青岛捷能电力设计有限公司 山东 青岛 266071
摘要：随着经济的快速发展，钢铁行业也迅速发展起来。烧结余热发电技术是利用烧结环冷机生产过程中产生的高温烟气进行余热回收，通过锅炉系统产生蒸汽，再由汽轮机进行发电，发电可应用于企业内部生产。由于烟气的循环利用，在回收生产过程产生的大量余热的同时，也减少了烧结环冷机原高温烟气对环境的热辐射及粉尘污染。
关键词：烧结；余热发电；技术；改进
引言
钢铁工业是国民经济重要基础产业，钢铁企业也是耗能大户，钢铁业能源消耗量约占全国工业总能耗的15%，废水和固体废弃物排放量分别占工业排放总量的14%和17%，是节能减排的重点行业。在钢铁企业中，烧结工序能耗是仅次于炼铁的第二大耗能工序，占总能耗的9%-12%。烧结工序中会产出大量的温度在250～450℃的烧结机烟气和环冷机废气，这些烟废气每小时可达几十万立方米，含尘浓度约达3g/m3，带走了烧结工序中50%的热能，如果直接排入大气，不仅浪费能源，也对环境造成严重的粉尘污染和热污染。
1烧结余热利用的形式及余热发电的特点
1.1余热利用形式
目前，烧结余热利用主要分为两种方式，一类是热利用，常见的形式有：(1)利用烧结机热烟气代替烧结机点火器的助燃空气，或用于预热助燃空气，以减少燃气消耗；(2)预热烧结混和料，提高料温，以节省燃料消耗；(3)采用余热锅炉产热水生或蒸汽进行直接利用。另一类是动力利用，即利用余热锅炉产生蒸汽，通过透平及其他装置转换成电能，也就是烧结余热发电系统。从能源利用的有效性和经济性角度分析，采用余热发电这种途径更符合能级能级匹配的原则，是最为有效的利用方式。
1.2烧结余热发电的特点
近几年来，国内对烧结余热发电系统不断研究，其优点明显，不仅能够回收余热，同时也解决了余热蒸气的利用问题，并带来了明显的经济效益和社会效益，主要表现在以下几点：(1)回收利用烧结机和冷却机烟气的余热进行发电，不需要消耗一次性能源，不会产生额外的粉尘、废渣、废气、等其它有害气体。(2)部分代替来自电网的以化石燃料为能源的供电量，有助于改善当地的能源结构，减少常规火电厂产生的NOX、CO2、SO2、粉尘等一些大气污染物，起到减少温室气体排放的效果。(3)降低烧结时过程能耗，即降低单位产值的能耗，促进资源节约利用，有利于实现企业可持续发展目标。(4)多数环冷机余热锅炉尾气进环冷机循环利用，增加发电量的同时，大幅度减少环冷机对空排放的热量和矿尘，减少热污染及粉尘污染效果显著，对环境保护起到重要作用。
2烧结余热发电技术及应用
2.1余热条件
该烧结厂现有2台265m2烧结机，其环冷机有效冷却面积分别为280m2、360m2;1台430m2烧结机，其环冷机有效冷却面积为530m2。本项目回收3台环冷机的低温烟气余热集中进行发电，以达到资源综合利用、节能降耗并为企业提供部分能源补充的目的。
2.2余热锅炉的汽水系统
3台余热锅炉均设计为带汽包的立式自然循环锅炉，采用双压系统，其给水分为两路，一路为高压给水，另一路为低压给水。从汽机房过来的补水由补水泵加压后进入预热器，被加热成饱和水进入低压汽包(除氧器)，从低压汽包(除氧器)分两路，一路直接进入低压省煤器，另外一路通过给水泵进入高压省煤器。进入高压系统水经过锅炉内部循环被加热成2.0MPa、350℃过热蒸汽;进入低压锅炉汽包的饱和水被加热成0.5MPa、200℃过热蒸汽，两个压力等级的蒸汽分别进入30.0MW汽轮机高压端和低压端做功发电。
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2.3台车与风箱之间的密封
环冷机台车与风箱之间的漏风一般达到30%以上，是环冷机的主要漏风点，其影响到烧结矿的冷却效果，同时也会使余热发电的设计风量不足。由于本项目烧结环冷机余热烟风系统采用闭式系统，鼓入风箱的烟气是余热锅炉利用完之后的热空气，其温度在100～150℃之间，与原鼓入的环境空气相比，有着较高温度。环冷机原有密封采用弹性橡胶进行双层密封，本方案将结合原有特点，将内层弹性橡胶更换为耐温的弹性材料，并对原有的破损外层弹性橡胶进行更换，从而有效降低台车与风箱之间的漏风率。
3改进方法
3.1加强设备维护，提高设备作业率和热回收率
利用烧结检修机会，同步排查发电机组的设备故障，同时，加强对发电设备的日常检查和维护，规范点检内容与要求，减少设备故障的发生，提高发电的设备作业率，从而确保发电效率。排查整个回热管网进行，发现漏风大的地方及时进行补漏，避免热废气排空，降低热损失，提高了回收率。
3.2优化工艺操作，在满足烧结矿质量需要的前提下确保发电需求
进一步强化烧结混合料制粒，加强烧结布料偏析操作，使粒度大的物料尽可能地置于烧结台车下层，粒度较细的逐步往上层过渡，降低上层烧结料烧结速度，延长上层高温保持时间。另外，我们通过提高烧结料面点火强度来补充表层烧结矿所需热量，避免单纯地依靠增大固体燃料来补充热量而导致的烧结料上层热量不足，下层又过剩的问题。统一看火岗位的操作，实行操作标准化，严格控制烧结终点，要求终点必需控制在倒数第二个风箱，避免机上过烧而导致的热量损失，有效地降低环冷机1段、2段的风温波动。
3.3灰尘磨损
烧结环冷机废气透过料面后经环冷罩、烟气管道进入锅炉，整个流程都在高速流动，尽管多数烧结余热回收系统在余热锅炉前均设除尘器，但均为重力或惯性除尘器，除尘效率很低，废气中夹带的大量灰尘、颗粒来不及沉降就进入锅炉、风机，经过一段时间后，风机叶轮、锅炉束管、机壳等部位都会出现不同程度的磨损。提高余热锅炉烟气入口前除尘器的效率是解决该问题的根本办法，但考虑到占地和投资，采用布袋除尘器、电除尘器不太可取。故现在多数余热发电系统均采用被动的方法解决这一问题：在过热器上部、蒸发管束中部及省煤器上部都预留有吹灰孔，进行不定期吹扫。
3.4设置补燃系统
钢铁企业中一些岗位所产生的煤气资源是比较丰富的，对于动力锅炉较少的企业，一些品质较差、热值低的煤气（转炉煤气、如高炉煤气）往往会被放散掉。因此，可以在烧结余热发电机组旁建设补燃炉，燃烧一些品质较差的煤气进而产生高温烟气（相对于烧结废气），混入烧结废气中。这样即可以通过调整高温烟气的混入量，起到稳定余热锅炉入口烟气温度的目的；也可以依靠补燃炉产生的高温烟气来维持余热发电机组的低负荷运行，确保机组不甩炉。
结束语
在绿色、环保、节能的政策环境下，钢铁企业现阶段面临着节能减排，转变新的经济增长方式，提高核心竞争力的新形势。烧结余热发电可以为钢铁企业降低生产成本，实现节能降耗。
参考文献
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[2]闫为群,栾颖.烧结余热回收途径探讨[J].河南冶金,2017,15(3).
[3]陈东风，王军，路要通.球团环冷机水密封的改造[J].河南冶金，2018，17（6）：35-37.
论文作者:李鑫
论文发表刊物:《中国电业》2019年第09期
论文发表时间:2019/9/5
标签：余热论文; 烟气论文; 锅炉论文; 冷机论文; 废气论文; 风箱论文; 系统论文; 《中国电业》2019年第09期论文;