安鋼燒結(jié)環(huán)冷機余熱回收發(fā)電技術(shù)_圖文

1、冶金能源安鋼燒結(jié)環(huán)冷機余熱回收發(fā)電技術(shù)劉三軍 蘇 震 張衛(wèi)亮 霍玉英(安陽鋼鐵股份有限公司摘要介紹安鋼燒結(jié)環(huán)冷機余熱回收發(fā)電裝置的工藝流程、試運行結(jié)果及存在的問題。提 出在目前鍋爐一汽輪機發(fā)電工藝成熟的情況下,如何在操作簡單、運行穩(wěn)定和自動化程度高 的要求下實現(xiàn)中低溫余熱最大量的吸收轉(zhuǎn)化,盡可能多的產(chǎn)生發(fā)電效益。關(guān)鍵詞燒結(jié)余熱環(huán)冷機發(fā)電Waste heat recovery power generation technology of sintering central cooler in Anyang SteelLiu Sanjun Su Zhen Zhang Weiliang HuoYuy

2、ing(Anyang Iron and Steel Stock Co.,Ltd.Abstract The process,test results and problems of the waste heat recovery power generation device in Anyang Steel were introduced.It proposed that under the mature power generation technology of cur.-rent boilersteam turbine,how to achieve a large number of ab

3、sorption into the most under the re-quirement of simple operation,stable running and hiSh degree of automation。a8muchas possible to have emergence of power generation efficiency.Keywords sinterlng waste heat central cooler power generation在鋼鐵生產(chǎn)過程中,燒結(jié)工序的能耗約占總 能耗的10%,位居第二。在燒結(jié)工序總能耗中, 有近50%的熱能以燒結(jié)機煙氣和冷卻機

4、廢氣的 顯熱形式排入大氣。目前國內(nèi)外鋼鐵企業(yè)燒結(jié)工 序?qū)χ械蜏赜酂崂么蟛糠滞Ａ粲跓犸L(fēng)燒結(jié)及產(chǎn) 生低品位蒸汽或熱水利用,也有不少的企業(yè)根本 沒有采用任何余熱回收技術(shù),直接排放不僅造成 二次能源浪費,而且嚴(yán)重污染環(huán)境。從能源利用 的有效性和經(jīng)濟性角度,利用燒結(jié)冷卻系統(tǒng)的中 低溫廢氣通過余熱鍋爐將低品位的熱能轉(zhuǎn)化為高 級能源電能,實現(xiàn)變廢為寶的能源再利用, 是促進我國鋼鐵企業(yè)實現(xiàn)節(jié)能減排、發(fā)展循環(huán)經(jīng) 濟的有效途徑,也是未來中低溫余熱利用的發(fā)展 方向。收稿日期:20090706劉三軍(1974一 ,工程師;455004河南省安陽市。 1工藝流程赤熱的燒結(jié)礦石從燒結(jié)機進入環(huán)冷機時的溫 度高達50070

5、0。并形成一定厚度的填充層。 填充層一邊向前移動,一邊被從下部鼓入的空氣 逐次冷卻,當(dāng)冷卻至130150cc時,排出環(huán)冷 機向高爐輸送。與燒結(jié)礦石進行熱交換的空氣, 通過在環(huán)冷機上方設(shè)置的多個排氣煙囪排出。 燒結(jié)余熱回收發(fā)電與焦化干法熄焦發(fā)電原理 相似。利用新增加的循環(huán)風(fēng)機替代燒結(jié)環(huán)冷機的 l、2號環(huán)冷風(fēng)機,循環(huán)風(fēng)機出口風(fēng)通過在燒結(jié) 環(huán)冷機中與熱燒結(jié)礦直接換熱,從而冷卻燒結(jié)礦 并被加熱到280380后,分別通過切換擋板 門及沉降室后引入到余熱鍋爐(當(dāng)余熱鍋爐故 障時切換擋板風(fēng)門可切換到排空。被加熱的煙 氣在進入余熱爐之前先在沉降室簡單除塵(除 塵效率50%,再分別通過余熱鍋爐換熱后溫度VoL2

6、8No.6 Nov.2009冶金能源ENERGY FOR METALLURGICAL INDUs陬Y 41降為150左右,然后再通過循環(huán)風(fēng)機,經(jīng)切換 擋板門及環(huán)冷機入口電動風(fēng)門后進入環(huán)冷機。此 余熱回收發(fā)電工藝由煙氣系統(tǒng)、熱力系統(tǒng)、水系 統(tǒng)、電氣系統(tǒng)和熱控自動化系統(tǒng)等組成,工藝流 程如圖1所示。擋板門圖l 安鋼燒結(jié)余熱發(fā)電工藝流程 2煙氣余熱情況針對燒結(jié)環(huán)冷機煙氣余熱資源,安鋼對燒結(jié) 環(huán)冷機煙氣參數(shù)進行了測試。經(jīng)測試掌握了燒結(jié) 環(huán)冷機煙氣參數(shù)。在燒結(jié)礦產(chǎn)量為400t/h的工 況下,煙氣參數(shù)如表1。3主要技術(shù)特點3.1采用余熱鍋爐高低溫?zé)煔猹毩⑦M氣系統(tǒng) 鍋爐采用雙通道煙氣進氣系統(tǒng),高溫?zé)煔饨?jīng) 部

7、分高壓受熱面換熱,低溫?zé)煔饨?jīng)部分低壓受熱 面換熱,高溫?zé)煔鉄煖亟抵僚c低溫?zé)煔庀喈?dāng)后, 兩股煙氣混合再與其余的受熱面換熱,充分利用 煙氣的不同品質(zhì),實現(xiàn)煙氣熱能的梯級利用。環(huán) 冷風(fēng)機前端的高溫?zé)煔馐紫扰c高壓過熱器換熱降表1環(huán)冷機煙氣測試參數(shù)溫后,再與環(huán)冷風(fēng)機中部的低溫?zé)煔饣旌?從而 可產(chǎn)生更高溫度品質(zhì)的過熱蒸汽,充分利用了煙 氣的不同品質(zhì),實現(xiàn)真正的能源梯級高效利用。 采用此種模式進氣,余熱鍋爐可有效地提高余熱 利用率,提高發(fā)電功率,且避免了現(xiàn)普遍的混合 進氣模式,將高低溫?zé)煔饣旌线M氣使過熱蒸汽溫 度降低的缺陷。3.2采用雙壓帶自身除氧余熱鍋爐一汽輪機系統(tǒng) 雙壓帶自身除氧余熱鍋爐一汽輪機系統(tǒng)可以

8、 更大程度吸收低溫?zé)煔庥酂?。余熱鍋爐高壓蒸汽 迸入汽輪機高壓段做功,低壓蒸汽從汽機低壓段 人口進入汽輪機做功,由于蒸汽壓力的梯級作 用,特別是低壓蒸汽系統(tǒng)采用過熱蒸汽,發(fā)電效 率較目前的閃蒸飽和蒸汽發(fā)電系統(tǒng)高,能量回收 效率更高,是目前世界先進能源利用技術(shù)發(fā)展方 向。此技術(shù)已廣泛應(yīng)用于CCPP(煤氣燃?xì)庖徽?汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電和IGCC(煤氣化燃?xì)庖徽羝?聯(lián)合循環(huán)發(fā)電等高效發(fā)電技術(shù)產(chǎn)品上。 3.3采用煙氣全量循環(huán)的方式通過循環(huán)風(fēng)機,將鍋爐尾氣循環(huán)送入環(huán)冷機 冷卻礦料,進一步提高了鍋爐的進口煙溫以及鍋 爐的過熱蒸汽的溫度,從而使能量的品質(zhì)得到了 顯著改善。在同樣煙氣流量下,產(chǎn)生更多、溫度 更高的過熱

9、蒸汽,最大程度的實現(xiàn)了能量循環(huán)利 用的目的。另一方面,由于循環(huán)風(fēng)機使環(huán)冷機出 口形成一定程度的負(fù)壓,從而使環(huán)冷機外泄煙氣 量減少近20%,從而增加了進鍋爐的煙氣量, 能量聚集效用提高近20%。3.4汽輪機采用滑參數(shù)運行模式可在燒結(jié)生產(chǎn)主工藝調(diào)整造成鍋爐蒸汽參數(shù) 變化時,仍可穩(wěn)定運行發(fā)電,有效提高了余熱電 廠的可用率和總發(fā)電量。4試運行情況安鋼有三條燒結(jié)生產(chǎn)線,規(guī)格分別為195、 360和400m2。195m2燒結(jié)機配套的燒結(jié)礦冷卻42冶 金能源ENERGY FOR METALLURGICAL INDUSTRY機是帶冷機,360和400m2燒結(jié)機全部配套環(huán)冷 機,每臺燒結(jié)環(huán)冷機配套5臺相同容量的

10、風(fēng)機。 360m2燒結(jié)環(huán)冷機由一個直徑44m的圓形軌道組 成,軌道上布置72個運料臺車,74min旋轉(zhuǎn)一 周;400m2燒結(jié)環(huán)冷機直徑為48m,軌道上布置 76臺運料臺車,78min旋轉(zhuǎn)一周。工程利用燒結(jié) 廠360和400m2燒結(jié)機環(huán)冷機生產(chǎn)線,配置兩臺 循環(huán)風(fēng)機、兩套雙溫雙壓余熱鍋爐、一套低溫補 汽凝汽式汽輪發(fā)電機組以及配套的循環(huán)冷卻水、 電氣、儀表和控制系統(tǒng)等,將2803800C中低 溫廢氣通過余熱鍋爐回收而產(chǎn)生的過熱蒸汽,用 于汽輪發(fā)電機組發(fā)電。設(shè)計參數(shù)為:處理中低溫 廢氣2×800000m3/h,單臺雙壓余熱鍋爐分別產(chǎn) 生47h高壓蒸汽(2.0MPa,355和19t/h 低壓

11、蒸汽(0.49MPa,220,余熱利用率達到 60%。安鋼燒結(jié)環(huán)冷機余熱發(fā)電項目于2007年11月7日正式開工,經(jīng)建設(shè)單位、總包單位、施工 單位及監(jiān)理單位的共同努力,于2008年9月22日汽輪機沖轉(zhuǎn)成功,并帶負(fù)荷運行,工程基本結(jié) 束。400m2燒結(jié)環(huán)冷機對應(yīng)的2號鍋爐帶負(fù)荷最 高為llMW,360m2燒結(jié)環(huán)冷機對應(yīng)的l號鍋爐 帶負(fù)荷最高為10MW。但是,受國內(nèi)外經(jīng)濟危機 的影響,因壓產(chǎn)不能滿負(fù)荷造成168h試驗至今沒 有正常進行。于2009年3月測定了燒結(jié)負(fù)荷與 發(fā)電負(fù)荷之間的關(guān)系,具體數(shù)據(jù)見表2和表3。表2燒結(jié)負(fù)荷(平均值與煙氣溫度(平均值項目人鍋爐煙氣溫度/ 高壓蒸汽 低壓蒸汽 發(fā)電負(fù)荷

12、I段 段 壓力/MPa 溫度/ 流量/t“。1壓力/MPa 溫度/ 流量/th一1MWh5問題與改進如何最大限度地利用出燒結(jié)環(huán)冷機的低溫?zé)?氣,不讓其流失或因冷空氣進入而降低煙溫,是 環(huán)冷機余熱回收工程的關(guān)鍵。故在實施過程中, 投資500多萬對環(huán)冷機關(guān)鍵部位進行了密封改 造,具體措施如下:(1環(huán)冷機軸密封處漏風(fēng)嚴(yán)重。改進措施:調(diào)整密封間隙保證密封板下平面平齊,空隙處用 扁鋼補焊進行密封,加擋板,更換新型密封橡膠 片。(2原設(shè)計為螺栓連接,因為圓弧運動, 長期運行中變形及振動松動引起臺車內(nèi)、外側(cè)欄 板與三角梁連接處漏風(fēng)嚴(yán)重。改進措施:臺車內(nèi) 側(cè)加焊交錯二道迷宮密封墊板。(3環(huán)冷機端部密封,原設(shè)計

13、支撐輥配置 及潤滑為中溫工作區(qū)域,耐溫200,現(xiàn)利用原 環(huán)冷機罩子的支架,用3mm的鋼板及角鋼現(xiàn)場。 制作密封煙罩,下部加裝落灰平臺及落灰斗和放 灰閥,密封煙罩外加160nlm的保溫和波形外護 板。(4環(huán)冷機下部密封更換內(nèi)、外側(cè)新型密 封橡膠片。(5環(huán)冷機上部密封體現(xiàn)場調(diào)整平整,焊 牢,增加內(nèi)外擋渣板,更換新型密封橡膠片。 實踐證明密封措施是正確的,400m2燒結(jié)環(huán) 冷機密封改造后,滿負(fù)荷生產(chǎn)時可使2號鍋爐煙 溫達到420,單爐單機發(fā)電負(fù)荷可達到12MW; 而360m2燒結(jié)環(huán)冷機由于先天安裝質(zhì)量問題, 環(huán)形軌道變形,密封效果較400m2燒結(jié)環(huán)冷機V乩28No.6 Nov.2009冶金能源ENE

14、RGY FOR METAI上URGICAL INDUSTRY 43差,1號鍋爐煙溫要低50左右。燒結(jié)配料變化,燒結(jié)機設(shè)備故障、非計劃性 檢修及高爐生產(chǎn)不順等,都可造成燒結(jié)生產(chǎn)系統(tǒng) 的不穩(wěn)定,因而造成發(fā)電機組運行起伏較大。改 進措施:圍繞提高燒結(jié)系統(tǒng)生產(chǎn)的穩(wěn)定性,加強 生產(chǎn)調(diào)度,強化設(shè)備維護,提升設(shè)備作業(yè)率。6結(jié)語安鋼燒結(jié)環(huán)冷機余熱發(fā)電項目的建成投產(chǎn)。 成功實現(xiàn)了鋼鐵燒結(jié)工序中低溫余熱煙氣的分級 回收和梯級利用,余熱利用率達到60%?？捎?效降低燒結(jié)工序能耗6kgee/t,為安鋼降本增效 做出了貢獻。目前,國內(nèi)燒結(jié)冷卻機已有余熱利 用系統(tǒng)絕大部分應(yīng)用于熱風(fēng)燒結(jié)及產(chǎn)生低容量低 品位蒸汽或熱水等,余

15、熱發(fā)電很少。通過該項目 的投產(chǎn),經(jīng)過實踐運行,經(jīng)驗摸索和消化吸收, 逐步實現(xiàn)余熱回收和燒結(jié)生產(chǎn)地完美結(jié)合,必將 帶動整個鋼鐵工業(yè)燒結(jié)余熱利用領(lǐng)域的技術(shù)進 步。萬編輯(上接第35頁表2、表3。與傳統(tǒng)耐熱滑塊面壓相比較,新型耐熱滑塊的面壓是傳統(tǒng)耐熱滑塊面壓的60%。根據(jù)推鋼爐的工作狀態(tài),為提高耐熱滑塊與水梁之間連接的結(jié)構(gòu)強度,保證整個滑道的使用壽命,耐熱滑塊與水梁采用焊接形式。新型滑塊于2007年9月份開始安裝。表2耐熱滑塊各段材質(zhì)及幾何尺寸 表3新型孔洞式滑塊的面壓(尺寸為200×100×120,材質(zhì)為C0503應(yīng)用效果4結(jié)論(1使用效果推鋼式加熱爐投產(chǎn)后(最高爐溫1250

16、12700C,產(chǎn)量100t/h與步迸式加熱爐協(xié)同為 軋機供坯,生產(chǎn)節(jié)奏完全滿足生產(chǎn)需求,使用一 年多,被加熱鋼坯無黑印及劃傷,被加熱坯料質(zhì) 量與步進爐相同。(2使用壽命使用一年后,人爐觀察工作后的耐熱滑塊, 仍然保持原有的幾何形狀,實測其高度磨損量極 小(小于2ram,按照這種狀態(tài)推算,使用壽命 可達3年以上。(1孔洞式耐熱滑塊能夠徹底解決推鋼式 加熱爐的黑印問題。(2孔洞式滑塊外形尺寸的選擇十分重要, 直接關(guān)系到使用效果。(3耐熱滑塊須根據(jù)爐溫分布狀況選擇不 同的材質(zhì),效果明顯,使用壽命大幅度提高。 (4使用新型孔洞式耐熱滑塊推鋼爐,其 鋼坯加熱質(zhì)量與步迸爐相同,為厚板廠加熱爐的 配置提供了

17、技術(shù)保證。 .趙艷編輯 安鋼燒結(jié)環(huán)冷機余熱回收發(fā)電技術(shù)作者:劉三軍 , 蘇震 , 張衛(wèi)亮 , 霍玉英 , Liu Sanjun, Su Zhen, Zhang Weiliang, HuoYuying作者單位:安陽鋼鐵股份有限公司刊名:冶金能源 英文刊名:ENERGY FOR METALLURGICAL INDUSTRY年,卷(期:2009,28(6被引用次數(shù):0次相似文獻(5條1.期刊論文 趙斌 . 張尉然 . 路曉雯 . 李娜 . 張玉柱 燒結(jié)余熱集成回收與梯級利用發(fā)電技術(shù)研究 -燒結(jié)球團 2009,34(4燒結(jié)余熱回收是節(jié)約能源、加強二次能源回收利用的有效途徑之一.本文根據(jù)燒結(jié)工序余熱特點

18、和余熱品位分析,提出了環(huán)冷機廢氣余熱與燒結(jié)機尾 中溫?zé)煔庥酂峒苫厥?環(huán)冷機余熱三段回收梯級利用發(fā)電的優(yōu)化用能方案,并介紹了為開發(fā)該技術(shù)進行的基礎(chǔ)研究,包括熱源參數(shù)調(diào)控、發(fā)電系統(tǒng)火用分 析和蒸汽參數(shù)優(yōu)化、以及氣體循環(huán)與動力循環(huán)協(xié)同等幾個方面.2.會議論文 趙斌 . 張尉然 . 張玉柱 . 王衛(wèi)華 . 幺瑤 發(fā)電型環(huán)冷機氣固換熱實驗系統(tǒng)設(shè)計 2009運用相似原理,針對唐鋼北區(qū)190m2環(huán)冷機,設(shè)計了發(fā)電型燒結(jié)環(huán)冷機氣固換熱實驗系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以在熱態(tài)條件下進行環(huán)冷機的傳熱性能試驗,獲 得燒結(jié)礦參數(shù)對環(huán)冷機換熱性能的影響規(guī)律,同時可以獲得發(fā)電型環(huán)冷機不同工況下的換熱特性。實驗系統(tǒng)獲得的結(jié)果可為發(fā)電型環(huán)冷機的開發(fā)設(shè)計提 供理論支撐。3.會議論文 楊治中 武鋼燒結(jié)余熱發(fā)電展望 2008本文對武鋼燒結(jié)余熱發(fā)電技術(shù)進行了介紹。武鋼(集團公司燒結(jié)廠擁有3臺435m2大型燒結(jié)機,與其相配套的環(huán)冷機的進料高溫段,熱廢氣溫度達 350-400,流量達52000-54000Nm3/h。武鋼(集團公司已與中鋼設(shè)備公司合作,擬采用