鋼鐵行業(yè)一直是國(guó)家節(jié)能減排工作的重中之重,而燒結(jié)余熱發(fā)電在鋼鐵企業(yè)眾多節(jié)能項(xiàng)目中屬于節(jié)能降耗幅度大、經(jīng)濟(jì)效益好、工藝相對(duì)成熟的技術(shù)之一。從今年的“十二五”規(guī)劃可以預(yù)見(jiàn),政府將繼續(xù)通過(guò)一系列的指導(dǎo)和優(yōu)惠鼓勵(lì)政策來(lái)推動(dòng)燒結(jié)余熱發(fā)電技術(shù)在全行業(yè)的推廣。隨著我國(guó)節(jié)能減排力度的不斷加大,以及余熱發(fā)電技術(shù)的不斷進(jìn)步,近年來(lái)余熱發(fā)電技術(shù)在鋼鐵等高能耗行業(yè)得以迅速推廣應(yīng)用。
無(wú)錫鋼管有限公司現(xiàn)主導(dǎo)產(chǎn)品:結(jié)構(gòu)管、流體管、高壓鍋爐管、化肥專(zhuān)用管、合金管、異型管、精密冷拔管、大口徑厚壁管、機(jī)械加工用管。常備資源材質(zhì)為: 10#、20#、35#、45#、16Mn、27SiMn、CrMo910、15CrMo、35CrMo、12Cr1Movg
受利用形式的限制,余熱發(fā)電對(duì)于余熱資源規(guī)模具有一定要求。一般來(lái)說(shuō),裝機(jī)規(guī)模越小,項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性越差。余熱發(fā)電的最小機(jī)組規(guī);緸3MW,相應(yīng)的要求燒結(jié)面積大于150m2,而國(guó)內(nèi)燒結(jié)機(jī)的大型化轉(zhuǎn)變基本上是在近10年完成的。隨著淘汰落后產(chǎn)能工作的不斷開(kāi)展,為燒結(jié)余熱發(fā)電技術(shù)的推廣奠定了基礎(chǔ)。
發(fā)電量低成為燒結(jié)余熱發(fā)電技術(shù)“瓶頸”
燒結(jié)余熱發(fā)電的技術(shù)路線,可從熱力系統(tǒng)、取風(fēng)工藝、余熱鍋爐形式幾個(gè)大的方面來(lái)區(qū)分,按熱力系統(tǒng)可分為單壓、雙壓、閃蒸,按取風(fēng)工藝可分為開(kāi)式系統(tǒng)、循環(huán)風(fēng)系統(tǒng),在余熱鍋爐形式方面擁有雙通道、爐內(nèi)除氧、自然循環(huán)等局部特征技術(shù)。以往,由于燒結(jié)余熱發(fā)電處于起步階段,行業(yè)內(nèi)呈現(xiàn)多種技術(shù)并存的局面。
技術(shù)壁壘尚未形成。近年來(lái),余熱發(fā)電設(shè)計(jì)方案呈現(xiàn)高度趨同態(tài)勢(shì),大量新建項(xiàng)目采用類(lèi)似技術(shù)路線。一方面,這是市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的結(jié)果,先進(jìn)、合理的技術(shù)逐步得到廣泛認(rèn)同;另一方面,行業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新不足,技術(shù)壁壘尚未形成,也是導(dǎo)致目前尷尬境地的重要原因。
裝備國(guó)產(chǎn)化取得一定成效。余熱發(fā)電屬于小型機(jī)組,其裝備水平要求低于常規(guī)火力發(fā)電,但由于不屬于電力行業(yè)的主要發(fā)展方向,加之余熱鍋爐等部分設(shè)備結(jié)合對(duì)象行業(yè)具有一定的特殊性,長(zhǎng)期以來(lái),國(guó)內(nèi)設(shè)備廠家對(duì)該領(lǐng)域關(guān)注較少。直至2005年左右,伴隨水泥余熱發(fā)電市場(chǎng)的迅速擴(kuò)大,該技術(shù)才有了長(zhǎng)足的發(fā)展。
余熱發(fā)電的主要裝備為余熱鍋爐、汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī),這些裝備經(jīng)過(guò)近年來(lái)的發(fā)展,在國(guó)產(chǎn)化方面取得一定突破,形成了一些自主品牌。除采用閃蒸系統(tǒng)的余熱鍋爐外,水泥、玻璃、燒結(jié)行業(yè)各種形式的余熱鍋爐、低參數(shù)汽輪發(fā)電機(jī)組均完成了從技術(shù)到加工的國(guó)產(chǎn)化。
合同能源管理模式有待推廣。余熱發(fā)電項(xiàng)目可采用多種建設(shè)模式,已建項(xiàng)目中企業(yè)選擇最多的為工程總承包和合同能源管理兩種。去年,發(fā)改委等部門(mén)下發(fā)了《關(guān)于加快推行合同能源管理促進(jìn)節(jié)能服務(wù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展意見(jiàn)》,旨在利用合同能源管理模式的低投入、低風(fēng)險(xiǎn)的優(yōu)點(diǎn),調(diào)動(dòng)企業(yè)的參與熱情,同時(shí)吸納社會(huì)上的流動(dòng)資金用于節(jié)能建設(shè)。目前,業(yè)內(nèi)多數(shù)節(jié)能服務(wù)企業(yè)均具有這兩種建設(shè)模式的運(yùn)作能力,鋼鐵企業(yè)可依據(jù)自身的實(shí)際情況進(jìn)行選擇。
實(shí)際運(yùn)行效果差強(qiáng)人意。據(jù)統(tǒng)計(jì),國(guó)內(nèi)已建、在建燒結(jié)余熱發(fā)電項(xiàng)目28個(gè),共涉及燒結(jié)生產(chǎn)線54條。此外,還有為數(shù)不少的燒結(jié)生產(chǎn)線配套建設(shè)了余熱鍋爐用于供應(yīng)蒸汽,但并未發(fā)電。最近一兩年,新上項(xiàng)目數(shù)量呈加速上升趨勢(shì)。有關(guān)人士對(duì)12個(gè)燒結(jié)余熱發(fā)電項(xiàng)目、2個(gè)燒結(jié)余熱產(chǎn)汽項(xiàng)目(水管式余熱鍋爐)的實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行了整理,情況不容樂(lè)觀。其中,項(xiàng)目實(shí)際運(yùn)行效果達(dá)到設(shè)計(jì)值70%以上的僅5個(gè),約占36%;運(yùn)行值低于設(shè)計(jì)值50%的為3個(gè),約占21%;近乎半數(shù)的項(xiàng)目維持在設(shè)計(jì)值60%左右的水平。
導(dǎo)致項(xiàng)目實(shí)際發(fā)電量低于設(shè)計(jì)值有多方面的原因,其中較為突出的原因:一是鋼鐵企業(yè)與節(jié)能服務(wù)企業(yè)以及節(jié)能服務(wù)企業(yè)之間的利益博弈,往往導(dǎo)致項(xiàng)目決策階段制定的設(shè)計(jì)發(fā)電量虛高;二是節(jié)能服務(wù)企業(yè)對(duì)于具體燒結(jié)機(jī)在方案設(shè)計(jì)中的針對(duì)性不強(qiáng),整個(gè)行業(yè)對(duì)于燒結(jié)工藝操作同余熱條件之間的關(guān)聯(lián)認(rèn)識(shí)有待進(jìn)一步提高。從目前的運(yùn)行情況來(lái)看,實(shí)際發(fā)電量普遍低于設(shè)計(jì)值,已成為阻礙燒結(jié)余熱發(fā)電行業(yè)發(fā)展的一個(gè)重要因素,導(dǎo)致目前部分鋼鐵企業(yè)對(duì)此項(xiàng)技術(shù)持觀望態(tài)度。
補(bǔ)燃技術(shù)或?qū)⒔鉀Q系統(tǒng)穩(wěn)定性問(wèn)題
站在鋼鐵企業(yè)的角度審視燒結(jié)工序的余熱資源,將燒結(jié)余熱發(fā)電視為一個(gè)成熟的模塊化解決方案,還是將其結(jié)合蒸汽、煤氣、電力平衡視為一個(gè)靈活的定制化方案,這是一個(gè)值得思考的問(wèn)題。同樣,對(duì)于節(jié)能服務(wù)企業(yè),將燒結(jié)余熱發(fā)電技術(shù)作為一套相對(duì)獨(dú)立的系統(tǒng)技術(shù)進(jìn)行深化,還是將其作為鋼廠的一個(gè)能源平衡單位來(lái)研究,也值得深思。
對(duì)于模塊化解決方案,研究對(duì)象相對(duì)固定,重在技術(shù)的成熟、高效;而對(duì)于定制化方案,每個(gè)企業(yè)的能源平衡不同,重在設(shè)計(jì)上的靈活、可控,對(duì)節(jié)能服務(wù)企業(yè)的要求更加全面。從某種角度來(lái)說(shuō),這兩個(gè)方案并不矛盾,優(yōu)勢(shì)的節(jié)能服務(wù)企業(yè)可以做到兩者兼?zhèn)洹?
積極應(yīng)對(duì)不斷變化的市場(chǎng)需求。鑒于該技術(shù)剛剛起步,鋼鐵企業(yè)的節(jié)能需求和節(jié)能企業(yè)的技術(shù)推廣需求在這兩種方案之間選擇時(shí)會(huì)具有某種傾向性。初期的燒結(jié)余熱發(fā)電項(xiàng)目建設(shè)多呈現(xiàn)模塊化的傾向,隨著鋼鐵企業(yè)能源中心建設(shè)的日益普及,鋼鐵企業(yè)在燒結(jié)余熱發(fā)電項(xiàng)目中,更多地提出消化轉(zhuǎn)爐、軋鋼等工序的富余蒸汽,或滿足工藝、采暖用汽供應(yīng)等綜合需求,開(kāi)始呈現(xiàn)出定制化趨勢(shì)。因此,面對(duì)市場(chǎng)的不斷變化,節(jié)能服務(wù)企業(yè)須提前做好準(zhǔn)備。
基礎(chǔ)數(shù)據(jù)測(cè)量應(yīng)引起重視。目前的燒結(jié)余熱發(fā)電項(xiàng)目中,廢氣作為余熱資源的載體,其相關(guān)參數(shù)是項(xiàng)目設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù),很大程度上決定了項(xiàng)目的設(shè)計(jì)發(fā)電量。但目前,業(yè)內(nèi)多數(shù)節(jié)能服務(wù)公司在項(xiàng)目合同簽訂前不做廢氣參數(shù)的測(cè)量工作,其主要原因在于:一是燒結(jié)標(biāo)定難度大,投入多,在項(xiàng)目信息較多的市場(chǎng)狀況下,節(jié)能服務(wù)公司的技術(shù)、設(shè)計(jì)人員緊張,在前期均避免加大投入。二是行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)激烈,前期設(shè)計(jì)方案中煙氣參數(shù)及發(fā)電量整體偏高,節(jié)能服務(wù)企業(yè)作為項(xiàng)目的眾多參與方之一,其測(cè)量結(jié)果僅對(duì)自身有效,如測(cè)量參數(shù)較低,則會(huì)導(dǎo)致競(jìng)爭(zhēng)劣勢(shì)。三是部分項(xiàng)目業(yè)主提供統(tǒng)一的煙氣參數(shù),以方便對(duì)比決策,但該模式下,煙氣參數(shù)的合理性容易被掩蓋。四是不同于水泥、玻璃余熱發(fā)電,燒結(jié)余熱發(fā)電多采用多段取風(fēng)和循環(huán)風(fēng)技術(shù),對(duì)于環(huán)冷機(jī)原煙風(fēng)系統(tǒng)有所改造,項(xiàng)目建設(shè)前后的廢氣參數(shù)存在差異,前期的測(cè)量數(shù)據(jù)作用有限。
以煤氣綜合利用的大視野重新審視補(bǔ)燃技術(shù)。燒結(jié)余熱發(fā)電的波動(dòng)性主要緣于兩方面原因,一是廢氣溫度的波動(dòng),二是燒結(jié)機(jī)停機(jī)頻繁。而這兩方面的問(wèn)題都不是余熱發(fā)電工藝自身可以解決的,雖然通過(guò)燒結(jié)與發(fā)電中控之間的配合可以有所改善,但效果有限,以上問(wèn)題在單臺(tái)燒結(jié)機(jī)配套的單爐單機(jī)項(xiàng)目中比較突出。針這一情況,補(bǔ)燃部分高爐煤氣不失為一種有效的選擇。
高爐煤氣是鋼鐵生產(chǎn)工序的中間產(chǎn)物,煤氣平衡則是鋼鐵企業(yè)的一項(xiàng)重要課題。鋼鐵企業(yè)應(yīng)關(guān)注高爐煤氣的綜合利用效益及其對(duì)于整體能耗結(jié)構(gòu)的影響。鋼鐵企業(yè)多擁有煤氣鍋爐或煤氣發(fā)電機(jī)組,從系統(tǒng)效率上來(lái)說(shuō),帶補(bǔ)燃的余熱發(fā)電系統(tǒng)很難達(dá)到煤氣發(fā)電機(jī)組的水平。但是,補(bǔ)燃的主要意義在于提高余熱發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可控性,這是燒結(jié)余熱發(fā)電所特有的實(shí)際問(wèn)題;從經(jīng)濟(jì)效益上比較,只要用于補(bǔ)燃的煤氣耗量控制得當(dāng),完全可以得到高于其在煤氣發(fā)電機(jī)組中的產(chǎn)出。
注重設(shè)計(jì)方案合理性確保運(yùn)行效果
燒結(jié)余熱發(fā)電項(xiàng)目的發(fā)電功率往往被鋼鐵企業(yè)作為重要的決策依據(jù)。而實(shí)際上,廢氣參數(shù)均為各節(jié)能服務(wù)企業(yè)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)所做出的判斷,并用其計(jì)算發(fā)電功率及裝機(jī)容量,以此作為決策依據(jù)缺乏科學(xué)性。鋼鐵企業(yè)在決策過(guò)程中,應(yīng)降低發(fā)電量指標(biāo)的權(quán)重,將注意力更多地放在設(shè)計(jì)方案合理性方面。鋼鐵企業(yè)需要的是貼合自身實(shí)際情況的設(shè)計(jì),只有項(xiàng)目順利運(yùn)行,雙方才能實(shí)現(xiàn)雙贏。
近年來(lái),隨著燒結(jié)余熱發(fā)電技術(shù)的不斷推廣應(yīng)用,新建鋼鐵項(xiàng)目設(shè)計(jì)中也開(kāi)始預(yù)先規(guī)劃余熱發(fā)電所需的場(chǎng)地。有些鋼鐵企業(yè)采取燒結(jié)生產(chǎn)線與燒結(jié)余熱發(fā)電同步建設(shè)的方式,優(yōu)勢(shì)明顯:一是可以提早獲得收益,二是冷卻機(jī)區(qū)域一次性建設(shè)到位,避免重復(fù)和浪費(fèi)。但同時(shí),也應(yīng)清醒地認(rèn)識(shí)到該方式的缺點(diǎn):一是兩個(gè)項(xiàng)目同時(shí)建設(shè)的風(fēng)險(xiǎn)會(huì)疊加,二是無(wú)視燒結(jié)生產(chǎn)及余熱條件的特殊性,易造成余熱發(fā)電的設(shè)計(jì)參數(shù)與實(shí)際脫節(jié)。對(duì)于第一點(diǎn),鋼鐵企業(yè)可通過(guò)項(xiàng)目的商務(wù)模式轉(zhuǎn)嫁風(fēng)險(xiǎn),對(duì)于第二點(diǎn),其嚴(yán)重后果不容小視,應(yīng)將余熱發(fā)電項(xiàng)目建設(shè)推遲至燒結(jié)機(jī)投運(yùn)后半年至一年,待燒結(jié)生產(chǎn)狀況穩(wěn)定后,再進(jìn)行針對(duì)性的余熱發(fā)電項(xiàng)目建設(shè)。
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