金属镁冶炼中的高温废气余热回收

第28卷第5期2007年10月

能源技术

EN ER GY TEC HNOLO GY

Vol. 28　No. 5Oct. 　2007

成果与经验

金属镁冶炼中的高温废气余热回收

李盼, 李亚光

(北京林业大学, 3

摘　要:、发电机组的型号及综合利用技术方案, 关键词:镁冶炼; ; ::B　　　文章编号:100527439(2007) 0520304203　　

The Utilization of High -temperature Exhaust -gas E nergy

in Funnel of Magnesium Smelter

Li P an , Li Ya 2gu ang

(Beijing Forestry University ,Beijing 100083, China )

Abstract :This paper introduces the calculated method on the utilization of the high -temperature energy in the funnel of magnesium smelter. Based on the result of the calculations , we can choose the type of the exhaust -heat boiler 、condensing steam turbine 、generating unit and the overall utilization technical scheme ,furthermore analyses the benefit on saving the energy.

K eyw ords :Smelting magnesium ; Utilization on the exhaust -heat ; Exhaust -heat boiler ; Energy saving

　　前些年由于国际镁价上扬, 金属镁冶炼作为热门投资项目在我国曾一度得到了长足发展。但是后

来国际市场镁价一路走低, 炼镁行业普遍受到了严峻的市场考验, 部分管理不善、能耗较高的小规模镁厂相继停产。我国的镁冶炼技术落后能耗高, 导致成本过高, 用镁冶炼中的还原炉高温烟气配置余热锅炉发电, 以及把余热锅炉与蒸汽射流真空泵配套, 取代现有的机械真空泵机组, 是炼镁行业节能降耗提高经济效益的有效途径之一。

山西镁工业从1988年起步, 炼镁企业最多时发展到150多个。后经市场竞争、冲击淘汰, 目前大致稳定在70多个。北录树镁厂就是其中之一, 目前年产量9000余t , 每年排放的800～900℃的高温废气量达到22. 5亿m 3。为了实现对金属镁冶炼过程中的高温废气综合回收利用, 公司与山西农业大学工程技术学院合作, 组成“金属镁冶炼高温废气处理及能源综合利用技术”项目联合攻关组, 经过2002-2005年小规模的试验, 2006年该厂一条生产线的

・3

04・

节能改造项目全面投入使用。

1　改造方案

山西清徐北录树镁业有限公司采用真空热还原

法冶炼镁金属, 以煤炭为主要能源、白云石为主要原料, 工厂共两条生产线, 每条生产线有12个还原炉, 每个还原炉有25个还原罐, 全厂共600个还原罐。每天从这些还原罐中排放1200℃左右的高温烟气量大约为6815km 3。

改造方案采用余热锅炉回收从还原炉排放的高温烟气, 并利用其产生的高温蒸汽带动汽轮发电机组发电, 最后用喷淋除尘除二氧化硫装置对余热锅炉排放出的烟气进行处理后排放到大气中。

2　余热锅炉的选择

金属镁冶炼厂其中一条生产线的生产区流程布置如图1所示。每一条生产线300个还原罐, 每小时排放1200℃左右的高温烟气量为142km 3。

李盼等:金属镁冶炼中的高温废气余热回收3

图1　流程布置图

　　

, 还原罐排放的高温

烟气在到达余热锅炉入口时的温度下降到了900℃左右, 选择Q39/800-20-2. 5/400型余热锅炉, 排烟温度t 0为150℃, 则炼镁烟气具有的余热为:

Q y =V y C y (t y -t 0)

(1) C y =1. 34+0. 000163t y 式中　V y ———烟气量, m 3/h ;

t y ———烟气温度, ℃; t 0———余热锅炉的排烟温度, ℃

C y ———烟气平均定压比热容,kJ /(m 3・℃) 。

P =

3600

(

h q -h 2t ) η, ηn τjd

(3)

式中　h q ———汽轮机组进汽比焓,kJ /kg ;

h 2t ———汽轮机内等熵膨胀至排汽压力时的比

焓,kJ /kg ;

η——汽轮机的内效率, 取0. 80; n , T —η——机组的机电内效率, 取0. 95。jd —选用的余热锅蒸汽压力P 1为2. 4M Pa , 温度t 1为400℃; 凝汽压力P 2为470Pa , 可查得h q 为3242kJ /kg , h 2t 为2835kJ /kg , 余热锅炉过热蒸汽量为60t/h , 因此凝汽式汽轮机组所能发出的电力P 为5155kW 。

在实际运行中, 每台余热锅炉的最大蒸汽负荷大约为17t/h ; 实际发电量在5MW 左右。因此, 每条生产线各装配C3-2. 35/0. 49的3MW 汽轮机一套以及型号为Q F -3-2的发电机一台。该厂还原工序所需的真空动力为615kW , 利用汽轮机排气口所排出的低压(470Pa ) 蒸汽, 带动射流真空泵, 可以替代原来的机械真空泵机组, 满足工序还原所需真空, 进一步减少全厂的能源消耗。

代入数据可以得到:Q y =44MW

用余热锅炉来回收烟气余热, 产生的蒸汽量为:

(2) D =br

(h q -h s ) 式中　D ———蒸汽量,kg/h ;

V y ———烟气量,142km 3/h ; C y ———烟气平均定压比热容; t ′——为烟气进口温度,900℃; y —t ″——为烟气出口温度,350℃; y —h q , h s ———分别为蒸汽与给水的焓,kJ /kg ; η——余热锅炉的热效率,0. 80。br —

余热锅炉蒸汽的压力P 1为2. 4M Pa , 温度t 1

为400℃, 该过热蒸汽的比焓为h q =3242kJ /kg , 由饱和水的热物理性质图表可以查得100℃时给水的比焓为h s =419kJ /kg , 可得采用该型余热锅炉回收高温烟气余热所产生的蒸汽量约为30t/h 。该型余热锅炉的额定出力为20t/h , 这样一条生产线上需要2台, 全厂二条生产线共需4台。

4　技术经济分析和社会效益分析

完成整个项目所需要的投资如表1所示。4. 1　节能收入

设计总装机容量为5MW , 自身用电量按20%计, 可供电的容量为4MW 。扣除每年2个月的检修期, 则年发电量为2880万kWh , 上网电价按0. 40元/kWh 计算, 电费收入可达1152万元。利用汽轮机排气口所排出的低压蒸汽, 替代原来的机械真空动力装置,

节电量为每年442. 8万kWh , 相当于减少电费177万元。两项共计节能收入为1329万元。

・305・

3　发电机组的选择和汽轮机凝汽利用

余热蒸汽经凝汽式汽轮机组发出的电力为:

李盼等:金属镁冶炼中的高温废气余热回收

3

表1　投资计算

工程及设备名称

3000kW 发电机

万元　

合计

[**************]40

[***********][***********][1**********]230

单价

(2台) (4台) (2套) (2套) (2套) (2套) (2套) (2套) (2　　(2) 余热发电厂的工资费用:职工总数按60人

计, 其中管理人员1名, 技术人员5名, 管理和技术人员的工资为2000元/月, 工人工资为1000元/月, 每年工资总额为79. 2万元。

(3) 水费:废气处理耗水16t/h , 水价按2. 5元/t , 每年耗水的成本费用为31. 68万元。

(4) 设备维修费用:万元计。(5) :38万元计。(万元计。355. 26万元。每年废气发电所产生的净效益为电费收入加其真空设备的节电费用减少发电成本, 约974万元。对于年产量9000t 的镁冶炼厂来说, 相当镁的冶炼成本降低了110元/t 。

(4) 社会效益项目的实施还产生良好的社会效益和生态效益, 表现在:

(1) 由于高温烟气发电后, 使废气温度大大降低, 给烟气的脱硫、除尘等环节带来了方便, 同时可节省大量的环保投资。

(2) 废气中的有害成分固废、废水等的回收和利用技术的开发, 又会带来其他方面的效益。

(3) 解决了金属镁冶炼企业多年来生产成本高、废气污染严重、能耗大等技术难题, 为同类企业的技术改造和废气综合利用闯出了一条新路。

锅炉本体

3000kW 汽轮机

冷却循环水处理系统反渗透水处理系统除尘脱硫系统附属设备及安装

(风机除氧器水泵)

自动控制设备电器部分(高低压设备、变压器) 机修吊车设施及安装

培训费研制试验试制费用不可预测费用材料及安装总计

4. 2　项目的运行成本

(1) 高温烟气是镁冶炼过程中的废气利用, 成

本暂不记入。

e -H f 高效荧光灯产品系列研讨会在上海召开

松下电工e -Hf 高效荧光灯具产品系列最近被认定为上海市节能产品。2007年8月, 上海市节能产品评审委员会同上海市照明学会和上海电力工业协会, 与松下电工(中国) 有限公司在上海共同举办了e -Hf 高效照明灯具产品研讨会, 出席研讨会的有有关机构和各大企业节能工作负责人。

研讨会上, 松下电工的技术人员详细介绍了e -Hf 荧光灯具系列的节能环保特点和应用情况, 指出该产品是我国直管式荧光灯具中最节能的产品之一。松下电工在目前比较先进的T8三基色节能型直管荧光灯的基础上, 对灯丝、荧光粉的配方和灯管作了重大改进, 把光效从87. 7L m/W 提高到了104L m/W , 灯管中重金属汞含量仅为5mg 。另一方面, 松下电工在灯罩的设计中也体现了绿色照明的宗旨, 根据各种场合下室内人员对光照质量不同的要求设计灯具格栅, 以人为本, 在确保视觉健康和舒适性的前提下, 尽可能减少电能消费。这些灯罩采用松下电工自己研发的高效反光涂料, 反射率高达93%, 进一步提高了灯具的综合光效。另外松下电工还研发了一系列的照明控制设备, 可以灵活地根据室内自然光照的不同调节各处的照明负荷, 根据室内人员的活动规律自动调正照明负荷, 减少电能浪费。目前e -Hf 灯具已在我国许多地方有成功的应用案例, 实践表明, 采用e -Hf 照明改造已有日光灯具, 约10个月可收回投资。

与会的专家对e -Hf 灯具的节能特点表示了极大的兴趣, 同时根据自己单位的照明特点与松下技术人员进行了交流, 提出了许多建设性意见, 并希望松下电工为上海及乃至我国的绿色照明作出更大贡献。

・306・