環(huán)冷機(jī)煙氣余熱綜合利用系統(tǒng)

1、Y冶金之家網(wǎng)站環(huán)冷機(jī)煙氣余熱綜合利用系統(tǒng)沈永兵，高楊（北京世紀(jì)源博科技股份有限公司北京100036）摘 要：介紹了為昆鋼300m2燒結(jié)機(jī)建設(shè)的一套燒結(jié)余熱綜合利用系統(tǒng)。該系統(tǒng)集發(fā)電、熱 風(fēng)燒結(jié)以及產(chǎn)生預(yù)熱混合料蒸汽于一體，熱效率可達(dá)73. 8%，很好地實(shí)現(xiàn)了燒結(jié)余熱的綜合利用。關(guān)鍵詞：燒結(jié)；余熱；余熱利用1前言燒結(jié)工序中有 50%左右的熱能被燒結(jié)煙氣和冷卻機(jī)熱風(fēng)帶走，燒結(jié)礦冷卻過(guò)程中排出 的熱量約占燒結(jié)能耗的 28% 1,回收利用好這部分余熱對(duì)實(shí)現(xiàn)鋼鐵企業(yè)節(jié)能降耗具有重要意 義。燒結(jié)過(guò)程生產(chǎn)的余熱主要集中在燒結(jié)煙道廢氣與環(huán)冷機(jī)熱風(fēng)，燒結(jié)廢氣由于脫硫工藝要求不便利用，因此利用好冷卻機(jī)熱風(fēng)是一個(gè)重

2、要課題。2燒結(jié)余熱利用方式目前國(guó)內(nèi)環(huán)冷機(jī)熱風(fēng)余熱利用主要有以下幾種方式：熱風(fēng)燒結(jié)。將環(huán)冷機(jī)熱風(fēng)引到燒結(jié)機(jī)頭，以降低能耗，改善燒結(jié)礦性能，一般熱風(fēng)溫度在200300 C 2。蒸汽預(yù)熱燒結(jié)料。 利用低壓蒸汽預(yù)熱燒結(jié)料，提高料溫，降低燒結(jié)能耗，同時(shí)改善料層透氣性，提高燒結(jié)礦質(zhì) 量。所用蒸汽壓力一般為0. 4MPa3。余熱發(fā)電。將中低溫?zé)煔馔ㄟ^(guò)余熱鍋爐產(chǎn)生蒸汽， 然后推動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電。此種利用方式技術(shù)已經(jīng)成熟，經(jīng)濟(jì)效益較好。其他。比如熱煙氣用于解凍原料庫(kù)，鍋爐產(chǎn)汽供生活用汽、浴室和食堂等等。如果將前三種利用方式通過(guò)一個(gè)系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，就能實(shí)現(xiàn)環(huán)冷機(jī)熱風(fēng)最大效率的利用。3余熱綜合利用系統(tǒng)3. 1熱源及需

3、求昆鋼300m2燒結(jié)機(jī)及環(huán)冷鼓風(fēng)機(jī)參數(shù)如表1所示。表I燒結(jié)機(jī)艮環(huán)冷鼓風(fēng)機(jī)主要讎數(shù)設(shè)計(jì)值設(shè)計(jì)燒結(jié)面積An?300設(shè)計(jì)產(chǎn)能質(zhì)E '畑富計(jì)利用系數(shù)1,37環(huán)拎機(jī)鍛丸處理施力/fh-1環(huán)掙図機(jī)風(fēng)星/萬(wàn)詔.丨4SI 4環(huán)冷風(fēng)機(jī)風(fēng)壓川卻4700環(huán)擰鳳機(jī)臺(tái)SV合5落到環(huán)冷機(jī)上的燒結(jié)礦溫度約為600750 C,根據(jù)熱力學(xué)分析，得到可利用的熱風(fēng)參數(shù)為：45萬(wàn) Nm3/h, 380Co按照工藝要求，用于熱風(fēng)燒結(jié)的風(fēng)量為15萬(wàn)Nm3/ h、250 C；燒結(jié)生產(chǎn)所用預(yù)熱蒸汽及其它用蒸汽為 21t/h,壓力0. 4MPa。3. 2工藝流程根據(jù)熱源情況以及需求，設(shè)計(jì)了一套由雙重供熱余熱鍋爐和抽汽補(bǔ)汽凝汽式汽輪發(fā)電

4、機(jī) 組成的余熱發(fā)電利用系統(tǒng)。雙重供熱余熱鍋爐既可產(chǎn)生蒸汽又可提供熱風(fēng)燒結(jié)所需的熱風(fēng)， 抽汽補(bǔ)汽凝汽式汽輪機(jī)提供燒結(jié)生產(chǎn)用蒸汽。余熱鍋爐煙氣一進(jìn)兩出”，立式布置，其額定參數(shù)：過(guò)熱蒸汽 40t/ h、330 C、1. 7MPa。汽輪機(jī)進(jìn)汽參數(shù)：40t/ h、330 C、1 . 6MPa，抽氣21t/ h，補(bǔ)汽10t/h，額定功率5300kW。鍋爐余熱利用效率達(dá)到73. 8%，工藝流程如圖1所示。圖i環(huán)冷機(jī)煙氣余熱利用系統(tǒng)工藝謊程環(huán)冷機(jī)運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的熱風(fēng)經(jīng)煙管系統(tǒng)進(jìn)入余熱鍋爐，產(chǎn)生40t/h、330C、1. 7MPa的過(guò)熱蒸汽；同時(shí)利用引風(fēng)機(jī)從余熱鍋爐相應(yīng)溫度段抽取250 C熱風(fēng)供熱風(fēng)燒結(jié)；剩余熱

5、風(fēng)繼續(xù)利用，產(chǎn)生低溫?zé)崴?，以降低鍋爐排煙溫度，最大限度地利用煙氣余熱。余熱鍋爐排煙經(jīng)引風(fēng)機(jī)、煙囪排入大氣。汽輪機(jī)采用抽汽補(bǔ)汽凝汽式汽輪機(jī)，鍋爐產(chǎn)生的過(guò)熱蒸汽作為一級(jí)進(jìn)汽進(jìn)入汽輪機(jī)，當(dāng)蒸汽做功到0. 4MPa時(shí)從汽輪機(jī)抽汽口抽出21t/h蒸汽供燒結(jié)生產(chǎn)用，剩余蒸汽繼續(xù)做功。余熱鍋爐產(chǎn)生的熱水通過(guò)閃蒸擴(kuò)容產(chǎn)生10t/h低壓蒸汽補(bǔ)入汽輪機(jī)，增大發(fā)電量。蒸汽做功后成為乏汽排入凝汽器凝結(jié)成水，凝結(jié)水經(jīng)過(guò)凝結(jié)水泵送入除氧器除氧，除氧后的水通過(guò)高低壓給水泵打入鍋爐省煤器繼續(xù)利用，形成一個(gè)完整循環(huán)。為確保燒結(jié)生產(chǎn)用飽和蒸汽， 余熱鍋爐出口主蒸汽管道設(shè)置蒸汽旁路及切換閥門(mén)，當(dāng)汽輪機(jī)停機(jī)時(shí)仍然可以為燒結(jié)工藝提供生

6、產(chǎn)用蒸汽。由于余熱鍋爐引風(fēng)機(jī)為變頻調(diào)節(jié)， 因此可以通過(guò)改變風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速很方便地實(shí)現(xiàn)余熱鍋爐降參數(shù)運(yùn)行。從余熱鍋爐抽取熱風(fēng)所用的風(fēng)機(jī)也采用變頻電機(jī)，方便調(diào)節(jié)，以減小對(duì)燒結(jié)工藝的影響。為減輕余熱鍋爐停爐對(duì)熱風(fēng)燒結(jié)的影響，原有熱風(fēng)燒結(jié)取風(fēng)管道仍保留，當(dāng)鍋爐停運(yùn)時(shí)，可以通過(guò)閥門(mén)切換確保熱風(fēng)燒結(jié)不受影響。4運(yùn)行情況及經(jīng)驗(yàn)該項(xiàng)目于2009年3月建成投產(chǎn)，設(shè)計(jì)年發(fā)電量約 3500萬(wàn)kWh，直接經(jīng)濟(jì)效益1300萬(wàn) 元；年供蒸汽16萬(wàn)t，直接經(jīng)濟(jì)效益640萬(wàn)元；每年節(jié)約標(biāo)煤約 2. 85萬(wàn)t，減排CO?約3 萬(wàn)t;另外，煙氣通過(guò)鍋爐系統(tǒng)后，每年還可以回收含鐵粉塵400t，改善現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境。20102012年發(fā)電量統(tǒng)

7、計(jì)數(shù)據(jù)列于表2，從數(shù)據(jù)分析來(lái)看，基本達(dá)到設(shè)計(jì)水平。2012年受宏觀經(jīng)濟(jì)影響，發(fā)電量有所下降。表2近三年電站運(yùn)行數(shù)據(jù)平曲年發(fā)電kWh自耗電kWh作業(yè)率作20103155.28479.9KK.420113130.9560.786.920122480,5531 .K85,4通過(guò)分析燒結(jié)機(jī)一個(gè)季度的停機(jī)記錄（如圖2）可以發(fā)現(xiàn)，燒結(jié)機(jī)停機(jī)時(shí)間大部分在 20min以內(nèi)。冶金之家網(wǎng)站W(wǎng)1 機(jī)時(shí) M'min圖2燒結(jié)機(jī)惇機(jī)時(shí)間分布圖表3是某個(gè)季度典型燒結(jié)工況下燒結(jié)機(jī)與發(fā)電機(jī)組的啟停時(shí)刻表。對(duì)表中數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，得到燒結(jié)機(jī)啟停與發(fā)電機(jī)組啟停相對(duì)應(yīng)的時(shí)間關(guān)系，如圖3所示。從圖3中可以看出，燒結(jié)機(jī)停機(jī)后，余

8、熱煙氣溫度越來(lái)越低，環(huán)冷機(jī)上停留的燒結(jié)礦能維持余熱鍋爐運(yùn)行20min左右，之后因?yàn)闊煔鉁囟认陆堤欤酂徨仩t就需要解列、 汽機(jī)停機(jī)；當(dāng)燒結(jié)機(jī)重新啟動(dòng)后，煙氣溫度升高，余熱鍋爐升溫產(chǎn)汽、沖轉(zhuǎn)至并網(wǎng)發(fā)電，此過(guò)程一般需要耗時(shí)1. 5h。表3燒結(jié)機(jī)與發(fā)電機(jī)組啟綽時(shí)剌舉頂H桝稱1 234567s9埋站機(jī)停機(jī)S-5S3:479j5290710:02I6:339：033i57U；1117：3221； 113-48ILIfi11:4516:40削護(hù)解列9；174：00IO：t417：陽(yáng)20:219:3910:21I6：53奸網(wǎng)發(fā)電10:205：S511:0018:4923； 114：2213:0513:211

9、7:42項(xiàng)口護(hù)稱9011121314IS161?IS燒站機(jī)停機(jī)4： 1210:281:%17:0012155S：25835I7；O7J：?2io：4a3:4022917:3613:13矢009皿917： Lfi扯電機(jī)組嗣爐解則4:35IO:412：O82：37n：3oI3：258617:405:5312:446:173:2920:22I4；O710；401203臥10饒抽機(jī)停機(jī)吋間 _ 密娜機(jī)3灣*聞髓 誨塔和為動(dòng)至機(jī)鉗井補(bǔ)監(jiān)由荷*I一180朗120的60圖3燒結(jié)機(jī)停機(jī)與左電機(jī)組啟停時(shí)間關(guān)系總結(jié)幾年來(lái)的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，有以下幾個(gè)方面值得注意：(1) 燒結(jié)工況波動(dòng)影響發(fā)電量余熱利用系統(tǒng)是附屬于燒結(jié)主工

10、藝的，燒結(jié)工況波動(dòng)勢(shì)必影響余熱系統(tǒng)。當(dāng)燒結(jié)負(fù)荷降低時(shí)，由于燒結(jié)機(jī)速度低于設(shè)計(jì)值，往往產(chǎn)生過(guò)燒”現(xiàn)象，燒結(jié)終點(diǎn)前移，使得環(huán)冷機(jī)入口礦溫低于正常值，導(dǎo)致余熱鍋爐進(jìn)氣溫度和流量都降低。當(dāng)綜合上料量為滿負(fù)荷的50%時(shí),通常還伴隨著燒結(jié)主煙道煙氣溫度高，需通過(guò)調(diào)節(jié)風(fēng)門(mén)或摻入冷風(fēng)等手段降溫，這些都會(huì)影響余熱發(fā)電量。(2) 環(huán)冷鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)量過(guò)大影響風(fēng)溫當(dāng)鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)壓風(fēng)量過(guò)大，而環(huán)冷機(jī)上燒結(jié)礦量保持一定時(shí)， 會(huì)導(dǎo)致?lián)Q熱后的風(fēng)溫比較低， 不利于余熱發(fā)電。特別是當(dāng)燒結(jié)產(chǎn)量降低時(shí)，環(huán)冷機(jī)機(jī)速也會(huì)降低，若鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)門(mén)開(kāi)度仍保 持正常，就會(huì)造成熱風(fēng)溫度低。因此，當(dāng)燒結(jié)負(fù)荷降低時(shí)，應(yīng)關(guān)小鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)門(mén)，甚至可以停開(kāi)1臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)(該風(fēng)機(jī)在熱風(fēng)取風(fēng)口范圍內(nèi))。(3) 調(diào)整風(fēng)機(jī)，維持環(huán)冷機(jī)煙罩微負(fù)壓余熱鍋爐引風(fēng)機(jī)的開(kāi)度最好保證余熱鍋爐各取風(fēng)口下的環(huán)冷機(jī)煙罩處于微負(fù)壓狀態(tài)。當(dāng)風(fēng)機(jī)開(kāi)度過(guò)大時(shí)，環(huán)冷機(jī)煙罩與臺(tái)車(chē)縫隙處的漏風(fēng)也會(huì)導(dǎo)致煙氣溫度降低，影響余熱利用效率。(4) 加強(qiáng)與燒結(jié)主控室的聯(lián)系鑒于余熱利用系統(tǒng)與燒結(jié)主系統(tǒng)之間的從屬關(guān)系，為確保余熱系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，必須加強(qiáng)與燒結(jié)主控室聯(lián)系，及時(shí)掌握燒結(jié)工況變動(dòng)，盡快作出反應(yīng)。特別是當(dāng)燒結(jié)生產(chǎn)線要減產(chǎn)或短暫停機(jī)檢修時(shí)，提前得知就能做出相應(yīng)調(diào)整，維持電站平穩(wěn)運(yùn)行。同時(shí)，可考慮引入部分燒結(jié)主控室的控制信號(hào)(如上料量、燒結(jié)終點(diǎn)位