随着我国钢铁工业的快速发展,资源和能源瓶颈越来越严重。余热余能的回收利用是降低钢铁生产能耗的有效途径。目前,钢厂余热回收主要通过蒸发余热锅炉回收热能,利用蒸汽储热器储存热能,利用低质量饱和蒸汽发电实现余热回收。高温热能利用率不高,能源浪费大。
随着我国钢铁工业的快速发展,资源和能源瓶颈越来越严重。余热余能的回收利用是降低钢铁生产能耗的有效途径。目前,钢厂余热回收主要通过蒸发余热锅炉回收热能,利用蒸汽储热器储存热能,利用低质量饱和蒸汽发电实现余热回收。高温热能利用率不高,能源浪费大。
行业专家指出,钢铁行业具有较大的节能潜力,特别是在燃气和蒸汽耦合利用方面;钢铁行业二次能源丰富,但间歇性、波动性和质量不平衡。在新的发展形势下,成熟的储热系统在钢铁生产中具有广阔的创新应用前景。
思安新能源有限公司开发的热储存技术可回收高温余热,保持高温余热优势,降低高温烟道换热器的设计难度和成本。高参数蒸汽发电可大大提高发电,有利于钢铁企业降低成本和效率,具有良好的市场推广价值。
此外,思安新能源储热发电方案可快速调节蒸汽输出和发电机输出功率,发电灵活性强,适合跟踪用电负荷波动,也可用于电网调峰。
基于钢铁企业燃气发电和余热发电机组的现状,依托思安新能源核心知识产权熔盐储热等核心知识产权储热技术和能源数字平台,加强钢铁企业能源系统的可调节能力,结合分时电价、电力交易等多能协同控制技术,具有重要的峰值调节功能,促进新能源消耗,解决大规模可再生能源引入引起的区域源荷不匹配问题,提高源网荷互动能力,平衡区域能源,全面优化能源结构,提高能源利用价值。
公司将储热装置与现有煤气发电、余热发电耦合,利用储能技术储存高炉煤气、焦炉煤气、转炉煤气、热烟气热量,,减少余热资源浪费,稳定发电机组条件,优化能源成本,实现稳定可观的经济效益。
基于负荷分析和机组峰值调节能力,依托公司储热峰值调节系统,主要支持燃气燃烧系统、熔盐储存系统、蒸汽发电系统、发电系统、烟气余热回收系统、烟气固体储热系统、支持电气、热控、仪器、土木工程等。
燃气机组储热技术路线。
(1)基本原理。储热系统与原煤气发电系统并联运行。通过储存燃气燃烧产生的热量,控制向汽轮机输送的主蒸汽参数,以达到峰值调节的目的。储热采用燃气加热熔盐储存热量,余热回收后将高温烟气送至煤气发电脱硫。储存的高温熔盐和供水热交换主蒸汽和再热蒸汽,并进入汽轮机发电。
(2)操作原则。储热系统与原煤气发电系统合作运行。工艺系统设备主要包括:熔盐加热和余热回收系统、熔盐储存系统、熔盐蒸汽发电系统、配套公共辅助设施等。储热系统由原煤气发电系统供水,储热系统烟气进入原煤气发电系统,储热系统产生蒸汽进入原煤气发电系统。
(3)熔盐储热的优点。首先,峰值调节能力大。利用熔盐能量密度高、高温稳定性高的特点,可实现大规模储热峰值调节发电,实现约100兆瓦的储热发电规模。其次,安全性和稳定性都很高。产生不同参数的蒸汽,有效解决了中压缸进气不均匀导致蒸汽机推力不平衡的问题,避免了再热器进气不足和过热的问题。
(4)储热介质:熔盐(二元盐)。
储能峰值调整解决方案在钢铁企业中的应用:一是稳定天然气,提高余热发电机组的发电效率;二是利用电网生产,储热系统储存余热,企业少使用电网,通过峰谷套利获得稳定的经济效益;三是储热装置还可解决炉侧短期故障、系统防冻等问题。
其次,公司的储热调峰解决方案使钢铁企业具有稳定的调峰能力,使钢铁企业能够大规模引进新能源,从根本上优化钢铁企业的能源结构,获得额外的调峰服务增值收入。
2月,国家发展和改革委员会、国家能源局发布了《关于促进电力源网络存储一体化和多能源互补发展的指导意见》,提出提高可再生能源消耗水平,促进电力源网络存储一体化和多能源互补发展。钢铁企业通过建设以光伏和风电为主的新能源,配备适当规模的储热系统,将形成企业用户侧源网络存储一体化和多能源互补系统,大大提高钢铁企业新能源绿色应用比例,同时发挥负荷侧调整作用,实现源网络协调优化,需求响应准确,减少峰值需求响应的影响。
在供给侧和需求侧改革的双重压力下,高能耗企业的配置和热存储是未来高能耗企业生存的重要手段。通过配置热存储和峰值调整:首先,在不同电价的约束下,利用峰值和谷值差生产,降低企业的生产成本。二是在减产、减排、减排的约束下,通过峰值调整服务,促进可再生能源消耗,降低单位生产能力的碳排放,避免大量压缩生产能力,减少企业损失。
钢铁企业余热资源丰富,峰值调整潜力仍较大。据不完全统计,截至2020年底,中国钢铁企业自发电装机已超过40吉瓦,峰值调整潜力较大。基于储热系统的钢源网储存项目可以有效优化钢铁企业的能源结构,获得较高的经济效益。据业内专家预测,钢铁企业储热峰值调节解决方案的应用将产生较高的经济效益和社会效益,并得到大规模应用。