工业硅行业作为现代工业的重要组成部（bù）分，每年消耗大量能源，据统计，中（zhōng）国平（píng）均每吨（dūn）工（gōng）业硅需要消耗13000kW/h电以上（shàng），全国年产100×104t工（gōng）业硅需要耗电13×108kW/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（jiǎn）排工作的深入进行，工业硅作为能耗大户，佘热回收势（shì）在必行。接下（xià）来陕西工业硅炉厂家合元冶金机电小编就工业硅（guī）炉烟气余热利（lì）用这一热点和大家进行探讨。

工业热炉烟气余热发电（diàn）技术探讨

为实施节能技术改造，佘热回收—提高能源综合效率，既是响应国家号召，建（jiàn）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。

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（yán）究和探讨。

工业硅烟气（qì）余热特点

a）烟气（qì）余热属于中温（wēn）余热、废气流量较少，热品位较低（dī）；

b）烟气余热的参数（温度、流（liú）量）具有一定的（de）波动性，波动范围大；

c）烟气（qì）中的硅灰（huī）（俗称硅微粉）极细，有极强粘附力和非常高的热阻（zǔ）。受热外管壁粘灰后会（huì）大（dà）大（dà）降低热交换率（lǜ）。

烟气余（yú）热发电改造前状况

某工业硅厂2台矿热炉来的400℃~600℃高温烟气，通过混风，达（dá）到降温的目的（de）。温度降低到220℃~230℃后，首先进入到双效旋风除尘器中，进行..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..次除尘处理的烟气（qì），在进入风（fēng）机之前，通过向烟气管到喷淋冷（lěng）却水，进行二次降温（wēn）处理，经（jīng）冷（lěng）却（què）水冷却的烟尘温度降低到180℃~200℃左右，通过引风机进（jìn）入布袋除尘器（qì），净化后烟气由（yóu）除尘器上部（bù）排入大（dà）气。目前这种（zhǒng）烟气（qì）处理方法，基本能满足环保要（yào）求，但（dàn）需耗费大量电（diàn）能和水资源，同时（shí）烟道（dào）的高温烟气的热能没有得到合理的利用造成（chéng）热能的浪费。

余热发电改造（zào）方案

余热资源

高温烟气的流量和温度参数决（jué）定了余热（rè）电站的装机方案，高（gāo）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（jīng）现（xiàn）场实测，原工业硅厂2台矿热（rè）炉烟气余热（rè）参数如下：

烟（yān）气总量：2×70000Nm3/h；

烟气温度：450℃；

烟气（qì）成分单位N2H2OCO2O2

体（tǐ）积含量%772318

烟尘成分单位SiO2Al2O3Fe2O3CaO

体积含量%86～900.2～1.70.3～6.00.2～0.5

烟气（qì）含尘量：7g/Nm3.

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（zhì）200℃左右。根（gēn）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2415×104kJ/h.

根据设计及工（gōng）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（guō）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4293kW.考虑到余热发电受矿热炉工况影响较（jiào）大，烟气温（wēn）度和流量等参数具有一定的波动性，且波动范围（wéi）较大等因素（sù），本项目确定装（zhuāng）机方案2×8t/h硅业烟气专用余热锅炉（lú）1×3MW纯凝汽式汽轮发电机组。三大主机主要参数如下：

工艺流程

利用（yòng）硅厂工业硅矿热炉高（gāo）温烟气进行回收用于发（fā）电，达（dá）到节能减排（pái）、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（tuī）动汽（qì）轮发电机组发电（diàn），高温烟（yān）气经余热锅炉吸热降温后（hòu），再进入原有除尘器，经除尘（chén）后排放（fàng）。发电机所发电能通过升压变压（yā）器升压后接入硅炉35kV配（pèi）电（diàn）装置母线，余热（rè）电站与现有电力（lì）系统实现并网运（yùn）行，运行（háng）方式（shì）为并网不上网。在不改变原有供电及运行方式的前提下，发（fā）电（diàn）机发出（chū）的电量将（jiāng）全（quán）部用于全厂负荷。

按照烟气余（yú）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（jiàng）低，利用难度（dù）加（jiā）大。为充（chōng）分利用好能源，提高能（néng）源利用效率（lǜ），根据烟气余热（rè）梯级利用原理，其热量可以被用来产生余热锅（guō）炉（lú）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（kě）以用来产生（shēng）热水用于洗澡用，然后被冷却（què）到120℃以下（xià）的烟气可（kě）以符合标准的进（jìn）入布袋（dài）除尘器进行（háng）处理。

该方案（àn）从能源（yuán）利用与工艺角度来讲，它能源利用（yòng）比较（jiào）充（chōng）分，能源利用率（lǜ）高，出口（kǒu）烟气温度能立即达（dá）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。

余热发电技（jì）术改造重（chóng）点和难（nán）点

烟（yān）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（zhì）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（shí）也没有考虑预留烟气（qì）监测接口（kǒu），而现场工业硅炉处于全天24小（xiǎo）时不间断生产状态，要实时的测量烟道的高温（wēn）烟气参数，需要面临现场（chǎng）高温带电作业（yè）、高空坠落等（děng）危（wēi）险因素的考验。但（dàn）若不测量烟（yān）气参数，则设计无重要原（yuán）则性输入（rù）的支撑。因此（cǐ），建议委托专业（yè）的热工（gōng）测量队（duì）伍，依托专业的测量技术和专（zhuān）业仪器设备，采（cǎi）取有效（xiào）的安全防范措（cuò）施和手段，对余热烟气参（cān）数进行实地测量，以取得.直接的原始设计参数。

总平面布置

工业硅高温余热烟气发电综（zōng）合（hé）利用均在原有硅厂厂区内依托原有高温烟道进行（háng）技术改造，新增汽机房、余热锅炉、冷却（què）塔、主变压器等设施。而根据调研，大多数工业（yè）硅（guī）厂的现状是建设时缺乏（fá）统一规划，厂区内管线（xiàn）纵横交错，能有效利用的场地较（jiào）少，且普遍存在原（yuán）有建构（gòu）筑（zhù）物缺少或遗失原始土（tǔ）建（jiàn）或工艺（yì）设计资料（liào）的情况。因（yīn）此，如何利用有限的场地资源合（hé）理布置分（fèn）区，即节约用地、合理利（lì）用地形、方便集中管理，又保证（zhèng）缩短管线、工艺系统布局走（zǒu）向合（hé）理；既要（yào）满足（zú）项（xiàng）目的安全、稳定、经济性要求，又要满（mǎn）足项目施工及投产后的安全性要求，是（shì）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（rè）发电综合利用工程相关的原厂建构（gòu）筑物及其基础设计原始资（zī）料，在确保安全、可靠、经济并（bìng）有利于（yú）总平面优化（huà）布置的前提下，经过和业（yè）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（jí）有的一些设备支吊（diào）架、厂（chǎng）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（shè）备支吊架等建构筑物应全部考虑新建，不（bú）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（de）要求。

锅炉清灰方式选择

余热锅炉为本工程.关键设备之一，工业硅（guī）余热锅炉的难点在于：工业硅矿热炉烟气中（zhōng）的SiO2极细，其微小的（de）颗粒被称为硅微粉。硅微粉的平均粒径200nm~400nm，粉尘（chén）壁表面积20m2/g（极易（yì）产生静电、极易吸附而且（qiě）隔热性能非常（cháng）好），其烟（yān）气中硅微粉尘含量在灰5g/Nm3~7g/Nm3（浓度较高），粉尘堆积（jī）密度：0.18t/m3（特轻）；其具有极强的粘附力（lì），和非常高（gāo）的阻热、隔热力。如果硅微粉清理不净（jìng），锅炉很难正常运行，进而将直接影响机组的长（zhǎng）期稳定运行能力及发电量的大小。

据调查了解，余热锅炉（lú）受热面（miàn）有螺旋鳍片管、光管、热管等主要形式，而余热锅炉除灰（huī）有蒸（zhēng）汽吹灰、激波吹灰、机械（xiè）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（xíng）式息息相（xiàng）关（guān），又和锅炉清灰的方式密切联系。只有选择了合适（shì）的受热面形式和与（yǔ）之相适应的清灰方式，才能有效解决余热锅炉（lú）的积灰问题。根（gēn）据（jù）调查了解（jiě）到的目前一些余热锅炉生产厂（chǎng）家的情（qíng）况，通（tōng）过对一些硅铁余热（rè）发电（diàn）厂运营情况的调查（chá），考虑到螺旋鳍片管因自（zì）身结构原因，对硅微粉积灰很难清理。硅微粉（fěn）有很强的粘结性，遇水或水蒸汽更容（róng）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（kùn）难。采用（yòng）光管机械（xiè）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（zài）本工程中，选择了热管式光管受热面乙炔（C2H2）爆燃除灰方（fāng）式的余热锅炉。建议在类似项目开（kāi）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（shì）组（zǔ）合，尤其要多调查（chá）了解已（yǐ）有的余热电（diàn）站运行情况，对余热锅炉实际运行效果进行分（fèn）析比较，再结合项目实际烟气参数情况，选择.合（hé）适的余热发电锅炉。

余（yú）热发电综合利用能耗及环保效（xiào）益

工业硅生产（chǎn）是（shì）高能耗行业，无论从国家节能降耗政策，还是企业自身发展的需要，采用先进节能技（jì）术，大幅度降低消耗和生产成本，消除安全隐患，是生产企业目前迫切需要解决的问题。该余热发（fā）电综合利用项目成功实施，可以对企业生产（chǎn）系统用（yòng）能进行优化，提高能（néng）源利用效（xiào）率，对降低企业产品成本，实现节（jiē）能降耗，增（zēng）强（qiáng）企业的可持续发展能力（lì）具有重要意义。同时也为地区行业内规模化开展节能减排、综合利用工作起到（dào）积极示范和（hé）推动作（zuò）用。