冶金业余能发电应用

1前言

冶金工业的生产特点是高能源消耗、高热量产生,存在着大量的富余能源排放和流失,严重污染环境,造成能源浪费。现代科学技术的发展,冶金生产设备的大型化、现代化为冶金工业对富余煤气(高炉、转炉或焦炉的富余煤气)、余热(生产过程中废气或冷却时回收的热量)、余压(高炉炉顶煤气压力或是生产过程中的蒸汽压力)进行二次或三次重复再利用创造了条件。上述富余煤气、余热和余压统称为余能,利用余能发电仅是对能源综合利用的方式之一。落实科学发展观,发展循环经济,冶金生产把保护环境和节能减排工作结合起来,不仅可降低生产成本,更重要意义在于保护环境,社会效益远远大于经济效益。近年来,山东冶金工业多座大型冶炼生产设备(1000m3以上高炉、100t以上转炉、新型焦炉)的建成投产,在能源综合利用方面做了大量的、富有成效的工作,特别是高炉煤气压差(TRT)发电和高炉、转炉和焦炉富余煤气发电、转炉余热回收发电,使能源得到了充分利用。截至2006年底,山东冶金行业,有15个企业共建成发电机组59台,装机总容量830610kW。已投入运行的53台,装机容量736810kW。2006年的发电量222379万kW•h,占用电总量的17.76%。2007年上半年又有4台、装机容量18800kW投入运行,发电量还将会有进一步提高。

2利用余能发电的机组建设和运行特点

2.1能源利用形式多样化

目前已建成的59台发电机组中,能源利用形式有9种:1)燃气—蒸汽循环发电机组(CCPP)10台,装机容量412000kW,占装机总容量的49.60%。2)富余煤气发电机组20台,装机容量154500kW,占装机总容量的18.60%。多数钢铁和焦化企业采用富余煤气、燃烧锅炉蒸汽做功通过汽轮机带动发电机发电。3)高炉煤气压差发电机组(TRT)12台,装机容量107110kW,占装机总容量的12.90%。4)燃煤发电机组5台,装机容量84000kW,占装机总容量的10.11%。5)干熄焦余热发电机组2台,装机容量31000kW,占装机总容量的3.73%。6)焦炉废气余热发电机组2台,装机容量24000kW,占装机总容量的2.89%。7)焦炉燃气发电机组5台,装机容量10000kW,占装机总容量的1.20%。8)炼钢余热发电机组1台,装机容量6000kW,占装机总容量的0.72%。9)柴油发电机组2台,装机容量1000kW,占装机总容量的0.12%(山东镁矿作为备用电源用)。

2.2装机容量不断增加

近几年,大型生产设备的逐步建成和投产,使冶金企业生产过程中产生的余能大量增加,利用余能发电的条件更加充沛,余能利用方式呈现多样性,发电机组的建设进入了一个高峰期。2004年投入运行的发电机组150000kW,2006年投入运行的发电机组最多,达到427800kW,与2000年(15台,共72500kW)相比,发电机组和装机容量分别增长2.53倍和8.16倍。

2.3单机容量不断增大,能源利用方式扩展

2001年前能源利用方式有4种,主要是高炉煤气发电和燃煤发电,只有1台干熄焦余热发电;单机容量最小的500kW,最大的25000kW。当时单机容量最大的有:1)燃煤发电机组是山东铝厂的1台25000kW;2)干熄焦余热发电机组是济钢的1台6000kW;3)高炉煤气发电机组是威海鑫山铁厂的2台3000kW发电机组。2001年后大机组建设和投入运行逐渐增多,特别是从2004年起,建设速度加快,单机容量不断增大,2001~2006年共建设发电机组44台,装机容量758110kW,单机容量最大达到50000kW。单机装机容量10000kW以上的发电机组共20台,装机容量641000kW,占所建发电机组的比例分别为46.51%和84.55%。能源利用方式有了较大的改变,在原有4种利用方式的基础上又增加了5种:燃气—蒸汽循环发电(CCPP);高炉煤气压差发电(TRT);焦炉燃气发电;焦炉废气余热发电;转炉余热发电。

2.4单机容量多样

单机容量发电机组共有17种类,具体情况如下:50000kW,3台;48000kW,4台;42000kW,2台;35000kW,1台;25000kW,7台;18000kW,2台;15000kW,3台;12000kW,4台;8000kW,5台;6800kW,2台;6000kW,8台;4350kW,1台;4160kW,1台;3000kW,8台;2000kW,5台;1500kW,5台;500kW,2台。其中,单机容量6000kW和3000kW的分别是8台,为使用量最多。2000年企业发电量过10000万kW•h仅有2个单位,2006年企业发电量超过10000万kW•h的有4个单位,其中济钢超过10亿kW•h,莱钢达到35555万kW•h,山东铝厂继续保持30000kW•h。2006年15个企业的发用电比例达到17.76%,用电量和发电量分别增长2.03倍和2.37倍。有的企业生产实现了全部使用余能发电,并有少量外供,取得明显的经济效益。发电量超过用电量的企业有1个,发、用电量比例达到139%;发、用电量比例达到60%以上的有3个单位,分别为69.90%、65.62%和64.34%;发、用电比例达到20%以上的单位有4个,分别为28.59%、27.70%、27.18%和20.35%。有些企业的发电机组是2006年才投入运行的,发电机组的潜能还没有完全发挥出来。通过余能发电机组的建设,发电能力有了很大提高。在调查的15个企业中,2000年用电总量413745万kW•h,发电量66081万kW•h,发、用电比例15.97%。2006年用电总量1252420万kW•h,发电量222379万kW•h,发、用电比例达到17.76%。预计2007年企业的发电量和发、用电比例都会有大的提高,将取得更加突出的社会效益和经济效益。

2.5上网方式灵活

冶金企业利用余能发电,一方面实现了节能减排,使能源得到了多次重复利用,另一方面减少了电费支出。各企业与当地供电公司的密切合作,实现上网方式的灵活性和多样性,有利于企业发电机组的高效运行。有的采用自备电厂运行方式,所发电量全部自用;有的采用公用电厂运行方式,所发电量全部上网,卖给当地供电公司,用电时按网上供电价格回购。

3问题及建议

山东冶金工业发电设备建设及运行仍存在以下问题:

1)装机小容量比例多。发电机组建设装机容量的大小虽然与企业富余能源的多少有关联,但在调查的15个企业的59台发电机组中,小于10000kW的机组有37台,比例达到62.71%。

2)装机品种多。在59台发电机组中,有17种不同装机容量的发电机组,装机容量10000kW以上的发电机组品种有8个,10000kW以下的发电机组有9个。

3)发展不平衡。山东冶金各生产企业之间,利用余能发电,工作开展的不平衡,有的起步早,发电设备与生产设备同步建设,生产设备投产时,发电机组同步运行;有的才刚起步。有的起点高,对富余能源集中利用,发电机组能力大,而有的企业发电机组台数多,单机容量小。

4)建设项目审批难,发电上网费用高。

针对存在的问题,提出如下建议:

1)国家有关部门应加大对能源综合利用工作的支持力度。冶金企业对余能的再利用,是利国、利民,有利于全社会的事,有明显的社会效益和经济效益,在余能发电机组建设、运行和上网工作中应从政策上给予鼓励,在资金上给予支持。

2)企业在能源综合利用工作上,应做到统筹规划,推广高炉煤气压差发电(TRT)和燃气—蒸汽循环发电(CCPP)。在高炉煤气压差发电机组建设过程中,青钢利用2座500m3高炉,采用“二拖一”方式,一方面实现高炉煤气压差发电,另一方面使得发电机组相对较大。通过采用“二拖一”方式,使大发电机组所需的煤气流量有了保障,使小容积的高炉采用TRT发电成为可能,有条件的企业应当借鉴。

3)在余热回收利用方面,还有大量的工作可做,济钢实现了40t转炉余热发电机组的运行,取得了很好的效果。目前省内钢铁企业40t以上的转炉相当普遍,如果全部实现余热回收发电,效益将是相当可观的。

4)加强企业间交流,增强信息沟通,不断提高发电机组的管理水平和运行质量。

4结束语

通过这次对全省冶金企业余能发电机组建设和运行情况的调查,对目前冶金企业的发电机组建设和运行情况有了一个大致的了解。虽然参与调查的企业还不完全,但也可以看出,冶金企业对余能发电工作还是非常重视的,特别是近几年,发电机组的建设和投入运行的数量明显加快,能源的利用方式更加多样化。在发展循环经济、做好环境保护工作方面,从节能减排入手,投入大,见效快,取得了明显的社会效益和经济效益,实现了社会和企业的双赢。