李忠

摘要：通過拆除原有環(huán)冷機舊有廢氣排空裝置和采暖換熱系統(tǒng)，并加裝環(huán)冷機廢氣回收及優(yōu)選了礦料小車與回收煙罩間的密封材料對小車密封系統(tǒng)改造，同時對原系統(tǒng)熱礦與冷風直接交換熱量為廢煙氣加熱鍋爐后循環(huán)進入環(huán)冷機冷卻礦料的工藝進行改造，將環(huán)冷機部分廢熱煙氣通過余熱鍋爐回收換熱而產(chǎn)生的過熱蒸汽，用于驅(qū)動汽輪發(fā)電機組發(fā)電。

關(guān)鍵詞：環(huán)冷機；廢煙氣；加熱鍋爐；余熱回收；發(fā)電機組

1 概述

燒結(jié)環(huán)冷機的余熱回收利用可充分利用低溫廢氣、凈化環(huán)境，可降低鋼鐵企業(yè)燒結(jié)工序能耗，增加企業(yè)的效益。宣鋼的1#、2#燒結(jié)環(huán)冷機生產(chǎn)線，每天向大氣排放120～400℃左右的“低溫廢氣”，廢氣中還含有一定數(shù)量的礦物粉塵，燒結(jié)環(huán)冷機余熱的回收勢在必行。

2 技術(shù)工作內(nèi)容

2.1 總體思路

宣鋼的1#、2#360m2燒結(jié)環(huán)冷機生產(chǎn)線，每臺燒結(jié)機各配套1 臺450 m2 環(huán)冷機，環(huán)冷機處理量約為730～890t/h。做為余熱回收利用項目，要以燒結(jié)生產(chǎn)為主，在不影響燒結(jié)工藝的前提下，最大可能地將現(xiàn)有兩臺450m2 燒結(jié)環(huán)冷機Ⅰ段、Ⅱ段高溫煙氣，通過配置雙溫雙壓余熱鍋爐和低溫補汽凝汽式汽輪發(fā)電機組，將環(huán)冷機部分廢熱煙氣余熱回收、換熱產(chǎn)生過熱蒸汽驅(qū)動汽輪發(fā)電機組發(fā)電，小部分用于生產(chǎn)或采暖用汽。運行方式與宣鋼360m2 燒結(jié)生產(chǎn)線的運行調(diào)度緊密聯(lián)系，密切配合。該工程本著“節(jié)約能源，保護環(huán)境”的原則，即能獲得明顯的經(jīng)濟效益，又能大幅降低粉塵排放量，是一項一舉兩得的資源綜合利用項目。

2.2 技術(shù)方案

宣鋼燒結(jié)余熱發(fā)電項目利用現(xiàn)有的兩臺450m2 燒結(jié)環(huán)冷機Ⅰ段、Ⅱ段高溫煙氣，在環(huán)冷機附近配置2 臺65t/h 雙溫雙壓余熱鍋爐和1 套24MW低溫補汽凝汽式汽輪發(fā)電機組，同時配套建設(shè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)、鍋爐補給水處理系統(tǒng)、鍋爐島至汽機島的綜合管線、循環(huán)水系統(tǒng)至汽機島的綜合管線等。

通過分析實測到的環(huán)冷機煙氣溫度，在鍋爐的設(shè)備選型上進行了技術(shù)方案比選，最終確定選用雙壓余熱鍋爐。提出并組織實施了對原有燒結(jié)環(huán)冷機的改造，拆除原采暖用的換熱裝置，增設(shè)高溫煙氣的回收裝置。利用450m2 環(huán)冷機Ⅰ段、Ⅱ段的高溫煙氣，各配置1 套雙溫雙壓余熱鍋爐。環(huán)冷機煙氣的利用方案采用煙氣循環(huán)系統(tǒng)。

2.2.1工藝及設(shè)備選擇

如何選擇合理的余熱利用工藝和設(shè)備，最大限度地回收利用煙氣能量，是本項目的關(guān)鍵。本項目采用環(huán)冷機廢煙氣余熱回收供汽，余熱鍋爐尾氣返送進環(huán)冷機循環(huán)利用，余熱利用煙氣系統(tǒng)配置100%旁路。

燒結(jié)環(huán)冷余熱發(fā)電是回收利用環(huán)冷機Ⅰ段、Ⅱ段高溫煙氣的，兩段煙氣量相同，但溫度不同，如果兩段煙氣混合后進入鍋爐換熱利用，會更加降低能源品質(zhì)，造成能源損失。根據(jù)煙氣參數(shù)計算、優(yōu)化選用雙壓余熱鍋爐型號為：QC49（16）1.96（0.49）/375（230）。

鍋爐低壓蒸汽部分供給采暖和生產(chǎn)用汽，冬、夏季用量不同，汽輪機配置可滑參數(shù)運行的雙壓補汽凝汽式汽輪機，補汽全部關(guān)閉不影響運行，能夠完美配合雙壓余熱鍋爐，工作穩(wěn)定，發(fā)電效率高。根據(jù)鍋爐產(chǎn)汽量選用補汽凝汽式汽輪發(fā)電機型號為：BN251.96/0.5//QF252

2.2.2 設(shè)備結(jié)構(gòu)優(yōu)化，提高機組效率，簡化安裝程序

通常鍋爐需配備專用的除氧器，利用低壓蒸汽加熱使氧氣從水中分離出來，以避免對熱力設(shè)備（省煤器、過熱器、熱力管道、鍋爐本體內(nèi)部表面等）的腐蝕破壞，影響設(shè)備壽命。鍋爐受熱面采用管箱結(jié)構(gòu)，螺旋鰭片管錯列布置，受熱面管子及集箱均布置在管箱內(nèi)，集箱管接頭引出至管箱外，易于現(xiàn)場焊接。

鍋爐尾氣返送進環(huán)冷機，提高了鍋爐的進口煙溫；汽輪機為補汽凝汽式汽輪機，提高汽輪機的出力。汽輪機設(shè)計能滿足滑參數(shù)運行要求，適用參數(shù)范圍寬，可以很好地與燒結(jié)機生產(chǎn)過程中工況變化大、煙氣量不穩(wěn)定的實際情況相適應(yīng)。 補汽量可以自由調(diào)節(jié)，也可以全部關(guān)閉，不影響機組的運行。

2.2.3 原環(huán)冷機密封裝置的改造

即原鼓風機所產(chǎn)生的冷卻風量，約30%沒有得到利用。如果不進行密封改造，則一是這30%的風量是白白浪費掉，二是循環(huán)煙氣的熱量沒有得到充分利用。循環(huán)煙氣的溫度較高，有120—150℃，為了彌補漏出的風量，而不得不補充大量的冷風，從而降低了循環(huán)利用煙氣的品質(zhì)，影響進入鍋爐的煙氣溫度，致使產(chǎn)汽量降低或蒸汽品質(zhì)降低。因此根據(jù)本項目現(xiàn)有環(huán)冷機的密封情況，對如下幾個部位進行了改造：

下部風箱及煙罩之間采用大包密封；臺車與煙罩之間的密封；高溫段與低溫段風室的隔斷；高溫段與低溫段煙氣室的隔斷。工程建設(shè)期間結(jié)合燒結(jié)機生產(chǎn)檢修安排，在不影響現(xiàn)有燒結(jié)設(shè)備正常生產(chǎn)情況下，環(huán)冷機密封改造順利完成。

2.2.4 優(yōu)化總圖工藝布置，減少工藝損失和占地面積

為減少煙氣阻力損失和提高鍋爐效率，余熱鍋爐應(yīng)就近布置在環(huán)冷機旁邊。由于兩燒結(jié)生產(chǎn)線距離較近，1#余熱鍋爐所在處空間狹小，部分管道布置與原有設(shè)施沖突，為盡量少地發(fā)生切改工程量，對燒結(jié)機、環(huán)冷機區(qū)域進行了仔細資料查詢和探挖，多次修改設(shè)計，部分管道和電纜進行架空敷設(shè)，順利完成余熱鍋爐安裝。

汽機島、循環(huán)水系統(tǒng)、鍋爐補給水系統(tǒng)設(shè)備布置在燒結(jié)機南側(cè)的一塊三角形場地內(nèi)，兩側(cè)均已規(guī)劃使用，通過對各系統(tǒng)設(shè)備的詳細了解，在保證廠房留有足夠的檢修空間和安全通道的前提下，反復討論設(shè)備布置方案，在保證建設(shè)標準符合國家和行業(yè)的規(guī)范要求下，通過優(yōu)化設(shè)計，完美完成總體工藝布置。

3 實施效果

該項目整體技術(shù)應(yīng)用已達兩年多時間，經(jīng)檢測完全達到預期的余熱回收要求。煙氣條件為每臺鍋爐進口400℃高溫煙氣量37萬Nm3/h，300℃低溫煙氣量37萬Nm3/h。鍋爐排放的煙氣林格曼黑度小于1 級，符合環(huán)保要求。鍋爐、汽輪發(fā)電機、循環(huán)水系統(tǒng)和除鹽水系統(tǒng)運行穩(wěn)定，各項性能達到技術(shù)指標的要求。平均供電功率達到15MW。投產(chǎn)時為冬季，利用鍋爐低壓蒸汽為燒結(jié)區(qū)供暖30t/h。項目實施后，保證了燒結(jié)礦冷卻終點溫度小于120℃。

燒結(jié)冷卻機余熱回收是利用燒結(jié)環(huán)冷機煙氣余熱發(fā)電，部分代替來自電網(wǎng)的以化石燃料為能源的供電量，從而起到減少溫室氣體排放的效果；降低燒結(jié)工序能耗，促進資源節(jié)約；降低產(chǎn)品單位價格，使企業(yè)更具競爭優(yōu)勢；有利于企業(yè)可持續(xù)發(fā)展目標的實現(xiàn)，減少由常規(guī)燃煤帶來的SO2、CO2、粉塵之類的大氣污染物，有助于改善當?shù)氐哪茉唇Y(jié)構(gòu)，同時為企業(yè)還創(chuàng)造了具大的經(jīng)濟效益，在鋼鐵行業(yè)具有良好的推廣前景。