以及技术不断的成熟和完善，截止到2010年底，据不完全统计，全国钢铁企业已建成烧结余热发电机组27套，涉及到23家钢铁企业的53台烧结机，总烧结面积14370m2，发电机组总装机容量484MW。其中烧结余热发电工作较为突出的钢铁企业包括马钢、唐钢、济钢、太钢、湘钢等。
综上所述，由于烧结余热发电还存在很多问题，且回收率较低，因此应对现有余热发电系统进行分析，提出新的改进措施，从而提高余热资源回收率及机组的发电功率，从而尽早实施烧结余热发电工程，与企业实现互利共赢。
1.3烧结余热发电研究意义
余热发电是当前提高二次能源利用率，节约能源的一项有效措施。冶炼过程中产生的低温烟气，将其热能通过余热锅炉产生蒸汽再带动汽轮发电机组进行发电，能有效提高二次能源的综合利用率，最大程度的节约能源、降低企业生产成本，推动企业经济快速发展。其研究意义在于：
第一，余热发电工程的实施，可有效降低企业的烧结矿生产成本，提高企业的市场竞争力，为企业产生良好的效益。烧结纯低温余热发电项目由于能将废气中的热能转化为电能，有效减少烧结矿生产过程中的能源消耗，具有显著的节能效果。
第二，整个发电工艺过程不需要任何一次能源，在回收大量对空排放造成环境热污染的废气余热的同时，所建余热发电工程不对环境造成任何污染，这对于减少CO2 的排放量、减少温室效应、保护生态环境起着积极的作用。
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因此，钢铁企业大力发展和推广余热发电技术是遵循国家钢铁产业发展政策、符合当前可持续发展要求、实现循环经济的重要手段；是促进钢铁产业技术升级和结构调整，提高环境保护和资源综合利用水平的有效途径。我国钢铁工业余热发电技术的应用起步较晚，但发展迅速，虽然在推广过程中仍存在一些障碍，但在国家提倡节能减排的总体形势下，充分利用余热资源进行发电，目前已逐步成为钢铁工业余热资源发展利用的一个主流方向。作为我国节能减排潜力最大的行业，我们有理由相信钢铁工业余热发电技术的发展将拥有更广阔的发展空间，同时在我国钢铁工业能源结构中发挥重要作用。
1.4研究内容
本课题将通过分别分析烧结余热发电双压系统、单压系统、闪蒸系统和补燃系统四种余热发电系统的热力学和经济性计算，选择并设计对于钢铁企业，热力特性最好、污染最少、经济性最佳的烧结余热发电方案。
最后该研究将对当前技术条件下烧结余热发电技术应用亟待解决的难点进行分析，提出具体优化方案，合理设计余热发电流程，以获得最好的经济及环境效益。
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山东科技大学学士学位论文 烧结余热发电系统分析
2烧结余热发电系统分析
2.1烧结余热发电系统
余热发电系统是利用余热回收装置将烟气产生的动力蒸汽来驱动冷凝发电机组产生电能。该系统包括烟气系统和热力系统两部分。
其工艺流程是环冷段的中低温烟气通过烟气管道分别进入余热锅炉的中、低温烟气入口，在锅炉内换热回收热量后，余热锅炉排出约160℃烟气，将余热锅炉排出的低温烟气收集后，通过循环风机鼓入环冷段下部代替常温空气冷却烧结矿。同时将处理过的水经过给水泵进入余热锅炉的对流管束中，通过余热锅炉的高温烟气将对流管束中的水加热，使其达到过热蒸汽状态，再经过保温管道进入汽轮机组推动叶轮转动，带动发电机发电[5]。余热发电系统流程图如图2.1所示：
图2.1 烧结余热发电系统流程图
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2.1.1余热发电烟气系统流程
在余热发电机组正常运行时，原有烧结环冷冷却风机停运，启动循环风机，烟气由开式排放变成闭式循环，可进一步提高余热锅炉进口烟气温度并稳定烟气工况参数，锅炉出口烟气温度150℃左右，通过循环风机再次鼓入环冷机入口风箱，代替常温空气冷却烧结矿，烟气再循环系统是本系统中采用的核心技术，烟气再循环技术可以提高余热锅炉进口烟气温度，增加余热回收量，还使烧结矿的急冷破碎较少，提高烧结矿的品质，利于后续的炼铁工艺[2]。烧结余热发电烟气系统流程如图2.2所示：
图2.2 烧结余热发电烟气系统流程
2.1.2余热发电热力系统流程
余热发电热力系统是生产用水进入软化水车间进行软化，除氧器将水中的氧脱掉，之后经过给水泵进入余热锅炉的对流管束中，通过余热锅炉的高温烟气将对流管束中的水加热，时期达到过热蒸汽状态，再经过保温管道进入汽轮机组推动叶轮转动，带动发电机发电，最后水流入冷凝器，在打入除氧器循环使用，热力系统流程图如图2.3所示：
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