硅铁炉余热发电技术

硅铁炉余热发电技术

硅铁炉余热发电技术是利用硅铁冶炼矿热炉烟气余热进行发电的技术。铁合金行业作为钢铁工业的重要组成部分，每年消耗大量能源，其产品是高 能载体，而且冶炼过程中产生的高温烟气和设备散热带走了大量的能量。作为三大铁合金系列产品之一的硅铁，消耗的电能几乎占到整个铁合金工业的 50%。

铁合金是钢铁工业非常重要的原材料，在炼 钢过程中用作脱氧剂、脱硫剂、合金元素添加剂等， 按主要元素可分为：硅系铁合金、锰系铁合金、铬  系铁合金和特种铁合金。

硅铁合金即铁和硅组成的合金，主要用于炼钢脱氧剂和硅系合金钢的合金原料。生产硅铁的主要设备为矿热电炉，是以电为热源，硅石、钢屑等 铁质料为原料，焦炭为还原剂，在高温下(1700~ 1900℃)进行化学反应，通过炭将硅石中的二氧化硅还原为硅，并与熔化的钢屑等铁质原料形成 硅铁。

能耗现状

铁合金的生产是一个高耗能(电力)行业，因此铁合金的生产受到能源电力供应成本的影响。随着世界范围内能源的消耗和短缺，电力成本对铁合 金行业的影响将愈来愈大。

以硅铁为例，硅铁生产成本中60%～75% 为电力成本，充足、稳定的电力能源供应是硅铁生产的基本保障。因此，电价的调整将明显影响硅铁企业的经营成本，生产一吨硅铁所消耗的电能在8400～9000 kWh,    目前在宁夏地区电价为 0.42～0.43元/kWh,  以此计算每吨硅铁所需电 力成本为3740元。

硅铁冶炼能源的输入与输出：

输入：在硅铁冶炼过程中，输入电炉能量的45%为电能，其余的大部分能量来自于冶炼化学反 应。

输出：硅铁冶炼输入的能源，在冶炼中大部分传递到烟气以及熔融的成品(硅铁合金)中，其中烟气所携带的显热可以利用。

硅铁电炉烟气中的大量热能约相当于总输入能量的50%左右，目前的利用率相当低，大部分烟气带走排入大气。

环保需求

硅铁矿热炉烟气余热发电技术具有粉尘减排、 废热利用、相对于燃煤电站减少各种排放等优点。  根据上述条件及目前国家对污染的治理，特别是频  繁出台的污染治理政策，硅铁矿热炉烟气余热发电技术必将全面推广和发展。

技术简介

硅铁余热发电技术将原本通过空冷器排放到空气中的烟气余热，通过余热锅炉回收后进行发电，既回收热能，减少环境污染，同时能促进矿热炉更加稳定运行。

硅铁合金生产采用的是耗电量巨大的矿热炉冶炼，冶炼产生的烟气携带了大量的热量，采用余热锅炉回收该部分热量进行发电，可为硅铁冶炼大幅度节能。硅铁余热发电技术解决了烟气含尘量大容易粘附在管壁上影响锅炉性能这个关键问题，技术较为成熟。

与硅铁合金生产类似的还有铬铁合金、硅锰合金、电石、工业硅等，它们都采用耗电量大的矿热炉进行冶炼，同时排放的烟气量大、携带的热能多，烟尘具有很高的粘附性等，硅铁余热发电技术也适用于这些领域的余热回收。

技术难点

硅铁烟气余热发电的核心设备是余热锅炉，  余热锅炉的难点在于：硅铁电炉烟气中的SiO₂ 极细， 其微小的颗粒被称为硅微粉。硅微粉的平均粒径为  200～400    nm,  粉尘壁表面积20m²g   (极易产生静电、极易吸附而且隔热性能非常好),其烟气中硅  微粉尘含量在灰5～7g/Nm³ (浓度较高), 粉尘堆积密度：0.18t/m³  (特轻);其具有极强的粘附力， 和非常高的阻热、隔热力。如果硅微粉清理不净，  锅炉很难正常运行。

主要清灰方式优缺点

机械刷式清灰

结构简单，清洁效果好，采用机械刷直接清扫，对于清洁矿热炉内吸附性强且颗粒细的粉尘积灰具有良好的效果。但存在如下缺点：

1)清灰存在死点，钢刷清灰主要能清洁到与钢丝球直接接触面；

2)因卧式锅炉模块式组装，每一个模块下面需安装一个灰斗，漏风偏大；

3)机械故障率偏高，更换钢刷较频繁，设备的磨损和维护工作量较大；

4)余热锅炉只能卧式布置，占用场地较大。

抛丸方式(钢珠)除灰

炉顶布置有一钢珠播撒装置，炉底灰斗下方设置钢珠分离收集装置。在钢珠播撒装置和钢珠分离收集装置之间设置循环式钢珠机械输运装置。除 灰效果不错，缺点是造价高，整个装置耗钢量大。

燃气脉冲(激波)除灰

采用乙炔、天然气或液化气和空气混合，经 高频点火，生成高温、高压的爆燃气体。通过瞬间释放，以冲击动能、热能和声能的形式冲入炉内， 作用在锅炉受热面使积灰脱落。此种清灰方式效果良好，无操作运动部件，主要缺点是需要消耗燃料， 增加运行费用。

主要技术指标

1)硅铁炉烟气温度：300～700℃

2)余热电站主汽参数：1.25 MPa 、350℃

3)余热锅炉效率：约50%

4)吨硅铁耗电量：8300～9000 KW(75   硅 )

5)吨硅铁发电量：800～900 KW(75   硅)

6)单位千瓦投资：7000元(国产技术)

7)发电成本：约0.15元(其中折旧费占37%~ 39%, 运行费占25%～28%,其他费用占18%~ 22%)。

8)厂用电率：约7%

铁矿热炉烟气余热发电技术要求

(1)设计要合理，特别是硅铁炉到锅炉烟气管道； 一要内保温，二要距离尽量短(靠近硅铁炉布置，卧式锅炉要架高)。烟道过长会使烟气的压力损失和温度损失偏大，造成项目实际运行参数低于设计额定参数。

(2)各管路包括锅炉的保温及密封要做好， 防止散热、漏风及冰冻。对余热锅炉的监造把关不严容易导致锅炉密封、保温以及旁路的密封没有做 到完美，漏风率、散热率偏大。

(3)锅炉清灰方式要合理，目前三种清灰方式，机械擦拭式、激波清灰方式及抛丸方式，建议 选用机械擦拭式。

(4)汽机房到锅炉距离要短，以减少主蒸气压力与温降。

(5)硅铁生产与锅炉发电系统要紧密配合。

业主方擅自对矿热炉进行改造，导致矿热炉炉况不稳，容易影响锅炉的产汽量。

(6)有项目案例余热锅炉的排气温度达到 200℃,实际上可以降到160℃,烟气余热没有利用充分。

(7)矿热炉的加料、捣炉、出料等操作对余热发电效率影响很大，提高矿热炉生产与余热发电生产的配合程度能有效提高发电功率。硅铁生产企业自身投资建设的余热发电系统和矿热炉生产配合较为紧密，由投资方建设的余热发电项目中矿热炉生产和余热发电系统存在配合不到位现象。

(8)余热发电并网手续办理要重视及前瞻。