沈宏偉

摘 要：介紹了燒結(jié)余熱的基本特點(diǎn)，討論了這些基本特點(diǎn)對(duì)燒結(jié)余熱發(fā)電的影響，并就燒結(jié)余熱發(fā)電設(shè)計(jì)、運(yùn)行過程中的可能出現(xiàn)的問題給出了解決建議。

關(guān)鍵詞：燒結(jié)；余熱回收；發(fā)電；特點(diǎn)

一、燒結(jié)余熱的基本特點(diǎn)

燒結(jié)礦冷卻過程產(chǎn)生的高溫廢氣是燒結(jié)余熱發(fā)電的主要熱源，這一熱源具有如下基本特點(diǎn)。

1.1 燒結(jié)余熱熱源品質(zhì)整體較低，低溫部分所占比例大

隨著燒結(jié)礦冷卻過程的進(jìn)行，帶冷機(jī)煙囪排出的廢氣溫度逐漸降低，煙氣溫度從450℃逐漸降低到150℃以下。高溫部分溫度在300～450℃之間，根據(jù)我們的測(cè)量結(jié)果，這部分廢氣占整個(gè)廢氣量的30%～40%；低于300℃的廢氣量占所有冷卻廢氣量的60%以上。整體來講燒結(jié)余熱屬于中低品質(zhì)熱源，且低品質(zhì)所占比例較大。燒結(jié)礦冷卻過程中廢氣溫度分布

1.2 廢氣溫度波動(dòng)大

燒結(jié)生產(chǎn)中，隨著燒結(jié)礦在燒結(jié)機(jī)上的燒成情況不同，其冷卻過程中產(chǎn)生的廢氣溫度也不同。燒結(jié)礦欠燒時(shí)，冷卻過程中產(chǎn)生的廢氣溫度高；過燒時(shí)，冷卻過程產(chǎn)生的廢氣溫度低。以濟(jì)鋼第二燒結(jié)廠320m2燒結(jié)機(jī)為例，余熱回收段廢氣溫度最高能達(dá)到520℃，最低時(shí)只有280℃。

1.3 熱源的連續(xù)性難以保證

熱源的連續(xù)性是對(duì)余熱進(jìn)行有效回收的必要條件。燒結(jié)余熱主要來自熱燒結(jié)礦所攜帶的物理顯熱，只有當(dāng)煙氣回收段連續(xù)不斷的有燒結(jié)礦通過時(shí)，燒結(jié)余熱才能成為一種連續(xù)的熱源。若燒結(jié)礦物流中斷，整個(gè)余熱回收系統(tǒng)的熱源也就中斷了。在燒結(jié)生產(chǎn)中由于設(shè)備運(yùn)行的不穩(wěn)定性，短時(shí)間的停機(jī)很難避免，燒結(jié)礦物流的中斷是經(jīng)常出現(xiàn)的情況，所以燒結(jié)余熱熱源的連續(xù)性難以保證。

二、燒結(jié)余熱發(fā)電對(duì)高溫廢氣熱源的要求

2.1 對(duì)熱源做出要求的原因

關(guān)于燒結(jié)余熱發(fā)電方面，發(fā)電機(jī)機(jī)組包括余熱鍋爐、汽輪機(jī)以及發(fā)電機(jī)等，其對(duì)廢棄熱源提出一定的要求，即廢氣不但要有足夠的數(shù)量和可供回收利用的品質(zhì)，還有要求其溫度具有一定的穩(wěn)定性。如果熱源溫度過高，會(huì)加快余熱鍋爐的老化進(jìn)程，降低其適用年限，甚至有可能給汽輪機(jī)的正常運(yùn)行帶來一定的安全隱患；如果熱源的溫度過低，就很難維持蒸汽溫度，同樣還會(huì)對(duì)汽輪機(jī)的安全運(yùn)行帶來威脅，當(dāng)溫度降低到汽輪機(jī)所要求的最低限度時(shí)，就會(huì)造成機(jī)組停機(jī)。

2.2 對(duì)溫度的具體要求

在運(yùn)用燒結(jié)余熱進(jìn)行發(fā)電時(shí)，應(yīng)該首要處理煙氣溫度大范圍波動(dòng)的特點(diǎn)。通常而言，發(fā)電機(jī)組的汽輪機(jī)所應(yīng)允的蒸汽溫度波動(dòng)幅度保持在規(guī)定溫度的15℃左右，煙氣溫度的波動(dòng)幅度最好處在不要超過設(shè)計(jì)溫度數(shù)值的30℃。一旦出現(xiàn)溫度波動(dòng)幅度過大的狀況，就應(yīng)該分析研究其處理措施。

三、燒結(jié)余熱發(fā)電設(shè)計(jì)和運(yùn)行中應(yīng)解決的問題

3.1 燒結(jié)余熱發(fā)電機(jī)組的裝機(jī)容量

燒結(jié)余熱發(fā)電機(jī)組的裝機(jī)容量是設(shè)計(jì)過程中需要解決的基本問題。裝機(jī)容量主要取決于廢氣流量和溫度，廢氣的溫度較易獲得，但是煙氣流量較難測(cè)得。在設(shè)計(jì)中，裝機(jī)容量可以根據(jù)燒結(jié)機(jī)的生產(chǎn)能力來估算，根據(jù)理論計(jì)算和實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，筆者認(rèn)為：裝機(jī)容量按照噸礦15～1815kW比較合適（此處所指燒結(jié)礦包含返礦，即所有進(jìn)入鼓風(fēng)冷卻的燒結(jié)礦）。

3.2 汽輪機(jī)的型號(hào)要與熱源的品質(zhì)相匹配

汽輪機(jī)是整個(gè)余熱發(fā)電機(jī)組的核心設(shè)備，其運(yùn)行情況直接關(guān)系到機(jī)組工作的穩(wěn)定性。汽輪機(jī)對(duì)進(jìn)汽參數(shù)有著嚴(yán)格的要求，太高或太低都不能進(jìn)入汽輪機(jī)。當(dāng)蒸汽溫度過高時(shí)還可以通過噴減溫水來降低蒸汽溫度，蒸汽溫度過低則沒有有效的解決措施。因此，余熱發(fā)電機(jī)組中蒸汽參數(shù)不能滿足汽輪機(jī)要求的情況，絕大多數(shù)是蒸汽溫度太低。

3.3 煙氣回收系統(tǒng)應(yīng)設(shè)計(jì)煙氣溫度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)

如前所述，燒結(jié)余熱具有溫度波動(dòng)大的特點(diǎn)，其波動(dòng)范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)的要求。適當(dāng)選擇進(jìn)汽參數(shù)低的汽輪機(jī)，在一定程度上解決了煙氣溫度低對(duì)余熱發(fā)電的影響。為解決煙氣溫度過高，可以在煙氣回收系統(tǒng)中設(shè)計(jì)溫度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，吸引回收段以后的低溫?zé)煔鈦斫档湾仩t入口的煙氣溫度。

3.4 煙氣回收系統(tǒng)的密封

煙氣回收系統(tǒng)漏風(fēng)會(huì)大大降低余熱回收效率。密封效果的好壞直接關(guān)系到煙氣溫度的高低和余熱回收效率的高低，因此，在燒結(jié)余熱發(fā)電設(shè)計(jì)和運(yùn)行過程中要高度重視煙氣回收系統(tǒng)的密封，盡可能地減少系統(tǒng)漏風(fēng)。

3.5 煙氣循環(huán)系統(tǒng)

為提高煙氣溫度和余熱回收效率，在燒結(jié)余熱發(fā)電設(shè)計(jì)中，一般都采用煙氣循環(huán)技術(shù)。即把鍋爐排出的煙氣（溫度100℃以上）通過一臺(tái)風(fēng)機(jī)增壓后，代替原來常溫的空氣來冷卻燒結(jié)礦，從而提高煙氣溫度和余熱回收效率。

3.5.1 煙氣部分循環(huán)

煙氣部分循環(huán)即把鍋爐尾部排出煙氣的一部分通過循環(huán)風(fēng)機(jī)增壓，鼓入冷卻機(jī)下部，代替常溫空氣冷卻燒結(jié)礦，另一部分則通過煙囪排入大氣。這種循環(huán)方式其優(yōu)點(diǎn)是可以通過調(diào)整循環(huán)風(fēng)的風(fēng)量，來控制煙氣的溫度，確保鍋爐入口煙氣溫度不至太高；缺點(diǎn)是在無除塵設(shè)備的情況下，外排的煙氣可能達(dá)不到排放標(biāo)準(zhǔn)；而若增加除塵設(shè)備，又將大大增加煙氣系統(tǒng)的阻力，進(jìn)而增加引風(fēng)機(jī)的負(fù)荷，其建設(shè)成本和運(yùn)行成本都將增加。

3.5.2 煙氣閉式循環(huán)

煙氣閉式循環(huán)方式是將鍋爐排煙全部通過循環(huán)風(fēng)機(jī)增壓，鼓入冷卻機(jī)下部來冷卻燒結(jié)礦，其優(yōu)點(diǎn)是熱量得到了充分利用，余熱回收效率高；由于采用閉式循環(huán)，煙氣不外排，可以免去系統(tǒng)中的除塵設(shè)備，降低煙氣系統(tǒng)的阻力。因此，其建設(shè)成本和運(yùn)行成本都較部分循環(huán)方式低。

3.6 燒結(jié)過程要穩(wěn)定

如前所述，燒結(jié)過程的波動(dòng)會(huì)導(dǎo)致冷卻過程中煙氣溫度的大幅度波動(dòng)，進(jìn)而引起蒸汽溫度的波動(dòng)，影響機(jī)組的安全運(yùn)行，甚至導(dǎo)致停運(yùn)。為確保燒結(jié)余熱發(fā)電機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行，應(yīng)該從根本上穩(wěn)定燒結(jié)過程，保證燒結(jié)終點(diǎn)在合適的位置。實(shí)際生產(chǎn)過程中，我們建議終點(diǎn)控制采用BRP（Burn2RisingPosition）控制方式，這種控制方式與BTP控制方式相比，可以提前判斷終點(diǎn)位置，有助于及時(shí)做出調(diào)整，確保燒結(jié)過程穩(wěn)定，從而保證燒結(jié)余熱發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

3.7 燒結(jié)機(jī)必須具有較高的作業(yè)率

如前所述，燒結(jié)礦物流的中斷將導(dǎo)致燒結(jié)余熱熱源的中斷，進(jìn)而威脅燒結(jié)余熱發(fā)電系統(tǒng)的安全運(yùn)行。為確保熱源的連續(xù)性，必須保證燒結(jié)礦物流的連續(xù)性，即盡量減少燒結(jié)機(jī)的設(shè)備停機(jī)，確保較高的作業(yè)率。

結(jié)束語

燒結(jié)余熱具有熱源品質(zhì)低、廢氣溫度波動(dòng)大和連續(xù)性較差幾個(gè)基本特點(diǎn)，給回收余熱進(jìn)行發(fā)電帶來了一定的難度，但是通過優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)和加強(qiáng)運(yùn)行管理可以有效地克服這些問題，從而保證燒結(jié)余熱發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1]沈志遠(yuǎn).燒結(jié)余熱發(fā)電系統(tǒng)優(yōu)化實(shí)踐.能源與節(jié)能，2013（3）

[2]李志紅.燒結(jié)余熱發(fā)電系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型和最優(yōu)控制策略.冶金能源，2012（01）.