李銅林

（安陽(yáng)鋼鐵股份有限公司，河南安陽(yáng)455004）

1 引言

2 安鋼燒結(jié)余熱基本情況

2.1 燒結(jié)機(jī)燒結(jié)煙氣余熱

燒結(jié)機(jī)煙氣水分含量大，含有大量的粉塵、且含有SO2等多種有害氣體，燒結(jié)主抽風(fēng)煙道總管內(nèi)的煙氣溫度在100～160℃，余熱難以回收，一般的燒結(jié)機(jī)燒結(jié)煙氣經(jīng)除塵后直接排入大氣。但是從燒結(jié)機(jī)點(diǎn)火器起沿著燒結(jié)機(jī)臺(tái)車運(yùn)行方向，各個(gè)抽風(fēng)煙箱內(nèi)的煙氣溫度不同且逐步升高，360 m2、400 m2、500 m2燒結(jié)機(jī)尾部6個(gè)煙箱內(nèi)煙氣溫度為300～450℃（最高達(dá)495℃）比較高，煙氣量分別為：25 Nm3/h、26 Nm3/h 、29 Nm3/h。

2.2 燒結(jié)環(huán)冷機(jī)廢氣余熱

燒結(jié)工藝生產(chǎn)的高溫?zé)Y(jié)礦進(jìn)入冷卻工序后，高溫?zé)Y(jié)礦沿環(huán)冷機(jī)運(yùn)行方向不間斷的經(jīng)過(guò)多段環(huán)冷鼓風(fēng)冷卻，燒結(jié)礦的溫度逐漸降低至200℃以下，在環(huán)冷機(jī)卸礦端進(jìn)入下一生產(chǎn)工序。冷卻燒結(jié)礦的冷卻風(fēng)由常溫升至450～150℃，冷卻風(fēng)的溫升沿環(huán)冷機(jī)運(yùn)行方向逐步降低，升溫后的冷卻廢氣和粉塵直接排入大氣。環(huán)冷三段溫度小于300℃。環(huán)冷1段2段余熱溫度較高，為300～400℃，三臺(tái)環(huán)冷 1 段 2 段廢氣量分別為：2×4.6×105 Nm3/h、2×4.7×105Nm3/h、2×4.9×105Nm3/h。

3 余熱回收應(yīng)遵循的原則

（1）余熱回收不能影響原有的燒結(jié)工藝生產(chǎn)

原有的燒結(jié)工藝生產(chǎn)是第一位的，余熱回收是第二位的，余熱回收應(yīng)在保證燒結(jié)工藝正常生產(chǎn)進(jìn)行的基礎(chǔ)上進(jìn)行，余熱回收利用設(shè)施的設(shè)置、運(yùn)行、檢修不能影響燒結(jié)工藝設(shè)備的生產(chǎn)運(yùn)行及檢修。否則，就會(huì)增加燒結(jié)工藝生產(chǎn)的成本，得不償失。

（2）根據(jù)可回收煙氣的溫度不同區(qū)別綜合考慮

由于可回收余熱煙氣的溫度不同，對(duì)余熱回收工藝、設(shè)備、成本均有不同影響，并受其制約，故應(yīng)綜合考慮做到“按質(zhì)梯級(jí)利用”。

（3）充分綜合考慮余熱回收工藝和設(shè)備的先進(jìn)、可靠性與經(jīng)濟(jì)性

1.3.1 色譜條件 色譜柱Acquity UPLC BEH C18 IVD(2.1 mm ×50 mm，1.7 μm)，柱溫50 ℃，進(jìn)樣量5 μL，流速 0.5 mL/min。流動(dòng)相:0.1%甲酸水溶液(A)，0.1%甲酸甲醇溶液 (B)，梯度洗脫，0～0.5 min使用 20%B，0.5～1.3 min使用20% ～80%B，1.3～1.7 min使用80% ～95%B，1.7～1.75 min使用95% ～20%B;1.75～2.0 min使用20%B。

余熱回收利用的工藝及系統(tǒng)中的各主要設(shè)備要對(duì)其可靠性、實(shí)用性、先進(jìn)性、經(jīng)濟(jì)型綜合考慮。

4 安鋼燒結(jié)余熱發(fā)電設(shè)施的基本情況

安鋼有2套燒結(jié)余熱發(fā)電系統(tǒng)。一套為360 m2和400 m2燒結(jié)的環(huán)冷余熱發(fā)電系統(tǒng)，利用每臺(tái)環(huán)冷機(jī)1段2段廢氣作熱源，每臺(tái)環(huán)冷機(jī)各配設(shè)一套環(huán)冷余熱鍋爐，兩臺(tái)余熱鍋爐生產(chǎn)的蒸汽供一臺(tái)汽輪發(fā)電機(jī)發(fā)電；另一套為500 m2燒結(jié)的主抽風(fēng)和環(huán)冷余熱發(fā)電系統(tǒng)，分別燒結(jié)機(jī)尾部煙氣及環(huán)冷機(jī)1段2段廢氣作熱源各配設(shè)一臺(tái)余熱鍋爐，兩臺(tái)余熱鍋爐生產(chǎn)的蒸汽供一臺(tái)汽輪發(fā)電機(jī)發(fā)電。

4.1 煙氣的流程

余熱汽輪機(jī)發(fā)電的關(guān)鍵動(dòng)力是要有足夠壓力的蒸汽供應(yīng)，余熱鍋爐要生產(chǎn)出保證汽輪機(jī)正常運(yùn)行發(fā)電的蒸汽，就要求有一定的溫度煙氣（廢氣）作熱源。所以燒結(jié)余熱利用發(fā)電的煙氣（廢氣）的收集及流程是很關(guān)鍵的。

4.1.1 燒結(jié)環(huán)冷機(jī)余熱廢氣流程

360 m2、400 m2及500 m2燒結(jié)環(huán)冷余熱利用廢氣的流程相同，均以環(huán)冷的1段2段的廢氣作熱源，以循環(huán)風(fēng)機(jī)作動(dòng)力使余熱利用的環(huán)冷廢氣閉路循環(huán)。其流程如圖1所示。

圖1 環(huán)冷機(jī)余熱利用煙風(fēng)系統(tǒng)示意圖

環(huán)冷機(jī)1段2段不同溫度廢氣在各自系統(tǒng)循環(huán)風(fēng)機(jī)的作用下，分別通過(guò)各自的集氣罩、煙道，從余熱鍋爐的不同溫度煙氣入口進(jìn)入余熱鍋爐，經(jīng)余熱鍋爐熱交換后的廢氣經(jīng)循環(huán)風(fēng)機(jī)加壓后分別送至環(huán)冷機(jī)的1段2段再次冷卻燒結(jié)礦循環(huán)往復(fù)。由于環(huán)冷機(jī)臺(tái)車與鼓風(fēng)箱及集氣罩不可避免地存在著漏風(fēng)，所以在環(huán)冷廢氣循環(huán)系統(tǒng)設(shè)有新風(fēng)補(bǔ)風(fēng)口，補(bǔ)入20%左右的常溫大氣新風(fēng)。

正常工況下，燒結(jié)礦通過(guò)冷卻機(jī)后溫度低于

200℃，此時(shí)循環(huán)風(fēng)機(jī)啟用，冷卻鼓風(fēng)機(jī)關(guān)閉，煙罩上的煙囪擋板門切換至旁通側(cè)，出口煙道切換到循環(huán)煙道側(cè)（旁路煙囪風(fēng)門關(guān)閉），此工況煙氣系統(tǒng)循環(huán)，發(fā)電效率高。異常工況下，燒結(jié)礦通過(guò)冷卻機(jī)后溫度遠(yuǎn)高于200℃，此時(shí)循環(huán)風(fēng)機(jī)關(guān)閉，冷卻鼓風(fēng)機(jī)啟用，煙罩上的煙囪擋板門切換至旁通側(cè)，出口煙道切換到排空側(cè)（旁路煙囪風(fēng)門開啟），此工況煙氣系統(tǒng)不循環(huán)，發(fā)電效率低。

4.1.2 燒結(jié)機(jī)尾部余熱煙氣回收利用流程

500 m2燒結(jié)機(jī)有兩個(gè)煙氣抽風(fēng)降塵管，每根降塵管有26個(gè)煙箱，將每根抽風(fēng)降塵管尾部的第21#～25#煙箱之間較高溫度的煙氣匯集，在余熱鍋爐引風(fēng)機(jī)的作用下通過(guò)余熱煙道進(jìn)入余熱鍋爐，熱交換后由余熱鍋爐引風(fēng)機(jī)煙道送至燒結(jié)主抽風(fēng)煙道與其余的燒結(jié)煙氣混合由燒結(jié)機(jī)主引風(fēng)機(jī)排至大氣。

其工藝流程如圖2所示。

圖2 燒結(jié)機(jī)主軸余熱利用煙氣系統(tǒng)示意圖

主抽風(fēng)余熱鍋爐投運(yùn)時(shí)，啟用變頻余熱引風(fēng)機(jī)，同時(shí)開啟余熱鍋爐入口電動(dòng)閥門，將降塵管高溫段煙氣導(dǎo)入余熱鍋爐，并檢測(cè)風(fēng)機(jī)出口與鍋爐入口煙道煙氣壓力變化，通過(guò)變頻余熱引風(fēng)機(jī)來(lái)調(diào)節(jié)鍋爐入口煙氣量，從而不影響燒結(jié)機(jī)燒結(jié)工藝的生產(chǎn)正常進(jìn)行。

4.2 余熱利用發(fā)電的主要設(shè)備情況

燒結(jié)余熱利用發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)備很多，但關(guān)鍵主要的是余熱鍋、汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)。360 m2燒結(jié)環(huán)冷系統(tǒng)、400 m2燒結(jié)環(huán)冷系統(tǒng)和500 m2燒結(jié)環(huán)冷系統(tǒng)的余熱鍋爐均為雙壓余熱鍋爐。500 m2燒結(jié)機(jī)主抽風(fēng)系統(tǒng)的余熱鍋爐為單壓余熱鍋爐。余熱鍋爐主要參數(shù)見表1。

表1 余熱發(fā)電系統(tǒng)余熱鍋爐主要參數(shù)

360 m2燒結(jié)環(huán)冷、400 m2燒結(jié)環(huán)冷余熱發(fā)電系統(tǒng)和500 m2燒結(jié)余熱發(fā)電系統(tǒng)配套的汽輪發(fā)電機(jī)均為雙壓補(bǔ)汽凝汽式汽輪發(fā)電機(jī)，主要參數(shù)見表2。

表2 余熱發(fā)電系統(tǒng)汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)主要參數(shù)

不同溫度的燒結(jié)及環(huán)冷煙氣（廢氣）從余熱鍋爐不同入口進(jìn)入余熱鍋爐熱交換后，生產(chǎn)出的不同壓力不同溫度的蒸汽分別從不同的進(jìn)汽入口進(jìn)入雙壓補(bǔ)汽凝汽式汽輪發(fā)電機(jī)做功發(fā)電。若余熱鍋爐或汽輪發(fā)電機(jī)組出現(xiàn)故障，控制系統(tǒng)可快速將煙氣系統(tǒng)切換至排空狀態(tài)（正常的燒結(jié)工藝狀態(tài)），故障排除后，控制系統(tǒng)可以很快將其切換返回，充分保障余熱發(fā)電系統(tǒng)和燒結(jié)工藝生產(chǎn)系統(tǒng)均能正常生產(chǎn)。

汽輪發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行能以定壓與滑壓兩種運(yùn)行方式進(jìn)行啟、停、正常運(yùn)行。機(jī)組可在30%～110%額定負(fù)荷范圍內(nèi)滑壓運(yùn)行。兩種模式之間可無(wú)擾動(dòng)交替切換。

5 應(yīng)用情況及潛力

5.1 余熱發(fā)電應(yīng)用情況

（1）360 m2、400 m2燒結(jié)環(huán)冷余熱發(fā)電系統(tǒng)，投產(chǎn)初期由于回收煙氣系統(tǒng)的煙氣罩、環(huán)冷機(jī)臺(tái)車、環(huán)冷鼓風(fēng)風(fēng)箱密封不嚴(yán)，漏風(fēng)量大，回收的煙氣量和溫度不理想，導(dǎo)致余熱發(fā)電的效果不好。通過(guò)采取相應(yīng)的密封改進(jìn)措施，效果明顯改觀技術(shù)指標(biāo)達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，指標(biāo)見表3。

（2）500 m2燒結(jié)發(fā)電系統(tǒng)，由于余熱利用循環(huán)風(fēng)機(jī)配套的液力耦合器本身問題導(dǎo)致系統(tǒng)多次故障，經(jīng)過(guò)更換新液力耦合器設(shè)備，系統(tǒng)經(jīng)熱負(fù)荷調(diào)試，目前基本達(dá)到設(shè)計(jì)要求，指標(biāo)見表3。

表3 燒結(jié)余熱發(fā)電系統(tǒng)主要指標(biāo)

5.2 余熱發(fā)電的潛力

（1）360 m2和400 m2燒結(jié)機(jī)主抽降塵管尾部6個(gè)煙箱的煙氣溫度都在300～450℃，煙氣余熱可以回收利用，每臺(tái)燒結(jié)機(jī)主抽可利用煙氣量約為25×105Nm3/h。可以按500 m2燒結(jié)機(jī)主抽煙氣余熱鍋爐的方案設(shè)2套單壓余熱鍋爐。再配1套單壓汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電。從而增加余熱回收發(fā)電量，擴(kuò)大余熱利用發(fā)電的效果。

（2）環(huán)冷余熱回收系統(tǒng)的煙氣循環(huán)風(fēng)機(jī)入口前的補(bǔ)充冷風(fēng)入口處增設(shè)調(diào)節(jié)裝置，并與環(huán)冷機(jī)三段的煙囪相連，以環(huán)冷三段的低溫?zé)煔猓?00～250℃）代替常溫冷風(fēng)補(bǔ)充到余熱回收系統(tǒng)的煙氣循環(huán)風(fēng)機(jī)入口前，以提高進(jìn)入余熱鍋爐的煙氣溫度，從而提高余熱回收量增加蒸汽發(fā)生量，進(jìn)而增加汽輪機(jī)發(fā)電量。

6 結(jié)束語(yǔ)

安鋼兩套燒結(jié)余熱發(fā)電系統(tǒng)的成功應(yīng)用，使燒結(jié)生產(chǎn)有效地降低了能耗和生產(chǎn)成本，同時(shí)減少了高溫廢氣的排放，保護(hù)了環(huán)境，對(duì)實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目標(biāo)向前邁進(jìn)了一大步。燒結(jié)環(huán)冷廢氣和燒結(jié)機(jī)尾部煙氣余熱回收發(fā)電技術(shù)應(yīng)用為安鋼內(nèi)部余熱回收利用提供了拓展的成功經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)也為國(guó)內(nèi)同類企業(yè)提供了可參考的實(shí)例。隨著余熱發(fā)電技術(shù)應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)積累和管理的精細(xì)化，安鋼的余熱回收利用的應(yīng)用面將進(jìn)一步擴(kuò)大，余熱利用發(fā)電的潛力會(huì)進(jìn)一步挖掘開發(fā)，余熱回收利用的經(jīng)濟(jì)效果會(huì)大幅提高。隨著人們低碳經(jīng)濟(jì)的意識(shí)進(jìn)一步提高，節(jié)能減排政策的嚴(yán)格要求，燒結(jié)余熱回收發(fā)電技術(shù)會(huì)在全國(guó)更快的推廣和提高，會(huì)產(chǎn)生更大的社會(huì)效益和環(huán)境效益。

[1]徐鴻，趙斌.雙熱源集成發(fā)電系統(tǒng)研究 [J].動(dòng)力工程學(xué)報(bào)，2011，31（12）：933-937.