工業硅行業作為現代工業的重要組成部分，每年消耗大量能源，據統計，中國平均每噸工業硅需要消耗13000kW/h電以上，全國年產100×104t工業硅需要耗電13×108kW/h以上。隨著中國逐步建立全社會的資源循環利用體系和節能減排工作的深入進行，工業硅作為能耗大戶，佘熱回收勢在必行。接下來陜西工業硅爐廠家合元冶金機電小編就工業硅爐煙氣余熱利用這一熱點和大家進行探討。

工(gong)業熱(re)爐煙氣余熱(re)發電(dian)技術探討

為(wei)實施(shi)節能技術改造，佘熱回(hui)收—提高能源(yuan)綜合效率，既是響(xiang)應國家號召(zhao)，建設(she)節約(yue)型社會的客觀需要，也是企(qi)業(ye)降低成本，提高企(qi)業(ye)市場(chang)競爭力的需要。

發電綜合利用項目(mu)，對當前工(gong)業(ye)硅(gui)爐煙氣余熱發電技術進行了研(yan)究和探討。

工業(ye)硅煙氣(qi)余熱特點

a）煙氣余(yu)熱(re)屬于中(zhong)溫余(yu)熱(re)、廢氣流量較(jiao)少，熱(re)品位較(jiao)低；

b）煙氣余(yu)熱的參數(shu)（溫度、流量）具(ju)有一定的波動(dong)性(xing)，波動(dong)范圍大；

c）煙(yan)氣中的(de)硅(gui)灰（俗稱硅(gui)微(wei)粉(fen)）極(ji)細，有(you)極(ji)強粘附力和(he)非常高的(de)熱阻。受熱外(wai)管壁粘灰后會大大降低(di)熱交換率。

煙氣余熱發電改(gai)造前狀況

某工業硅廠2臺礦熱爐來(lai)的(de)(de)400℃~600℃高(gao)溫煙(yan)氣(qi)，通(tong)(tong)過(guo)(guo)(guo)混風(feng)，達到降溫的(de)(de)目(mu)的(de)(de)。溫度降低到220℃~230℃后(hou)，首先進(jin)(jin)(jin)入到雙效旋風(feng)除塵(chen)器中，進(jin)(jin)(jin)行..次除塵(chen)處(chu)(chu)理(li)，除塵(chen)得到的(de)(de)煙(yan)塵(chen)（即(ji)SiO2粉(fen)）經卸料機(ji)卸出，進(jin)(jin)(jin)行包裝。經過(guo)(guo)(guo)..次除塵(chen)處(chu)(chu)理(li)的(de)(de)煙(yan)氣(qi)，在進(jin)(jin)(jin)入風(feng)機(ji)之前，通(tong)(tong)過(guo)(guo)(guo)向煙(yan)氣(qi)管到噴淋冷(leng)卻(que)水(shui)，進(jin)(jin)(jin)行二次降溫處(chu)(chu)理(li)，經冷(leng)卻(que)水(shui)冷(leng)卻(que)的(de)(de)煙(yan)塵(chen)溫度降低到180℃~200℃左右，通(tong)(tong)過(guo)(guo)(guo)引風(feng)機(ji)進(jin)(jin)(jin)入布袋除塵(chen)器，凈(jing)化后(hou)煙(yan)氣(qi)由除塵(chen)器上部排入大(da)(da)氣(qi)。目(mu)前這(zhe)種(zhong)煙(yan)氣(qi)處(chu)(chu)理(li)方法，基(ji)本(ben)能(neng)滿足環(huan)保要求，但需耗費大(da)(da)量電能(neng)和(he)水(shui)資源，同(tong)時煙(yan)道的(de)(de)高(gao)溫煙(yan)氣(qi)的(de)(de)熱能(neng)沒有(you)得到合理(li)的(de)(de)利用造(zao)成熱能(neng)的(de)(de)浪費。

余熱發(fa)電改造(zao)方案

余熱資(zi)源

高溫(wen)煙(yan)(yan)氣(qi)(qi)的(de)(de)流(liu)量(liang)和溫(wen)度參(can)(can)數(shu)決定(ding)了(le)余(yu)熱(re)電(dian)站的(de)(de)裝機方(fang)案，高溫(wen)煙(yan)(yan)氣(qi)(qi)的(de)(de)煙(yan)(yan)塵成(cheng)分及其含(han)量(liang)決定(ding)了(le)余(yu)熱(re)鍋爐的(de)(de)清(qing)灰方(fang)式。經現(xian)場實測，原(yuan)工業硅廠(chang)2臺礦熱(re)爐煙(yan)(yan)氣(qi)(qi)余(yu)熱(re)參(can)(can)數(shu)如下：

煙氣總量(liang)：2×70000Nm3/h；

煙氣溫度：450℃；

煙氣(qi)成分(fen)單位N2H2OCO2O2

體積含(han)量(liang)%772318

煙塵成分單位SiO2Al2O3Fe2O3CaO

體(ti)積含(han)量%86～900.2～1.70.3～6.00.2～0.5

煙氣含塵量：7g/Nm3.

裝機方案(an)

按目(mu)前成(cheng)熟的余熱發電工藝，煙氣經(jing)廢熱鍋爐利用后，溫度可從450℃降至(zhi)200℃左右(you)。根據(ju)熱力學公式，可以計算(suan)出每(mei)小時1臺礦熱爐可利用的煙氣余熱量為2415×104kJ/h.

根(gen)據設(she)計及(ji)工(gong)程實(shi)施的數(shu)據及(ji)工(gong)程經驗，余(yu)熱(re)鍋爐對(dui)余(yu)熱(re)的利(li)用效(xiao)率90%，發電(dian)(dian)機(ji)組(zu)的效(xiao)率為40%.本項目(mu)計算(suan)取余(yu)熱(re)鍋爐80%的能效(xiao)，取發電(dian)(dian)機(ji)組(zu)的能效(xiao)40%.則(ze)2臺礦熱(re)爐產生煙氣(qi)的計算(suan)余(yu)熱(re)發電(dian)(dian)平(ping)均(jun)功率為4293kW.考慮到余(yu)熱(re)發電(dian)(dian)受(shou)礦熱(re)爐工(gong)況影響較大(da)，煙氣(qi)溫度和(he)流量(liang)等參數(shu)具有一定的波動(dong)性，且波動(dong)范圍較大(da)等因素，本項目(mu)確(que)定裝機(ji)方案2×8t/h硅業煙氣(qi)專用余(yu)熱(re)鍋爐1×3MW純凝汽式汽輪(lun)發電(dian)(dian)機(ji)組(zu)。三大(da)主機(ji)主要參數(shu)如下：

工藝流程

利用(yong)(yong)硅廠工(gong)業(ye)硅礦熱(re)爐(lu)高(gao)溫煙(yan)氣(qi)(qi)進(jin)行回收用(yong)(yong)于發(fa)電(dian)(dian)(dian)(dian)，達(da)到節能減(jian)排(pai)、綜合利用(yong)(yong)、保(bao)護環境的目的[3].煉硅產(chan)生(sheng)的高(gao)溫余(yu)(yu)熱(re)煙(yan)氣(qi)(qi)經(jing)煙(yan)道(dao)送入余(yu)(yu)熱(re)鍋爐(lu)經(jing)過換(huan)熱(re)后，產(chan)生(sheng)的高(gao)溫高(gao)壓蒸氣(qi)(qi)推動(dong)汽(qi)輪(lun)發(fa)電(dian)(dian)(dian)(dian)機組發(fa)電(dian)(dian)(dian)(dian)，高(gao)溫煙(yan)氣(qi)(qi)經(jing)余(yu)(yu)熱(re)鍋爐(lu)吸熱(re)降溫后，再進(jin)入原有(you)除塵器，經(jing)除塵后排(pai)放。發(fa)電(dian)(dian)(dian)(dian)機所發(fa)電(dian)(dian)(dian)(dian)能通(tong)過升(sheng)壓變壓器升(sheng)壓后接入硅爐(lu)35kV配電(dian)(dian)(dian)(dian)裝置(zhi)母線，余(yu)(yu)熱(re)電(dian)(dian)(dian)(dian)站與現有(you)電(dian)(dian)(dian)(dian)力(li)系統(tong)實現并(bing)網(wang)運行，運行方(fang)式(shi)為并(bing)網(wang)不上網(wang)。在(zai)不改變原有(you)供電(dian)(dian)(dian)(dian)及(ji)運行方(fang)式(shi)的前(qian)提下，發(fa)電(dian)(dian)(dian)(dian)機發(fa)出(chu)的電(dian)(dian)(dian)(dian)量將全部(bu)用(yong)(yong)于全廠負(fu)荷。

按(an)照煙氣(qi)余(yu)(yu)熱(re)(re)發電(dian)方案，已經被利(li)用(yong)(yong)(yong)過(guo)的(de)煙氣(qi)從余(yu)(yu)熱(re)(re)鍋爐(lu)出來后，溫度(du)仍(reng)然有(you)200℃，由于(yu)溫度(du)較低(di)，其(qi)熱(re)(re)能(neng)品位降低(di)，利(li)用(yong)(yong)(yong)難(nan)度(du)加大。為充(chong)分(fen)(fen)利(li)用(yong)(yong)(yong)好能(neng)源，提高能(neng)源利(li)用(yong)(yong)(yong)效率(lv)，根據煙氣(qi)余(yu)(yu)熱(re)(re)梯級利(li)用(yong)(yong)(yong)原理(li)(li)，其(qi)熱(re)(re)量(liang)可以(yi)(yi)被用(yong)(yong)(yong)來產(chan)生余(yu)(yu)熱(re)(re)鍋爐(lu)補汽。但(dan)是(shi)從補汽鍋爐(lu)出來的(de)煙氣(qi)溫度(du)仍(reng)然有(you)150℃左右(you)，這(zhe)部(bu)分(fen)(fen)煙氣(qi)仍(reng)包含熱(re)(re)量(liang)，對此(ci)，這(zhe)部(bu)分(fen)(fen)熱(re)(re)量(liang)可以(yi)(yi)用(yong)(yong)(yong)來產(chan)生熱(re)(re)水用(yong)(yong)(yong)于(yu)洗(xi)澡用(yong)(yong)(yong)，然后被冷(leng)卻到120℃以(yi)(yi)下的(de)煙氣(qi)可以(yi)(yi)符合標準的(de)進(jin)入布袋除塵器進(jin)行處理(li)(li)。

該方案從能(neng)源(yuan)(yuan)利(li)用與工藝角(jiao)度(du)來講，它能(neng)源(yuan)(yuan)利(li)用比較(jiao)充分，能(neng)源(yuan)(yuan)利(li)用率高，出口煙(yan)氣溫(wen)度(du)能(neng)立(li)即達到布袋塵除塵器的要求，不需要另外(wai)投資降溫(wen)裝置(zhi)，工藝配合(he)性好。

余(yu)熱發電技術改造重點和難(nan)點

煙(yan)氣參數測量(liang)

余(yu)熱(re)(re)電站能(neng)(neng)否到達(da)設(she)計要(yao)求的(de)額定出力，能(neng)(neng)否取得良好的(de)經濟效益和環保效益，高(gao)溫(wen)(wen)余(yu)熱(re)(re)煙(yan)氣(qi)的(de)流(liu)量、溫(wen)(wen)度等參數起到至關重要(yao)的(de)作用。根(gen)據實(shi)際調(diao)研(yan)，并結(jie)合工(gong)(gong)業(ye)硅生產(chan)行業(ye)目前普遍(bian)的(de)發(fa)展(zhan)水平(ping)，大多數工(gong)(gong)業(ye)硅廠(chang)不(bu)能(neng)(neng)提供煙(yan)氣(qi)監測(ce)(ce)(ce)參數，在原工(gong)(gong)廠(chang)建設(she)時(shi)也沒有(you)考(kao)慮預(yu)留煙(yan)氣(qi)監測(ce)(ce)(ce)接口，而現場工(gong)(gong)業(ye)硅爐處于全天24小(xiao)時(shi)不(bu)間斷生產(chan)狀態，要(yao)實(shi)時(shi)的(de)測(ce)(ce)(ce)量煙(yan)道的(de)高(gao)溫(wen)(wen)煙(yan)氣(qi)參數，需要(yao)面臨現場高(gao)溫(wen)(wen)帶電作業(ye)、高(gao)空(kong)墜落等危險因素的(de)考(kao)驗(yan)。但(dan)若不(bu)測(ce)(ce)(ce)量煙(yan)氣(qi)參數，則設(she)計無重要(yao)原則性(xing)輸入(ru)的(de)支撐。因此，建議委托專業(ye)的(de)熱(re)(re)工(gong)(gong)測(ce)(ce)(ce)量隊伍，依托專業(ye)的(de)測(ce)(ce)(ce)量技術(shu)和專業(ye)儀器設(she)備，采(cai)取有(you)效的(de)安全防范(fan)措施和手段，對余(yu)熱(re)(re)煙(yan)氣(qi)參數進(jin)行實(shi)地測(ce)(ce)(ce)量，以取得.直接的(de)原始設(she)計參數。

總(zong)平面(mian)布置

工(gong)業(ye)(ye)硅高(gao)(gao)溫余熱煙氣發(fa)電(dian)綜合(he)(he)利用均(jun)在(zai)(zai)(zai)原(yuan)有(you)(you)(you)(you)硅廠(chang)(chang)廠(chang)(chang)區(qu)內依(yi)托原(yuan)有(you)(you)(you)(you)高(gao)(gao)溫煙道進(jin)行(xing)技術(shu)改造，新增(zeng)汽機房、余熱鍋爐(lu)、冷卻塔、主(zhu)變壓(ya)器(qi)等設(she)施。而根據調研，大(da)多數工(gong)業(ye)(ye)硅廠(chang)(chang)的(de)(de)(de)現(xian)狀是(shi)建設(she)時缺(que)乏(fa)統(tong)一(yi)規劃(hua)，廠(chang)(chang)區(qu)內管線(xian)縱橫交錯，能有(you)(you)(you)(you)效利用的(de)(de)(de)場地(di)較少，且普遍存在(zai)(zai)(zai)原(yuan)有(you)(you)(you)(you)建構(gou)(gou)筑物缺(que)少或遺失原(yuan)始(shi)土(tu)建或工(gong)藝設(she)計(ji)(ji)(ji)資(zi)料的(de)(de)(de)情況。因(yin)此(ci)，如何利用有(you)(you)(you)(you)限(xian)的(de)(de)(de)場地(di)資(zi)源合(he)(he)理(li)布置(zhi)(zhi)分區(qu)，即節約用地(di)、合(he)(he)理(li)利用地(di)形、方便集中管理(li)，又保(bao)證縮(suo)短管線(xian)、工(gong)藝系(xi)統(tong)布局走向合(he)(he)理(li)；既要滿足項(xiang)(xiang)目(mu)的(de)(de)(de)安(an)全(quan)(quan)、穩(wen)定、經(jing)濟性要求，又要滿足項(xiang)(xiang)目(mu)施工(gong)及(ji)投產后的(de)(de)(de)安(an)全(quan)(quan)性要求，是(shi)擺在(zai)(zai)(zai)設(she)計(ji)(ji)(ji)面(mian)前的(de)(de)(de)一(yi)個重大(da)課(ke)題。建議如果能夠收(shou)集到與(yu)余熱發(fa)電(dian)綜合(he)(he)利用工(gong)程相關(guan)的(de)(de)(de)原(yuan)廠(chang)(chang)建構(gou)(gou)筑物及(ji)其基礎設(she)計(ji)(ji)(ji)原(yuan)始(shi)資(zi)料，在(zai)(zai)(zai)確(que)保(bao)安(an)全(quan)(quan)、可靠、經(jing)濟并(bing)有(you)(you)(you)(you)利于總(zong)平面(mian)優化布置(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)前提(ti)下(xia)，經(jing)過(guo)和業(ye)(ye)主(zhu)的(de)(de)(de)充分溝通，征得業(ye)(ye)主(zhu)同(tong)意的(de)(de)(de)前提(ti)下(xia)，可以考慮利用原(yuan)廠(chang)(chang)即有(you)(you)(you)(you)的(de)(de)(de)一(yi)些(xie)設(she)備支(zhi)(zhi)吊架、廠(chang)(chang)區(qu)管架進(jin)行(xing)項(xiang)(xiang)目(mu)的(de)(de)(de)設(she)計(ji)(ji)(ji)。否(fou)則，從安(an)全(quan)(quan)可靠的(de)(de)(de)角(jiao)度出發(fa)，余熱電(dian)站的(de)(de)(de)設(she)備支(zhi)(zhi)吊架等建構(gou)(gou)筑物應全(quan)(quan)部考慮新建，不應與(yu)原(yuan)廠(chang)(chang)建構(gou)(gou)筑物發(fa)生聯系(xi)，但這同(tong)時對余熱電(dian)站總(zong)圖的(de)(de)(de)優化布置(zhi)(zhi)提(ti)出了(le)更高(gao)(gao)的(de)(de)(de)要求。

鍋(guo)爐清灰方式(shi)選(xuan)擇(ze)

余熱(re)鍋爐(lu)為本(ben)工程.關鍵設備(bei)之一，工業硅(gui)(gui)(gui)余熱(re)鍋爐(lu)的(de)(de)難(nan)點(dian)在于：工業硅(gui)(gui)(gui)礦熱(re)爐(lu)煙氣(qi)(qi)中(zhong)的(de)(de)SiO2極(ji)細(xi)，其微(wei)(wei)小(xiao)的(de)(de)顆粒被稱為硅(gui)(gui)(gui)微(wei)(wei)粉。硅(gui)(gui)(gui)微(wei)(wei)粉的(de)(de)平(ping)均粒徑(jing)200nm~400nm，粉塵(chen)壁(bi)表面(mian)積20m2/g（極(ji)易產生靜電、極(ji)易吸附而(er)且隔熱(re)性能非常好），其煙氣(qi)(qi)中(zhong)硅(gui)(gui)(gui)微(wei)(wei)粉塵(chen)含量在灰5g/Nm3~7g/Nm3（濃度較(jiao)高(gao)），粉塵(chen)堆(dui)積密(mi)度：0.18t/m3（特輕(qing)）；其具有極(ji)強的(de)(de)粘附力，和(he)非常高(gao)的(de)(de)阻(zu)熱(re)、隔熱(re)力。如果硅(gui)(gui)(gui)微(wei)(wei)粉清理不凈，鍋爐(lu)很難(nan)正常運行(xing)，進而(er)將直接影響(xiang)機組的(de)(de)長期穩定運行(xing)能力及發電量的(de)(de)大小(xiao)。

據(ju)調(diao)(diao)查(cha)了解，余(yu)(yu)熱(re)(re)(re)鍋(guo)(guo)爐(lu)受(shou)熱(re)(re)(re)面(mian)(mian)有螺旋(xuan)鰭(qi)片(pian)管(guan)、光管(guan)、熱(re)(re)(re)管(guan)等(deng)主要形(xing)式(shi)(shi)(shi)(shi)，而余(yu)(yu)熱(re)(re)(re)鍋(guo)(guo)爐(lu)除(chu)灰(hui)(hui)有蒸汽吹(chui)灰(hui)(hui)、激(ji)波(bo)(bo)吹(chui)灰(hui)(hui)、機(ji)械振打清(qing)(qing)灰(hui)(hui)、鋼刷(shua)除(chu)灰(hui)(hui)、乙炔爆燃除(chu)灰(hui)(hui)等(deng)形(xing)式(shi)(shi)(shi)(shi)，余(yu)(yu)熱(re)(re)(re)鍋(guo)(guo)爐(lu)清(qing)(qing)灰(hui)(hui)是否徹(che)底(di)和(he)(he)干凈(jing)，既(ji)和(he)(he)鍋(guo)(guo)爐(lu)受(shou)熱(re)(re)(re)面(mian)(mian)的(de)(de)形(xing)式(shi)(shi)(shi)(shi)息息相(xiang)關(guan)，又和(he)(he)鍋(guo)(guo)爐(lu)清(qing)(qing)灰(hui)(hui)的(de)(de)方式(shi)(shi)(shi)(shi)密切聯系。只有選(xuan)擇(ze)了合適的(de)(de)受(shou)熱(re)(re)(re)面(mian)(mian)形(xing)式(shi)(shi)(shi)(shi)和(he)(he)與(yu)之相(xiang)適應的(de)(de)清(qing)(qing)灰(hui)(hui)方式(shi)(shi)(shi)(shi)，才能有效(xiao)解決余(yu)(yu)熱(re)(re)(re)鍋(guo)(guo)爐(lu)的(de)(de)積灰(hui)(hui)問題。根據(ju)調(diao)(diao)查(cha)了解到(dao)的(de)(de)目前一些(xie)余(yu)(yu)熱(re)(re)(re)鍋(guo)(guo)爐(lu)生產(chan)廠家(jia)的(de)(de)情(qing)況(kuang)，通過(guo)對(dui)(dui)一些(xie)硅(gui)(gui)鐵余(yu)(yu)熱(re)(re)(re)發電廠運(yun)營情(qing)況(kuang)的(de)(de)調(diao)(diao)查(cha)，考慮到(dao)螺旋(xuan)鰭(qi)片(pian)管(guan)因自身結構原因，對(dui)(dui)硅(gui)(gui)微粉(fen)積灰(hui)(hui)很難(nan)清(qing)(qing)理。硅(gui)(gui)微粉(fen)有很強的(de)(de)粘結性(xing)，遇水(shui)或(huo)水(shui)蒸汽更容易(yi)粘結。激(ji)波(bo)(bo)吹(chui)灰(hui)(hui)能量相(xiang)對(dui)(dui)較(jiao)(jiao)低(di)，對(dui)(dui)吸附性(xing)極好(hao)的(de)(de)硅(gui)(gui)微粉(fen)的(de)(de)清(qing)(qing)除(chu)比較(jiao)(jiao)困難(nan)。采(cai)用光管(guan)機(ji)械擦刷(shua)式(shi)(shi)(shi)(shi)清(qing)(qing)灰(hui)(hui)方式(shi)(shi)(shi)(shi)，清(qing)(qing)灰(hui)(hui)效(xiao)果雖然較(jiao)(jiao)好(hao)，但是在滿(man)足總圖緊(jin)湊布(bu)置要求的(de)(de)情(qing)況(kuang)下將(jiang)增加(jia)工程土建投資。

綜合(he)考慮，在本工程(cheng)中(zhong)，選(xuan)擇了熱(re)(re)管式光管受(shou)熱(re)(re)面乙炔（C2H2）爆燃除灰(hui)方式的(de)余(yu)熱(re)(re)鍋(guo)爐。建議在類似項目開展過程(cheng)中(zhong)，應加大(da)收資(zi)力度，通過調查(cha)走訪，多了解目前余(yu)熱(re)(re)鍋(guo)爐廠主要的(de)受(shou)熱(re)(re)面形(xing)式和清灰(hui)方式組(zu)合(he)，尤其要多調查(cha)了解已有的(de)余(yu)熱(re)(re)電站(zhan)運行情況，對余(yu)熱(re)(re)鍋(guo)爐實(shi)際(ji)(ji)運行效果進行分析比較，再結合(he)項目實(shi)際(ji)(ji)煙氣參數情況，選(xuan)擇.合(he)適的(de)余(yu)熱(re)(re)發(fa)電鍋(guo)爐。

余熱發電(dian)綜(zong)合利用能(neng)耗(hao)及環保效益

工業(ye)(ye)硅生產(chan)是(shi)高能耗(hao)(hao)(hao)行(xing)業(ye)(ye)，無論從國家節(jie)能降(jiang)(jiang)耗(hao)(hao)(hao)政策，還是(shi)企(qi)(qi)業(ye)(ye)自身(shen)發展的需要(yao)，采用(yong)先進節(jie)能技術，大幅(fu)度降(jiang)(jiang)低消耗(hao)(hao)(hao)和生產(chan)成(cheng)本，消除安全隱患，是(shi)生產(chan)企(qi)(qi)業(ye)(ye)目前迫切需要(yao)解決的問題。該余熱發電綜合利(li)用(yong)項目成(cheng)功實(shi)施，可(ke)以對(dui)企(qi)(qi)業(ye)(ye)生產(chan)系統(tong)用(yong)能進行(xing)優化，提高能源利(li)用(yong)效率，對(dui)降(jiang)(jiang)低企(qi)(qi)業(ye)(ye)產(chan)品成(cheng)本，實(shi)現節(jie)能降(jiang)(jiang)耗(hao)(hao)(hao)，增強企(qi)(qi)業(ye)(ye)的可(ke)持續發展能力具有重要(yao)意義。同時(shi)也為(wei)地區行(xing)業(ye)(ye)內規(gui)模化開展節(jie)能減排、綜合利(li)用(yong)工作(zuo)起到積極示范和推動作(zuo)用(yong)。