硅矿热炉烟气余热发电技术探讨
硅铁炉余热若干方面的探讨
硅铁炉余热若干方面的探讨1 概述我国工业硅冶炼炉的热能利用率普遍较低，半密闭式矿热炉烟气显热占矿热炉整个输出热量的63%，冶炼过程中余热的利用、回收就显得尤为重要，大多数硅铁炉厂家采用汽轮机发电的方式进行余热利用，而余热烟气量的标定是确定装机容量的第一手数据，直接决定了装机容量的大小，装机容量过大，造成投资浪费，资金回收慢；而装机容量小，则容易在蒸汽量过多时放汽造成能源的浪费，所以如何能正确地标定硅铁炉的废气以及由此如何确定相应的装机容量是硅铁炉余热发电工程项目的基础。
2 烟气量的标定以鄂尔多斯某集团4×36000kVA硅铁炉生产线为例，硅铁炉在生产过程中排放大量的中低温烟气，烟气温度在250℃～600℃之间，为了达标排放，需要通过空冷器降温至200℃以下，然后经布袋收尘器收尘后排放，资源浪费严重。
为了充分利用硅铁炉排放的废气余热，采用余热发电技术，建设余热电站，以减少废气排放对环境的热污染、降低企业的生产成本、提高企业经济效益。
为了确定电站装机容量，先对生产线进行了余热标定。
标定步骤如下：2.1 对需要标定的硅铁炉生产线进行整体了解了解生产线规模、操作规律以及现场烟气管道的位置等。
2.2 根据图纸或现场确定标定位置测点位置及标定项目的确定是得到正确数据的关键。
一般设置在需要利用烟气的总管上，选取最长的直管段。
标定前可亲自到现场选择测点的位置，在测点处进行标记，要求工人按标定要求开出符合标定要求的测量孔（可用短节法兰封闭，测定时旋开即可）。
在测量孔处搭建合适的安全的操作平台。
2.3 根据生产工况确定标定时间整个标定是在系统稳定状态下的检测，必须保证稳定生产，通常标定不同时间段的几组数据加以比较，以确保数据准确并具有代表性。
标定时和硅铁炉生产线中控室保持联系，将测定同时间段的控制画面进行截图保存，以便在标定完毕之后对整个系统的工况进行分析。
2.4 实施标定准备好测量仪器、耗材（电池、滤筒）等。
硅锰合金电炉煤气余热发电分析
４ ８７０万 ｋＷ ·ｈ，节约 的能 源折 算成标 煤 为 ０．６万
表 ５ 全密 闭电炉煤气 平衡表
吨 。
（２）回收硅 微 粉 量 ２．５万 ｔ／，年 。产 生 的 经 济
效益 月 ３ ２００万 年 。
本 工程 产生 的 间接经 济效 益 主要包 括 ：
（１）本 工 程建 成 后 ，每 年 可 实 现 回收 能 源
１ 电 炉煤 气特 征
１．１ 煤气 的 特性 硅锰 合金 燃气 用 户 为 电炉 车 间铁 水 包 离线 烘
烤、锰矿烘干 系统 烘干机、烧结机 点火 ，燃料全部 采用 密 闭炉煤 气 回收 系 统 回收 的密 闭炉 煤 气 。密 闭 电炉煤 气成 分组 成如 下表 所示 ：
表 １ 烟气成分表 （Ｖ％ ）
表 ４ 发电机设计参数
一
额定功率
１５０００ ｋＷ
额定电压 ：
１０５０ｏ Ｖ
额 定 电 流
１７１８ Ａ／８２５ Ａ
绝 缘等级
Ｆ级ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ造 ，Ｂ级考核
转 速
３０００ ｒ．Ｐ．ｍ
功 率 因 数
Ｏ．８
ＣＯ Ｈ２ Ｈ２０ ＣＨ４ Ｃ０２ Ｏ２ Ｎ２ 其 它
７０二！ 二 ５－璺＿－ ．５—１ ６Ｉ１２ ０．５—１ ５￣７ ０．１２
１８ ５８４ ｔ标准煤 （电折标煤系数 ０．４０４ ｋｇｃｅ／ｋＷｈ），
减少 ｓ０ 排放量 ３０ ｔ／／年 ，减少 ｓＯ：治理费约 ８０万
年 。
（２）实现 了高温煤气余热 回收 ，工艺过程无废
从 煤 气 平 衡 表 得 出 ，剩 余 煤 气 约 ３１ ９７０ ｍ ／ ｈ，４台密闭炉产生热值 ３０２ ＧＪ／ｈ（最低）。 ２．３ 电炉 煤气 余 热发 电
矿热炉除尘烟气净化及余热综合利用
．２７２．
冶炼烟气量是波动值，１５
０００
ｋＶＡ硅铁矿热电
０００
炉烟气量在正常熔炼时最小只有１６０
ｍ３／ｈ
左右，这时显然不需要如此大的功率消耗。为降 低能耗，选用变频器对主引风机电机进行控制， 变频起动电柜通过远程控制器根据炉况对供电 频率进行调节，使引风机电机改变转速达到调节 风量及电耗的目的。变频控制在节能、降耗方面 可起到非常突出的作用，长期使用可节电３０９６～ ４０％。一般按节约的电费计算，一年左右可望收 回变频器的投资。
第１９届全国铁合金学槲会论文集
矿热炉除尘烟气净化及余热综合利用
侯苏波李小明
（陕西宏信冶金环保工程公司
．２７０．
张卫宏
张伦明
７１００００）
西安中国
１
烟气净化
概论 铁合金生产过程中产生大量废气，对环境造
阻力较大，过滤风速较低，过滤面积和主风机 选择功率较大，不适合高温、高浓度、高硬度、 高腐蚀烟尘品种。 微压式除尘器：除尘器前后端均置风机， 烟气由前风机压入，后风机吸出，保证除尘室 微负压或正压，此方式在矿热炉上很少使用。 前两种除尘方式根据不同容量、不同品种
２００ ｋｖＡ
１．１
成严重污染，随着人们保护环境意识的增强， 产业政策的要求及工艺水平的提高，铁合金生 产废气处理也达到较高水平。 铁合金矿热炉由最初小容量（３ 大容量（６
３００＂＇３０ ０００
在铁合金生产中大量使用，且效果好。 １．３袋式除尘器设计 １．３．１设计依据和要求 国家产业政策、法律法规、排放标准 矿热炉容量大小、冶炼品种所产生废气量、 温度、尘浓度、湿度、黏度、压力等 电气控制可靠、气体流动、清灰顺畅合理 投资节约、运行稳定、费用低、方便维护 １．３．２参数采集、计算和确认 （１）烟气性质： 需净化烟气烟气量最大最小及平均值（正 常与非正常炉况）（ｍ３／ｈ） 炉子烟罩进烟管、进出空冷器（预处理器）、 进出除尘室烟气温度及波动范围（ｏｃ） 进出除尘器烟气最大压力（Ｐａ） 烟气进入出预处理器、进出除尘器烟尘浓 度（ｍｇ／ｍ３） 烟气的湿度（结露点） 烟气成分的体积分数（％） （２）烟尘性质： 烟尘成分质量分数（％） 烟尘粒度组成的质量分数或粒径分散度 （％） 烟尘的堆积密度（ｋｇ／ｍ＂３） 烟尘的耐磨性 烟尘的湿度（％） 烟尘常温和操作温度时比电阻（欧／ｃｍ） 烟尘特殊成分及黏性（如煤焦油等） （３）气象地址条件： 年最高最低及年平均气温（０ｃ） 有记录最大风速（ｍ／ｓ） 除尘设备安装地海拔高度及各高度风压力
工业硅冶炼电炉烟气净化技术
工业硅冶炼电炉烟气净化技术内容提要：工业硅冶炼电炉烟气净化技术难度大，治理困难，对工业硅电炉烟气净化技术进行研究刻不容缓。
本文介绍了工业硅电炉冶炼烟气的性质和特点，烟气治理的设备工艺和技术方法。
进入滤袋前的烟气降温是工业硅冶炼烟气治理技术的关键问题。
关键词：工业硅冶炼烟气净化一、前言工业硅又称结晶硅或金属硅。
工业硅是一种高耗能，高污染的冶炼产品。
我国目前工业硅生产技术大多采用苏联50年代工艺技术，产品质量低，消耗高、污染严重，市场无竞争能力。
近年来，各级政府认真贯彻国家宏观调控政策，牢固树立科学的发展观，对于浪费资源，污染环境的企业进行清理整治，促进了工业硅冶炼企业进行环保治理工作。
但是，近两年笔者到过国内近百家企业进行考察，大都没有采取环保治理措施，有的企业被政府环保部门下令停产治理，促进了部分企业进行烟气净化治理，在治理过程中，由于对工业硅烟气治理技术缺乏系统研究，使得工业硅烟气治理技术效果不佳，有的厂家6300KVA电炉投资200多万元搞烟气净化，经生产实践无法达到排放标准，且投资大，设备维修困难，耗电量大，造成资源的极大浪费。
因此，对工业硅电炉烟气治理回收进行经济技术研究工作刻不容缓。
笔者对工业硅烟气的性质进行分析，认真对国内外治理技术进行比较，请教在国外的老师，引用其他行业的先进技术原理，研究出一套较适合我国的中小型工业硅厂家的投资少，设备简单，耗电少，操作维修方便，净化效果好的电炉烟气温度，采用大布袋除尘器。
6300KVA电炉烟气粒，降低烟气温度，采用大布袋除尘器。
6300KVA电炉烟气净化投资，一般投资60〜80万元，可以完全达到排放标准。
工业硅冶炼原理工业硅冶炼是用硅石和炭质原料在电弧炉中靠电弧放电作用，把电能转变成热能，供给加热熔炼物料所需的热生产的，炼硅的过程是无渣过程。
在工业硅冶炼过程中，应严格保持炉料中碳与二氧化硅的分子比等于2。
这样在冶炼过程中就不会出现剩余SiC和SiO2,可保证冶炼过程中有高的硅产出率。
矿热炉烟气余热利用技术分析
矿热炉烟气余热利用技术分析摘要：近年来，由于余热锅炉技术的逐步成熟，我国矿炉烟气余热利用技术开始兴起，比如一些企业太仓促建立埋弧炉余热利用系统，建立余热发电系统没有测量埋弧炉的烟气温度，和发现烟气温度太低，以满足发电需求手术后的余热发电系统。
因此，准备建设铁合金废热发电系统的企业应注意，尽可能全面调查行业现状，尊重科学，不盲目建设项目。
关键词：炉烟气；余热利用技术1介绍热炉烟气余热发电项目是利用废热锅炉换热烟气排放的废热恢复淹没热炉的生产过程，精炼炉，等等，产生过热蒸汽，驱动汽轮机驱动发电机发电和电力生产。
整个热力系统不燃烧任何一次能源，不仅成本低，经济效益好，而且给企业带来了巨大的经济效益，可以缓解电力短缺的矛盾。
埋弧炉又称电弧炉或电阻炉，主要用于生产硅铁、锰铁、铬铁、钨铁和锰铁合金。
其工作特点是采用碳镁耐火材料作为衬里和自培养电极，但热效率低。
国内外余热锅炉和低参数汽轮发电机的技术已经成熟。
低温废热电站已进入成熟阶段。
在水泥工业中有许多废热发电的成功例子。
例如，电石炉余热发电的成功发展值得借鉴。
低温余热回收技术将成为行业节能降耗的有效途径之一。
2矿热炉烟气余热利用技术2.1烟气参数埋弧焊炉主要生产硅铁、锰铁、铬铁、钨铁和硅锰合金以及矿砂、碳还原剂和溶剂生产的碳化钙。
根据熔炼工艺和设备的密闭程度，沉水炉分为半封闭炉和封闭炉。
目前，半封闭式炉主要冶炼硅铁、镍铁，封闭式炉主要冶炼电石、铬铁、锰、硅。
半密闭炉内可燃气体含量极低，最高可达400摄氏度，炉门内的空气较多，烟气较多。
适用于换热发电余热锅炉，热效率可达26% ~ 28%，但困难在于有很多SiO 2在尘土中，颗粒很好，吸附力强，质量轻，比表面积很大，这给锅炉的除灰带来很大的困难。
传统的机械振动等除灰方法不理想，严重影响传热效率。
2.2烧石灰该方案主要适用于电石生产的闭式炉。
烟气中CO含量约为60%~80%，特别适用于电石矿加热炉。
其反应公式为CaO+3C=CaC2+CO。
矿热炉烟气余热利用的实践
冶金冶炼M etallurgical smelting矿热炉烟气余热利用的实践杨 柳（中钢石家庄工程设计研究院有限公司，河北 石家庄 ０５００００）摘 要：矿热炉冶炼合金过程中，不可避免地会产生大量高温烟气，如果不能及时加以利用，必然会造成能源浪费。
通过准确测试矿热炉的温度、流量和成分，会发现矿热炉炉温较高，且相对稳定，且含有大量ＳＯ２、ＣＯ２气体，使用矿热炉冶炼可产生丰富的余热资源，通过能级分析法评估余热资源，能够为回收和合理利用余热资源提供一定参考。
关键词：矿热炉；烟气回收；余热利用中图分类号：Ｘ７５７ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２－５０６５（２０２０）２４－００１０－２Practice of waste heat utilization of flue gas from submerged arc furnaceYANG Liu（Ｃｈｉｎａ Ｓｔｅｅｌ Ｓｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｄｅｓｉｇｎ ＆ａｍｐ； Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ Ｃｏ．， Ｌｔｄ，Ｓｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇ ０５００００，Ｃｈｉｎａ）Abstract: Ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｓｍｅｌｔｉｎｇ ａｌｌｏｙ ｉｎ ｓｕｂｍｅｒｇｅｄ ａｒｃ ｆｕｒｎａｃｅ， ａ ｌｏｔ ｏｆ ｈｉｇｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｆｌｕｅ ｇａｓ ｗｉｌｌ ｉｎｅｖｉｔａｂｌｙ ｂｅ ｐｒｏｄｕｃｅｄ． Ｉｆ ｉｔ ｃａｎ ｎｏｔ ｂｅ ｕｓｅｄ ｉｎ ｔｉｍｅ， ｉｔ ｗｉｌｌ ｉｎｅｖｉｔａｂｌｙ ｃａｕｓｅ ｅｎｅｒｇｙ ｗａｓｔｅ． Ｂｙ ａｃｃｕｒａｔｅｌｙ ｔｅｓｔｉｎｇ ｔｈｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ， ｆｌｏｗ ｒａｔｅ ａｎｄ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｏｆ ｓｕｂｍｅｒｇｅｄ ａｒｃ ｆｕｒｎａｃｅ， ｉｔ ｃａｎ ｂｅ ｆｏｕｎｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｆｕｒｎａｃｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｉｓ ｒｅｌａｔｉｖｅｌｙ ｈｉｇｈ ａｎｄ ｒｅｌａｔｉｖｅｌｙ ｓｔａｂｌｅ， ａｎｄ ｃｏｎｔａｉｎｓ ａ ｌｏｔ ｏｆ ＳＯ２ ａｎｄ ＣＯ２ ｇａｓ． Ｓｍｅｌｔｉｎｇ ｗｉｔｈ ｓｕｂｍｅｒｇｅｄ ａｒｃ ｆｕｒｎａｃｅ ｃａｎ ｐｒｏｄｕｃｅ ｒｉｃｈ ｗａｓｔｅ ｈｅａｔ ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ． Ｔｈｅ ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ ｏｆ ｗａｓｔｅ ｈｅａｔ ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ｂｙ ｅｎｅｒｇｙ ｌｅｖｅｌ ａｎａｌｙｓｉｓ ｍｅｔｈｏｄ ｃａｎ ｐｒｏｖｉｄｅ ｃｅｒｔａｉｎ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ｒｅｃｏｖｅｒｙ ａｎｄ ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｗａｓｔｅ ｈｅａｔ ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ．Keywords: ｓｕｂｍｅｒｇｅｄ ａｒｃ ｆｕｒｎａｃｅ； ｆｌｕｅ ｇａｓ ｒｅｃｏｖｅｒｙ； ｗａｓｔｅ ｈｅａｔ ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ现阶段，工业生产中余热的损失大约占据了世界总能耗的30%~70%，因此，当务之急是尽快实现节能减排，从中国工业协会调查了解到，矿热炉是当前我国合金产品生产的主要机械设备，矿热炉在运行过程中会消耗我国总发电量2%的电能，因此，余热利用备受关注和重视。
硅铁矿热炉余热发电优化设计、运行分析及建议
硅铁矿热炉余热发电优化设计、运行分析及建议作者：苗建涛来源：《工业设计》2017年第04期摘要：矿热炉生产工艺中，会耗费大量的电能，而排放大量的废气余热，其热量约占系统总能耗量的40%左右，进一步充分利用这些中、低品位的余热是节能降耗、减少温室气体排放的关键。
关键词：矿热炉；余热发电；优化设计；分析；建议引言宁夏昌茂祥冶炼有限公司现有2台36MVA硅铁矿热炉，矿热炉投产时并未设置余热发电设施，北京动力源公司作为投资方，以EMC方式运作余热发电设施工程，委托我公司进行设计。
笔者作为本工程的项目经理及工艺专业负责人参与了本工程的设计工作。
本文介绍了宁夏工程余热回收设施的主要配置、主机设备、工艺流程等设计内容，并在一定基础上对工程进行了大量的优化及创新。
通过实际运行情况，对设计及运行中出现的问题进行了相应的分析和建议，为今后类似工程的设计提供了经验。
建议矿热炉企业建设时同时配建余热发电设施或者预留发电设施占地，优化余热发电设施的相关设计，使之发挥最大的效能，可产生良好的经济效益和社会效益，为企业的节能减排做出更大的贡献。
1绪论矿热炉生产工艺中，会耗费大量的电能，而排放大量的废气余热，其热量约占系统总能耗量的40%左右，进一步充分利用这些中、低品位的余热是节能降耗、减少温室气体排放的关键。
宁夏昌茂祥冶炼有限公司现有2台36MVA硅铁矿热炉，矿热炉投产时并未设置余热发电设施，北京动力源公司作为投资方，以EMC方式运作余热发电设施工程，委托我公司进行设计。
笔者作为本工程的项目经理及工艺专业负责人参与了本工程的设计工作。
本着回收最大化的目的，结合烟气流量、温度等实际参数，并在设计过程中进行了大量的优化及创新，最终使本工程成为了矿热炉行业余热发电方面一个极为成功的范例。
项目投产后，运行稳定，回收电能约10%，产生了大量的经济效益和社会效益，证明了在硅铁、锰铁、镍铁等矿热炉冶炼企业设置余热发电设施是可行的，也是必要的。
硅锰合金电炉煤气冷却净化与回收利用——余热发电
硅锰合金电炉煤气冷却净化与回收利用——余热发电本文通过对硅锰合金电炉煤气中含尘成分及特性的研究，提出一种新的硅锰合金电炉煤气利用方案，并通过具体实施的项目进行了论证，结果证明该方案可行，而且经济效益、社会效益、环境效益明显。
前言我国现有各类硅锰合金企业300余家，电炉1000余台。
硅锰合金电炉在冶炼过程中产生大量含尘的高温煤气，煤气量在6000～12000Nm3/h之间，温度400～800℃，含尘量120mg/Nm3。
目前电炉烟气降温一般采用多管降温器，利用空气与烟气换热将烟气温度降低至200℃左右，然后喷水降温，煤气冷却后送至湿式煤气柜储存。
这一煤气回收过程存在如下问题：一是煤气显热未能得到充分利用，造成大量的能源浪费；二是湿法回收过程中需要大量的水，煤气经洗涤后产生大量的污水，处理成本高。
为了充分利用煤气余热及解决烟尘排放对环境造成的影响，某公司与某投资公司及铁合金厂合作进行了深入细致的研究，在国内首次采用新型煤气净化与回收利用技术对某硅锰合金厂硅锰合金电炉煤气进行回收利用。
1 某硅锰合金厂情况简介某硅锰合金厂位于我国中部地区，始建于1958年，是建国初期国家“156”工程重点建设项目之一，也是全国18家重点铁合金生产企业。
经过近50年的发展，目前拥有总容量为132750kV·A的大中型电炉16台、120m3高炉1座。
该企业技术实力雄厚，曾经对煤气回收做过一些尝试，积累了一定的经验。
2 硅锰合金电炉粗煤气特性本项目主要是针对容量为9000kV·A的101#、102#、105#硅锰合金电炉、30000kV·A的401#硅锰合金电炉和6000kV·A的103#、104#碳锰合金电炉的煤气进行净化回收利用。
如下表1所示是各台电炉的煤气参数3 工艺流程图从上表中可以看出，硅锰合金电炉粗煤气主要有以下三个特点：一、粗煤气温度、煤气量、粗煤气中CO含量变化范围大；二、粗煤气温度和煤气量随着CO含量的变化而变化，CO含量越高，煤气量和煤气温度相应下降；三、硅锰合金烟尘成分复杂，在高温状态下容易形成灰熔点较低的金属络合物；在低温状态下，烟尘粒度很细，90%以上的烟尘粒径在10μm以下，冷却后极易粘附在容器壁，不易除去。
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工业硅矿热炉烟气余热发电技术探讨针对工业硅生产烟气余热发电工艺流程及改造重点和难点进行了分析，对改造前后综合利用能耗和产生的效益进行了比较。
结论证明采取有效措施进行余热资源的回收利用对工业硅行业节能减排和可持续发展具有重要意义。
摘要：针对工业硅生产烟气余热发电工艺流程及改造重点和难点进行了分析，对改造前后综合利用能耗和产生的效益进行了比较。
结论证明采取有效措施进行余热资源的回收利用对工业硅行业节能减排和可持续发展具有重要意义。
0 引言工业硅行业作为现代工业的重要组成部分，每年消耗大量能源，据统计，中国平均每吨工业硅需要消耗13 000 kW·h电以上，全国年产100×104 t工业硅需要耗电13×108 kW·h以上。
随着中国逐步建立全社会的资源循环利用体系和节能减排工作的深入进行，工业硅作为能耗大户，佘热回收势在必行。
实施节能技术改造，提高能源综合效率，既是响应国家号召，建设节约型社会的客观需要，也是企业降低成本，提高企业市场竞争力的需要[1]。
文章结合工业硅烟气余热发电综合利用项目，对当前工业硅炉烟气余热发电技术进行了研究和探讨。
1 工业硅烟气余热特点a)烟气余热属于中温余热、废气流量较少，热品位较低;b)烟气余热的参数(温度、流量)具有一定的波动性，波动范围大;c)烟气中的硅灰(俗称硅微粉)极细，有极强粘附力和非常高的热阻。
受热外管壁粘灰后会大大降低热交换率[2]。
2 烟气余热发电改造前状况自原工业硅厂2台矿热炉来的400 ℃~600 ℃高温烟气，通过混风，达到降温的目的。
温度降低到220 ℃~230 ℃后，首先进入到双效旋风除尘器中，进行第一次除尘处理，除尘得到的烟尘(即SiO2粉)经卸料机卸出，进行包装。
经过第一次除尘处理的烟气，在进入风机之前，通过向烟气管到喷淋冷却水，进行二次降温处理，经冷却水冷却的烟尘温度降低到180 ℃~200 ℃左右，通过引风机进入布袋除尘器，净化后烟气由除尘器上部排入大气。
目前这种烟气处理方法，基本能满足环保要求，但需耗费大量电能和水资源，同时烟道的高温烟气的热能没有得到合理的利用造成热能的浪费。
3 余热发电改造方案3.1余热资源高温烟气的流量和温度参数决定了余热电站的装机方案，高温烟气的烟尘成分及其含量决定了余热锅炉的清灰方式。
经现场实测，原工业硅厂2台矿热炉烟气余热参数如下：烟气总量： 2×70 000 Nm³/h;烟气温度： 450 ℃;表1 烟气成分和参数烟气成分单位N2H2OCO2O2体积含量%772318表2 烟尘成分及含尘量烟尘成分单位SiO2Al2O3Fe2O3CaO体积含量%86～900.2～1.70.3～6.00.2～0.5烟气含尘量：7 g/Nm³。
3.2装机方案按目前成熟的余热发电工艺，烟气经废热锅炉利用后，温度可从450 ℃降至200 ℃左右。
根据热力学公式，可以计算出每小时1台矿热炉可利用的烟气余热量为2 415×104 kJ/h。
根据设计及工程实施的数据及工程经验，余热锅炉对余热的利用效率90%，发电机组的效率为40%。
本项目计算取余热锅炉80%的能效，取发电机组的能效40%。
则2台矿热炉产生烟气的计算余热发电平均功率为4 293 kW。
考虑到余热发电受矿热炉工况影响较大，烟气温度和流量等参数具有一定的波动性，且波动范围较大等因素，本项目确定装机方案2×8 t/h硅业烟气专用余热锅炉+ 1×3 MW纯凝汽式汽轮发电机组。
三大主机主要参数如下：3.2.1锅炉锅炉采用强制循环的余热锅炉。
最大连续蒸发量： 8 t/h;过热蒸汽出口压力：2.45 MPa;过热蒸汽出口温度：390 ℃。
3.2.2汽轮机汽轮机采用快装纯凝式汽轮机组。
功率：3 MW;进汽量:14.88 t/h;主汽阀前蒸汽压力:2.35 MPa(a);主汽阀前蒸汽温度: 390 ℃;背压: 8.4 kPa(a);凝汽量: 14.394 t/h。
3.2.3发电机额定功率：3 MW;额定功率因数：0.8(滞后);额定电压：6.3 kV;额定转速：3 000 r/min。
3.3工艺流程利用硅厂工业硅矿热炉高温烟气进行回收用于发电，达到节能减排、综合利用、保护环境的目的[3]。
炼硅产生的高温余热烟气经烟道送入余热锅炉经过换热后，产生的高温高压蒸气推动汽轮发电机组发电，高温烟气经余热锅炉吸热降温后，再进入原有除尘器，经除尘后排放。
发电机所发电能通过升压变压器升压后接入硅炉35 kV配电装置母线，余热电站与现有电力系统实现并网运行，运行方式为并网不上网。
在不改变原有供电及运行方式的前提下，发电机发出的电量将全部用于全厂负荷。
按照烟气余热发电方案，已经被利用过的烟气从余热锅炉出来后，温度仍然有200 ℃，由于温度较低，其热能品位降低，利用难度加大。
为充分利用好能源，提高能源利用效率，根据烟气余热梯级利用原理，其热量可以被用来产生余热锅炉补汽。
但是从补汽锅炉出来的烟气温度仍然有150 ℃左右，这部分烟气仍包含热量，对此，这部分热量可以用来产生热水用于洗澡用，然后被冷却到120 ℃以下的烟气可以符合标准的进入布袋除尘器进行处理。
整个烟气余热发电综合利用方案系统示意图见图1。
图1 烟气余热发电综合利用方案系统示意图该方案从能源利用与工艺角度来讲，它能源利用比较充分，能源利用率高，出口烟气温度能立即达到布袋尘除尘器的要求，不需要另外投资降温装置，工艺配合性好。
4 余热发电技术改造重点和难点4.1烟气参数测量余热电站能否到达设计要求的额定出力，能否取得良好的经济效益和环保效益，高温余热烟气的流量、温度等参数起到至关重要的作用。
根据实际调研，并结合工业硅生产行业目前普遍的发展水平，大多数工业硅厂不能提供烟气监测参数，在原工厂建设时也没有考虑预留烟气监测接口，而现场工业硅炉处于全天24小时不间断生产状态，要实时的测量烟道的高温烟气参数，需要面临现场高温带电作业、高空坠落等危险因素的考验。
但若不测量烟气参数，则设计无重要原则性输入的支撑。
因此，建议委托专业的热工测量队伍，依托专业的测量技术和专业仪器设备，采取有效的安全防范措施和手段，对余热烟气参数进行实地测量，以取得最直接的原始设计参数。
4.2总平面布置工业硅高温余热烟气发电综合利用均在原有硅厂厂区内依托原有高温烟道进行技术改造，新增汽机房、余热锅炉、冷却塔、主变压器等设施。
而根据调研，大多数工业硅厂的现状是建设时缺乏统一规划，厂区内管线纵横交错，能有效利用的场地较少，且普遍存在原有建构筑物缺少或遗失原始土建或工艺设计资料的情况。
因此，如何利用有限的场地资源合理布置分区，即节约用地、合理利用地形、方便集中管理，又保证缩短管线、工艺系统布局走向合理;既要满足项目的安全、稳定、经济性要求，又要满足项目施工及投产后的安全性要求，是摆在设计面前的一个重大课题。
建议如果能够收集到与余热发电综合利用工程相关的原厂建构筑物及其基础设计原始资料，在确保安全、可靠、经济并有利于总平面优化布置的前提下，经过和业主的充分沟通，征得业主同意的前提下，可以考虑利用原厂即有的一些设备支吊架、厂区管架进行项目的设计。
否则，从安全可靠的角度出发，余热电站的设备支吊架等建构筑物应全部考虑新建，不应与原厂建构筑物发生联系，但这同时对余热电站总图的优化布置提出了更高的要求。
4.3锅炉清灰方式选择余热锅炉为本工程最关键设备之一，工业硅余热锅炉的难点在于：工业硅矿热炉烟气中的SiO2极细，其微小的颗粒被称为硅微粉。
硅微粉的平均粒径200 nm ~400 nm，粉尘壁表面积20 m2/g(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 g/Nm3~7 g/Nm3(浓度较高)，粉尘堆积密度：0.18 t/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，进而将直接影响机组的长期稳定运行能力及发电量的大小。
据调查了解，余热锅炉受热面有螺旋鳍片管、光管、针形管等主要形式，而余热锅炉除灰有蒸汽吹灰、激波吹灰、机械振打清灰、钢刷除灰、乙炔爆燃除灰等形式，余热锅炉清灰是否彻底和干净，既和锅炉受热面的形式息息相关，又和锅炉清灰的方式密切联系。
只有选择了合适的受热面形式和与之相适应的清灰方式，才能有效解决余热锅炉的积灰问题。
根据调查了解到的目前一些余热锅炉生产厂家的情况，通过对一些硅铁余热发电厂运营情况的调查，考虑到螺旋鳍片管因自身结构原因，对硅微粉积灰很难清理。
硅微粉有很强的粘结性，遇水或水蒸汽更容易粘结。
激波吹灰能量相对较低，对吸附性极好的硅微粉的清除比较困难。
采用光管+机械擦刷式清灰方式，清灰效果虽然较好，但是在满足总图紧凑布置要求的情况下将增加工程土建投资。
综合考虑，在本工程中，选择了针形管受热面+乙炔(C2H2)爆燃除灰方式的余热锅炉。
建议在类似项目开展过程中，应加大收资力度，通过调查走访，多了解目前余热锅炉厂主要的受热面形式和清灰方式组合，尤其要多调查了解已有的余热电站运行情况，对余热锅炉实际运行效果进行分析比较，再结合项目实际烟气参数情况，选择最合适的余热发电锅炉。
5 余热发电综合利用能耗及环保效益根据硅厂的统计资料，改造前，企业能源消费结构表见表3。
表3 改造前企业能源消费结构表能源种类实物量单位等价值当量值折标系数吨标煤(tce)比例%折标系数吨标煤(tce)比例%洗精煤2 697t0.92 4274.160.92 4278.36油焦5 400t0.9254 9958.560.9254 99517.20木炭10 769t0.42864 6167.910.42864 61615.89电力13 835×104 kW·h3.3546 34779.381.22917 00358.55合计———58 385100—29 041100硅厂实际年产量11 829 t，改造前单位产品能耗为2.46 tce/ t, 单位产品电耗11 696 kW·h/t。
若改造后产能不变，仍为11 829 t，全年消耗洗精煤、油焦和木炭等均不变，余热电站扣除厂用电率后年发电量 2 208×104 kW·h，则硅厂全年还需要消耗电力11 627×104 kW·h。
改造后能耗情况见表4。
表4 改造后测算企业能源消费结构表能源种类预测单位等价值当量值实物量折标系数吨标煤(tce)比例折标系数吨标煤(tce)比例%洗精煤2 697t0.92 4274.76%0.924279.22油焦5 400t0.9254 9959.79%0.925499518.97木炭10 769t0.42864 6169.05%0.4286461617.53电力11 627 ×104 kW·h3.3538 95076.4%1.2291428954.28合计———50 988100% —26327100.00改造后单位产品能耗为2.22 tce/ t，比改造前降低了9.76%;单位产品电耗9 829 kW·h/t，比改造前降低了16%。