石橫特鋼燒結(jié)余熱發(fā)電項(xiàng)目投產(chǎn)實(shí)踐

歷吉梅 宋磊 劉斌

山東石橫特鋼集團(tuán)有限公司發(fā)電車間，山東肥城271612

摘要 本文介紹了石橫特鋼燒結(jié)余熱發(fā)項(xiàng)目生產(chǎn)情況，以及出現(xiàn)的問(wèn)題和解決方法，對(duì)燒結(jié)余熱發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建設(shè)和運(yùn)行中可能出現(xiàn)的問(wèn)題給出了建議。

關(guān)鍵詞 燒結(jié)環(huán)冷機(jī)；煙氣回收；余熱發(fā)電

中圖分類號(hào)TF7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A 文章編號(hào) 1674-6708（2012）61-0147-02

在鋼鐵生產(chǎn)過(guò)程中，燒結(jié)工序的能耗約占總能耗的10%，僅次于煉鐵工序。環(huán)冷機(jī)排出的煙氣帶走的熱量，其熱能大約為燒結(jié)礦燒成系統(tǒng)熱耗量的35%，充分利用這部分熱量以顯著降低燒結(jié)工序的能耗。

山東石橫特鋼集團(tuán)有限公司（以下簡(jiǎn)稱石橫特鋼）兩臺(tái)126m2燒結(jié)機(jī)設(shè)計(jì)年產(chǎn)燒結(jié)礦130萬(wàn)t。燒結(jié)環(huán)冷機(jī)以前的熱量回收利用僅僅是在煙氣高溫段安裝一臺(tái)小的余熱鍋爐，生產(chǎn)少量低壓蒸汽，作為燒結(jié)工藝補(bǔ)充用，其余熱量隨煙氣直接排入大氣中。為發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，提高燒結(jié)余熱回收，石橫特鋼投資進(jìn)行燒結(jié)余熱發(fā)電項(xiàng)目建設(shè)，設(shè)計(jì)為補(bǔ)汽式汽輪發(fā)電機(jī)組，并于2010年11月21日通過(guò)72小時(shí)試運(yùn)行，系統(tǒng)運(yùn)行逐漸趨于穩(wěn)定，日發(fā)電量達(dá)到12萬(wàn)kW·h。

1 石橫特鋼燒結(jié)余熱發(fā)電系統(tǒng)概況

石橫特鋼燒結(jié)余熱發(fā)電系統(tǒng)由煙氣回收系統(tǒng)、鍋爐系統(tǒng)和汽輪機(jī)發(fā)電組三部分。為兩臺(tái)雙壓余熱鍋爐和一臺(tái)汽輪發(fā)電機(jī)組，一臺(tái)鍋爐配原燒結(jié)機(jī)，另一臺(tái)鍋爐配新燒結(jié)機(jī)。

1.1 鍋爐煙氣回收系統(tǒng)

燒結(jié)余熱發(fā)電煙氣系統(tǒng)充分考慮熱能的回收利用，利用燒結(jié)環(huán)冷機(jī)1#段和2#段高溫部分的廢熱氣進(jìn)行余熱發(fā)電。對(duì)環(huán)冷機(jī)料層上部活動(dòng)煙罩進(jìn)行密封處理，提高了可利用的煙氣量及溫度，熱風(fēng)采用再循環(huán)方案。

循環(huán)風(fēng)機(jī)將燒結(jié)環(huán)冷機(jī)1#段、2#段高溫部分的廢煙氣引出，混合后進(jìn)入雙壓余熱鍋爐。循環(huán)風(fēng)機(jī)將排氣和從風(fēng)機(jī)入口吸收的冷風(fēng)加壓后送入1#段、2#段進(jìn)口風(fēng)箱，形成煙氣再循環(huán)。調(diào)節(jié)增加1#段風(fēng)機(jī)的風(fēng)門開度，使后段增加部分風(fēng)量，即可滿足燒結(jié)礦料出口溫度不高于120℃的要求。回收的低溫?zé)煔鉁囟仍?00℃~450℃，根據(jù)燒結(jié)運(yùn)行情況，2#燒結(jié)機(jī)的礦溫有時(shí)可達(dá)到500℃。

1.2 鍋爐系統(tǒng)

兩臺(tái)126m2燒結(jié)環(huán)冷機(jī)各設(shè)計(jì)一臺(tái)雙壓立式無(wú)補(bǔ)燃自然循環(huán)鍋爐，鍋爐低壓汽包兼具除氧器功能。來(lái)自汽輪機(jī)的凝結(jié)水經(jīng)鍋爐尾部凝水加熱器加熱后，進(jìn)入低壓汽包上進(jìn)行除氧。爐內(nèi)的水被循環(huán)煙氣加熱產(chǎn)生320℃的中壓蒸汽和165℃的低壓蒸汽，中壓蒸汽作為主蒸汽進(jìn)入汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電，低壓蒸汽則送入廠區(qū)蒸汽管網(wǎng)。鍋爐出口煙氣溫度在140℃左右，混合循環(huán)風(fēng)機(jī)入口的冷風(fēng)后進(jìn)入燒結(jié)環(huán)冷機(jī)，代替常溫空氣作為冷卻介質(zhì)冷卻燒結(jié)礦，提高了余熱利用率。

1.3 汽輪機(jī)系統(tǒng)

汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)采用補(bǔ)汽、純凝式汽輪發(fā)電機(jī)組，兩臺(tái)余熱鍋爐共用一臺(tái)發(fā)電機(jī)組，設(shè)計(jì)發(fā)電能力6 900kW，裝機(jī)容量為8 000kW。結(jié)合燒結(jié)環(huán)冷機(jī)短時(shí)間停機(jī)情況，汽輪機(jī)補(bǔ)汽設(shè)計(jì)有低壓補(bǔ)汽和中壓補(bǔ)汽。低壓補(bǔ)汽為非采暖季節(jié)，回收利用廠區(qū)低壓蒸汽管網(wǎng)富裕的蒸汽補(bǔ)充至汽輪機(jī)進(jìn)行發(fā)電。中壓補(bǔ)汽是來(lái)自燃?xì)忮仩t生產(chǎn)的蒸汽，作為穩(wěn)定的補(bǔ)充汽源長(zhǎng)期供給汽輪機(jī)組，以最大化的提高機(jī)組的發(fā)電量。

2 石橫特鋼余熱發(fā)電生產(chǎn)現(xiàn)狀

石橫特鋼燒結(jié)余熱發(fā)電系統(tǒng)投產(chǎn)后，特別是2011年3月份汽輪機(jī)低壓補(bǔ)汽投入運(yùn)行后，通過(guò)加強(qiáng)工藝、設(shè)備操作管理，及時(shí)溝通、協(xié)調(diào)，系統(tǒng)逐步趨于穩(wěn)定運(yùn)行。

燒結(jié)余熱發(fā)電運(yùn)行七個(gè)月后，系統(tǒng)生產(chǎn)情況穩(wěn)定，1#燒結(jié)機(jī)噸礦發(fā)電量由2011年1月份11.3kW·h上升到6月份12.2kW·h，2#燒結(jié)機(jī)6月份噸礦余熱發(fā)電量達(dá)到了13.6kW·h。實(shí)際運(yùn)行情況表明，該余熱發(fā)電系統(tǒng)除去自用電外，每天能向公司提供8.5萬(wàn)kW·h的電量。

3 余熱發(fā)電投產(chǎn)后出現(xiàn)的問(wèn)題

3.1 鍋爐蒸汽參數(shù)不穩(wěn)定

石橫特鋼燒結(jié)余熱發(fā)電工程選用的汽輪機(jī)主蒸汽溫度為300℃，投產(chǎn)初期，由于燒結(jié)礦溫波動(dòng)和余熱鍋爐操作經(jīng)驗(yàn)缺乏，蒸汽溫度經(jīng)常低于280℃，尤其是1#燒結(jié)機(jī)，只能依靠補(bǔ)充中壓蒸汽提高汽輪機(jī)進(jìn)汽溫度。進(jìn)入6月份，2#燒結(jié)礦的溫度一直偏高，鍋爐入口溫度經(jīng)常高于400℃，蒸汽溫度高于340℃，鍋爐產(chǎn)汽量超過(guò)15t/h。

鍋爐入口煙氣溫度低是影響鍋爐蒸汽參數(shù)的主要因素，經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致鍋爐入口煙氣溫度低的原因主要原因有兩個(gè)：煙氣回收系統(tǒng)漏風(fēng)、燒結(jié)礦嚴(yán)重過(guò)燒和欠燒[1]。煙氣回收系統(tǒng)漏風(fēng)主要指2#燒結(jié)機(jī)，因設(shè)備運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)，環(huán)冷機(jī)煙罩和臺(tái)車間隙變大，密封材料易磨損脫落，燒結(jié)機(jī)未到檢修周期，密封基本上已全部脫落。燒結(jié)礦嚴(yán)重過(guò)燒時(shí)，在燒結(jié)機(jī)尾部燒結(jié)礦冷卻過(guò)程就已經(jīng)開始了；嚴(yán)重欠燒時(shí)，燒結(jié)混合料中的碳未完全燃燒，所產(chǎn)生的熱量少，燒結(jié)礦攜帶的熱量少，導(dǎo)致鍋爐入口煙氣溫度低。

采取的措施：1）為減少漏風(fēng)，正常運(yùn)行時(shí)，保持環(huán)冷機(jī)煙罩下部微正壓狀態(tài)，減小煙罩與臺(tái)車邊緣的間隙，加強(qiáng)對(duì)臺(tái)車的密封處理以減小漏風(fēng)量；2）穩(wěn)定燒結(jié)生產(chǎn)過(guò)程，嚴(yán)禁過(guò)燒和欠燒情況發(fā)生。

鍋爐入口煙氣溫度偏高的情況，調(diào)節(jié)方法有以下幾種：1）調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)入口吸冷風(fēng)門的開度，降低環(huán)冷機(jī)入口延期溫度；2）增加循環(huán)風(fēng)機(jī)的風(fēng)量，調(diào)節(jié)煙氣進(jìn)口閥門的開度，提高余熱鍋爐的產(chǎn)汽量；3）當(dāng)鍋爐達(dá)到滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，如果燒結(jié)礦溫仍居高不下，啟動(dòng)燒結(jié)1#高溫段冷風(fēng)機(jī)，調(diào)節(jié)環(huán)冷機(jī)煙氣放散閥開度，適當(dāng)降低進(jìn)入鍋的煙氣溫度，避免過(guò)熱器超溫。

3.2 燒結(jié)短時(shí)間停機(jī)

燒結(jié)短時(shí)間停機(jī)在燒結(jié)產(chǎn)生中屬于正常情況，這種停機(jī)對(duì)燒結(jié)影響不大，但是10min以上的停機(jī)就會(huì)造成因燒結(jié)礦溫低而導(dǎo)致余熱鍋爐蒸汽解列，影響汽輪機(jī)組的發(fā)電量。由于兩臺(tái)余熱鍋爐距離汽輪機(jī)組較遠(yuǎn)，管線長(zhǎng)，鍋爐蒸汽解列后，就會(huì)在管道中形成凝水，使管道降溫，從而延長(zhǎng)了蒸汽并網(wǎng)時(shí)間。

燒結(jié)停機(jī)后的主要操作是以維持爐膛和煙道的溫度為目標(biāo)，逐漸降低循環(huán)風(fēng)機(jī)電機(jī)頻率，關(guān)小風(fēng)機(jī)入口吸冷風(fēng)閥門，調(diào)整煙氣入口閥門的開度，開啟環(huán)冷機(jī)煙囪放散閥防止燒結(jié)礦過(guò)燒。

3.3 汽輪機(jī)真空突然下降問(wèn)題

石橫特鋼燒結(jié)余熱發(fā)電機(jī)組自投運(yùn)以來(lái)，多次出現(xiàn)真空突然下降的情況，最嚴(yán)重的一次是真空下降到-50kPa。分析原因有兩種：1）非采暖季節(jié)，汽輪機(jī)補(bǔ)充來(lái)自廠區(qū)低壓蒸汽管網(wǎng)的飽和蒸汽，由于低壓管網(wǎng)的蒸汽來(lái)自廠區(qū)各生產(chǎn)線上，汽源較多，管路復(fù)雜，部分管線疏水不暢，蒸汽易發(fā)生帶水情況。低壓蒸汽經(jīng)過(guò)汽水分離器分離出水分后，補(bǔ)至汽輪機(jī)補(bǔ)汽口。如果蒸汽帶水嚴(yán)重，分離出的水未全部排入凝汽器和疏水膨脹箱，隨蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)，引起第四級(jí)及后面七級(jí)葉片帶水，蒸汽通流面積減小，而使真空突然下降。蒸汽帶水少或者不帶水，定期開啟的汽水分離器疏水閥會(huì)因存水少漏入空氣，使真空下降；2）凝汽器補(bǔ)水直接來(lái)自除鹽水供水管道，水量不均勻，在凝汽器補(bǔ)水期間，沒有確認(rèn)除鹽水供水系統(tǒng)供水的情況下，因管道中無(wú)水或閥門盤根漏水而使系統(tǒng)吸入空氣，導(dǎo)致真空下降。

為降低系統(tǒng)漏入空氣的情況發(fā)生，采取以下措施：1）加強(qiáng)監(jiān)控畫面中各參數(shù)的變化情況；2）操作前做好各崗位之間的溝通確認(rèn)工作，提高操作水平，保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

3.4 鍋爐風(fēng)道容易沉積礦塵

余熱鍋爐循環(huán)風(fēng)量較大，一般在15萬(wàn)m3/h以上，大量風(fēng)夾雜著燒結(jié)礦的細(xì)小礦塵，逐漸沉積在循環(huán)風(fēng)道各煙道底部。一段時(shí)間后，鍋爐底部的卸灰量逐漸增多，尤其是環(huán)冷機(jī)入口段低位風(fēng)道，沉積的礦塵可堵塞1/3以上管道，不僅增加了循環(huán)風(fēng)機(jī)的耗電量，對(duì)風(fēng)道的安全運(yùn)行也存在隱患。

針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，逐步對(duì)循環(huán)風(fēng)道進(jìn)行了改進(jìn)，在環(huán)冷機(jī)入口風(fēng)道、鍋爐入口和出口風(fēng)道水平段增加人孔和卸灰管，檢修時(shí)人工清理風(fēng)道內(nèi)部，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間運(yùn)行，情況較之前有較大改善，消除了隱患。

4 能源回收利用情況

燒結(jié)余熱發(fā)電系統(tǒng)一方面有利于提高鋼鐵企業(yè)自供電能力[2]，另一方面在鋼鐵企業(yè)日益激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中降低生產(chǎn)成本、實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗發(fā)揮積極作用。

石橫特鋼燒結(jié)余熱發(fā)電機(jī)組投資7 000萬(wàn)元，自2010年11月21日并網(wǎng)發(fā)電以來(lái)，截止2011年6月底累計(jì)發(fā)電4 400萬(wàn)kW·h，實(shí)現(xiàn)發(fā)電收入2 160萬(wàn)元，預(yù)計(jì)五年可收回投資項(xiàng)目。

5 結(jié)論

石橫特鋼燒結(jié)余熱發(fā)電項(xiàng)目投產(chǎn)運(yùn)行，取得了良好的效果。回收利用燒結(jié)環(huán)冷機(jī)廢熱氣余熱和鋼廠低壓飽和蒸汽用于發(fā)電，實(shí)現(xiàn)企業(yè)資源優(yōu)化配置，降低企業(yè)能耗和生產(chǎn)成本，增加企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。

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