岳　洪，劉　濤，禹金龍，陶紅衛(wèi)（寧波鋼鐵有限公司余能發(fā)電廠，浙江寧波　315807）

燒結(jié)環(huán)冷余熱鍋爐效率降低原因分析與措施

岳洪，劉濤，禹金龍，陶紅衛(wèi)
（寧波鋼鐵有限公司余能發(fā)電廠，浙江寧波315807）

【摘要】針對寧鋼1#燒結(jié)燒結(jié)產(chǎn)能降低后，環(huán)冷余熱鍋爐效率降低原因進行分析，提出了改進環(huán)冷密封與保溫的措施，提高了風(fēng)溫和鍋爐出力，取得了較好效果。

【關(guān)鍵詞】燒結(jié)；余熱鍋爐；效率；原因；措施

Analysis of Efficiency Decline of Circular Cooler Waste Heat Boiler and Countermeasures

Yue Hong, Liu Tao, Yu Jinlong, Tao Hongwei
(The Waste Heat Power Plant of Ningbo Iron and Steel Co., Ltd., Ningbo, Zhejinag 315807, China)

【Abstract】The reasons for the efficiency decline of the circular cooler waste heat boiler after production capacity reduction of the No.1 sintering plant of Ningbo Steel were analyzed; measures to improve the sealing and temperature conservation of the circular cooler were put forward, which have increased the air temperature and boiler output and achieved good effect.

【Keywords】sinter; waste heat boiler; efficiency; reason; measure

1　前言

寧鋼1#430 m2燒結(jié)環(huán)冷余熱項目于2011年底建成投產(chǎn)，配套建設(shè)電廠3#余熱鍋爐和15 MW汽輪發(fā)電機組。鍋爐額定中壓蒸汽流量為60 t/h，汽溫320℃，低壓蒸汽流量為20 t/h，汽溫190℃，汽輪發(fā)電機機組外網(wǎng)補汽量按40 t/h進行設(shè)計；截至2013年底3#機組累計運行12019 h，累計發(fā)電8448 萬kWh。主要運行情況如下：

第一階段：2012年，1#燒結(jié)滿負荷生產(chǎn)（燒結(jié)上料量950~1020 t/h），3#機組年平均負荷8.3 MW，廠用電率43.87%，其中7~9月份3個月平均負荷分別為9.2 MW，折合噸礦發(fā)電量14.7 kW，處于行業(yè)較好水平，生產(chǎn)基本正常，主要問題為廠用電率較高。

第二階段：2012年12月份，2#燒結(jié)投產(chǎn)，因兩臺燒結(jié)機產(chǎn)能與高爐產(chǎn)能不匹配，兩臺燒結(jié)機組只能低負荷生產(chǎn)，由此造成3#鍋爐汽溫偏低，蒸汽量大幅減少。2013年上半年3#機組因發(fā)電量少于廠用電量而被迫停運。電廠于上半年完成了循環(huán)風(fēng)機變頻改造，風(fēng)機電耗由原來的2900 kW降至800 kW左右，廠用電量下降明顯，3#機組于7月份投入運行。7~11月份，平均負荷約3.8~4 MW，每月產(chǎn)生邊際貢獻50萬元。期間雖然主汽溫度下降，但電廠保安蒸汽僅作熱備用，在燒結(jié)短時間故障時投用，月使用量約700~800 t。此階段基本維持生產(chǎn)，但噸礦余熱回收量低，噸礦發(fā)電量約9 kW。在2013年1~2月份冬季，因鍋爐蒸汽溫度低、蒸汽量少，發(fā)電無邊際貢獻，機組停運行。

第三階段：隨著公司熱軋、石灰等蒸汽余熱回收項目的相繼建成投產(chǎn)，公司低壓管網(wǎng)蒸汽出現(xiàn)富余，3#機組于2014年3月中旬恢復(fù)生產(chǎn)。此階段富余低壓管網(wǎng)蒸汽用于發(fā)電，但保安蒸汽需長時間投入以提高汽溫，發(fā)電效益較差。

針對1#燒結(jié)燒結(jié)產(chǎn)能降低后，環(huán)冷余熱鍋爐效率降低原因進行分析，提出了改進措施和建議，取得了較好效果，實現(xiàn)公司效益最大化。

2　余熱鍋爐效率降低原因分析

2.1前期完成的燒結(jié)低負荷生產(chǎn)模擬試驗情況

在2#燒結(jié)投產(chǎn)前電廠與煉鐵廠配合，于2012 年5月17日進行了7小時的燒結(jié)70%產(chǎn)能（700 t/h上料量）3#鍋爐性能試驗，終點溫度控制在340℃左右，試驗主要數(shù)據(jù)如下：

（1）高溫段熱風(fēng)溫度在290~330℃左右，其中高限到350℃，低限在256℃；低溫段熱風(fēng)溫度在230~260℃左右。

（2）主蒸汽溫度最低到260℃；汽機進汽最低汽溫為250℃，如燒結(jié)過程波動對汽輪機組有一定影響；

（3）機組負荷在4.2~5.7 MW，平均負荷約5 MW左右，為同期燒結(jié)滿負荷生產(chǎn)時平均負荷（8.7 MW）的57%；

（4）與燒結(jié)滿負荷生產(chǎn)工況相比，因高溫段熱風(fēng)溫度降低，中壓蒸汽流量減少較多，平均為20 t/h左右（滿負荷38~40 t/h左右），低壓蒸汽流量變化不大，約20 t/h左右。

試驗結(jié)果表明：燒結(jié)產(chǎn)能下降對風(fēng)溫、汽溫、發(fā)電影響比較明顯，70%產(chǎn)能下3#機組基本可以維持生產(chǎn)。

2.2燒結(jié)熱平衡測試情況

2014年5月，組織了燒結(jié)環(huán)冷及3#鍋爐熱平衡測試，結(jié)果表明：

1）700t/h上料量低產(chǎn)能時燒結(jié)機下料礦溫度由滿負荷的700~800℃降至510~580℃，下降較明顯，使得噸礦余熱回收量減少；

2）環(huán)冷機后礦溫平均為129℃，說明環(huán)冷冷卻效果不理想；

3）鍋爐入口風(fēng)溫降低，使得鍋爐效率隨之降低。

2.3燒結(jié)低負荷生產(chǎn)對余熱發(fā)電的影響分析

結(jié)合該機組近三年生產(chǎn)、試驗情況、燒結(jié)熱平衡測試和其他單位的生產(chǎn)實踐，造成目前燒結(jié)低負荷時發(fā)電機組難以安全經(jīng)濟發(fā)電的主要原因為：

（1）燒結(jié)機下料礦溫下降

進入環(huán)冷機燒結(jié)礦的溫度由整個臺車燒結(jié)礦的平均溫度決定。在整個燒結(jié)過程中，最低的溫度是燒結(jié)礦表層的溫度（室溫），最高的溫度是燃燒層的溫度（接近1400℃），進入環(huán)冷機之前，燒結(jié)機最下部的混合料完成燃燒層的反應(yīng)過程形成燒結(jié)礦。從圖1可以看出，整個的燒結(jié)過程就是燒結(jié)礦從上至下生成的過程，也是從上至下被吸風(fēng)冷卻的過程。

相對滿負荷，70%產(chǎn)能情況下燒結(jié)機上燒結(jié)礦抽風(fēng)冷卻的時間比其要長43%，燒結(jié)礦在燒結(jié)機上冷卻更充分，因此生產(chǎn)操作上無論怎么控制，燒結(jié)礦的整體溫度都會明顯下降。（圖1中紅色、藍色分別代表滿負荷和70%產(chǎn)能時的燒結(jié)溫度沿?zé)Y(jié)機臺車垂直方向的分布。）

圖1　燒結(jié)礦溫度分布圖

原設(shè)計至環(huán)冷機的礦料溫度為700~800℃，滿負荷生產(chǎn)時機尾紅礦約占1/3~1/2，經(jīng)檢測在700~ 750 t/h上料量時，平均礦溫為560℃，尾部紅礦剖面呈斷、山峰狀，經(jīng)測算，噸礦帶入環(huán)冷機的熱量下降了20%（估算值），則可利用熱量下降30%，勢必造成鍋爐入口高、低溫?zé)犸L(fēng)溫度的降低，回收蒸汽量的減少；生產(chǎn)情況與試驗基本吻合，也說明了燒結(jié)產(chǎn)能降低后鍋爐能回收的熱量不是完全成比例下降，鍋爐蒸發(fā)量下降更加明顯。

（2）環(huán)冷密封和保溫影響

漏風(fēng)問題解決不好，會造成熱風(fēng)外溢、吸冷風(fēng)等問題，嚴重影響余熱回收效果[1]。根據(jù)1#燒結(jié)環(huán)冷機運行數(shù)據(jù)，高低溫段風(fēng)壓從投產(chǎn)初期的3 kPa降至1 kPa，風(fēng)壓降低的主要原因為環(huán)冷機下部密封漏風(fēng)過大。大量循環(huán)熱風(fēng)的跑失，降低了高低溫段熱風(fēng)溫度；風(fēng)壓過低使得燒結(jié)礦冷卻效果變差，750 t/h的上料量，環(huán)冷風(fēng)機開啟4~5臺，冷卻后平均礦溫為129℃，從數(shù)據(jù)和實際情況都說明了現(xiàn)場漏風(fēng)非常嚴重，致使冷卻效果變差，余熱回收熱量降低。

另外，上部密封效果不好，造成大量冷風(fēng)漏入熱風(fēng)中，降低了鍋爐熱風(fēng)溫度。從2012年各月發(fā)電平均負荷分析，夏季月平均負荷曾達到9.3 MW，而冬季則為7.7 MW，除了汽輪機距鍋爐較遠，管網(wǎng)損失增大原因之外，冷風(fēng)漏入過大、吸風(fēng)罩沒有保溫也是主要影響因素。據(jù)了解，保溫和密封做得好的廠家，在夏季和冬季余熱鍋爐產(chǎn)量沒有明顯的變化。

3　措施

如何在燒結(jié)低產(chǎn)能時提高余熱利用效率，比較了鍋爐補燃技術(shù)、蒸汽過熱爐、汽輪機改為飽和蒸汽等技術(shù)措施。鍋爐補燃技術(shù)投資約100萬元，蒸汽過熱爐投資約300萬元，可以使低溫?zé)犸L(fēng)得到充分利用，提高鍋爐產(chǎn)量，汽溫符合汽輪機最低進汽溫度的要求，但需要約5000 m3高爐煤氣或轉(zhuǎn)爐煤氣等高品位的燃料資源。而目前公司沒有富余的煤氣資源，煤氣在電廠1#機組中使用經(jīng)濟性更好。如把汽輪機改為飽和蒸汽型，則改造費用約120~130萬元，改造后雖然可以適合目前運行方式，汽機安全性有所提高，但目前余熱利用根本狀況不會好轉(zhuǎn)，發(fā)電量和經(jīng)濟性也不會提高。

綜上所述，要提高3#機組的產(chǎn)能效益，需要在根本上尋找合理的解決方案，綜合比較目前國內(nèi)采用的橡膠密封、柔磁性密封等技術(shù)[2]，結(jié)合1#燒結(jié)環(huán)冷機的特點，提出以下措施：

（1）利用1#燒結(jié)年修機會做好環(huán)冷機密封和保溫，下部密封仍采用雙層橡膠密封，減少循環(huán)熱風(fēng)損失和冷風(fēng)漏入熱風(fēng)系統(tǒng)，提高熱風(fēng)溫度和鍋爐產(chǎn)汽量，此方案投資費用最少，下部密封、上部密封和保溫、及環(huán)冷風(fēng)室下部隔墻、料斗與臺車間的密封改進修理費約250萬元；改造后可以提高主汽溫度和流量，減少保安蒸汽用量，使3#機組能夠消化公司富余低壓蒸汽。

（2）改進布料裝置，使礦料盡可能布平，使礦料冷卻均勻。

（3）生產(chǎn)方面保持布料均勻，控制燒結(jié)終點位置。

4　實施效果

通過采取以上措施，3#鍋爐達到了以下預(yù)期效果，實現(xiàn)了冬季投入運行的目標(biāo)，前后運行數(shù)據(jù)見表1所示。

表1　環(huán)冷密封改進前后鍋爐運行主要數(shù)據(jù)比較表

4.1取得的效果

（1）相同產(chǎn)能下高溫段熱風(fēng)提高67℃，中壓汽溫提高78℃，至汽機側(cè)平均汽溫為280℃，蒸汽品質(zhì)得到提高，中低壓蒸汽產(chǎn)量提高共約9 t/h，平均發(fā)電負荷提高約1750 kW，按年運行8000 h，電價0.56元/kWh測算，年發(fā)電量提高約1400萬kWh，增加效益784萬元。

（2）中壓汽溫基本可以滿足汽機最低汽溫要求，減少因投用保安汽引起的效率損失，年可多發(fā)電50 萬kWh。由于汽溫、汽量增加，縮短暖管啟動時間3 h以上。

（3）環(huán)冷密封改善以后，不僅可以從設(shè)備本質(zhì)上改變目前環(huán)冷區(qū)域環(huán)境，符合公司環(huán)境整冶要求，還可以有效改進冷卻效果，提高皮帶使用壽命，環(huán)冷風(fēng)機從原來的4~5臺運行減少至目前的3臺，按減少一臺環(huán)冷風(fēng)機運行，則1#燒結(jié)可年降低用電成本300萬元。

4.2下一步改進方向

（1）雖然在環(huán)冷密封方面進行了完善，但由于燒結(jié)產(chǎn)能的降低，進入環(huán)冷機的噸礦熱量減少，使得低溫段熱風(fēng)溫度僅為198℃，下一步考慮減少低溫段的取風(fēng)量，可提高低溫段熱風(fēng)溫度，降低廠用電率。

（2）環(huán)冷機上部密封漏風(fēng)較大，吸風(fēng)罩處需正壓運行，影響了循環(huán)風(fēng)機的調(diào)整，根據(jù)有關(guān)資料顯示[3]，吸風(fēng)罩與環(huán)冷臺車的間隙由10 mm減少到4 mm，則影響發(fā)電量和廠用電量481 kW，所以其密封形式還需改進。

5　結(jié)論

燒結(jié)產(chǎn)能降低將會降低噸礦余熱回收量，對環(huán)冷余熱發(fā)電影響較大；

提高燒結(jié)環(huán)冷余熱利用水平，最關(guān)鍵的要從技術(shù)上改進環(huán)冷密封和保溫著手，減少漏風(fēng)，并做好日常維護；生產(chǎn)方面在保證燒結(jié)質(zhì)量前提下，控制終點位置，達到節(jié)能減排的目標(biāo)。

[參考文獻]

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[2]董建君，朱興益，高彥.燒結(jié)環(huán)冷機柔磁性密封技術(shù)及其在凌鋼的應(yīng)用[J].燒結(jié)球團. 2013年8月，第38卷，第4期：23-26

[3]周勇平，劉海平，黃華等.環(huán)冷機上部密封對余熱發(fā)電的影響[J].發(fā)電設(shè)備. Vol.27，No.2 Mar.2013：136-138

作者簡介：岳洪（1955-），男，大學(xué)本科學(xué)歷，工程師，現(xiàn)從事電廠熱能動力技術(shù)管理工作。

收稿日期：2015- 01- 08

【中圖分類號】TK229

【文獻標(biāo)識碼】B

【文章編號】1006-6764（2015）04-0036-04