燒結余熱電站冷卻機余熱鍋爐布置型式發展與對比分析

彭 杰

（中冶長天國際工程有限責任公司，湖南 長沙410007）

1 燒結冷卻機余熱鍋爐爐型發展及簡介

冷卻機余熱鍋爐自最初的無動力機上布置光管單壓余熱鍋爐起，經歷了單通道單壓余熱鍋爐、單通道雙壓余熱鍋爐、雙通道雙壓余熱鍋爐、過熱器前置式雙壓余熱鍋爐、多通道直聯爐罩式雙壓余熱鍋爐的發展歷程。最初的無動力機上布置光管單壓余熱鍋爐由于產汽量過小，熱利用效率低，已逐步被淘汰，其余單通道單壓及雙壓余熱鍋爐由于對主蒸汽參數的提高不利，也逐漸失去了市場。而熱效率較高的機外布置雙通道雙壓余熱鍋爐、過熱器前置式雙壓余熱鍋爐、多通道直聯爐罩式雙壓余熱鍋爐已成為當前冷卻機余熱鍋爐的主流型式。

2 主流爐型的特點

（1）機外布置雙通道雙壓余熱鍋爐（圖1）由高參數過熱器、高參數蒸發器、低參數過熱器、高參數省煤器、低參數蒸發器、低參數省煤器組成，鍋爐整體布置在冷卻機外部。冷卻機高溫廢氣從鍋爐上部進入，經高參數過熱器后，排氣與冷卻機中低溫廢氣混合依次經高參數蒸發器、低參數過熱器、高參數省煤器、低參數蒸發器、低參數省煤器后排出。該余熱鍋爐對冷卻機廢氣進行梯級利用，有效提高了主蒸汽溫度；但其與冷卻機不發生直接聯系，廢氣通過風管輸送，管道散熱損失大，從取風口到鍋爐入口，溫降有20～30℃。

圖1 機外布置雙通道雙壓余熱鍋爐示意圖

（2）過熱器前置式雙壓余熱鍋爐（圖2）由高參數過熱器、高參數蒸發器、低參數過熱器、高參數省煤器、低參數蒸發器、低參數省煤器組成，鍋爐高參數過熱器直接布置在冷卻機上方，其他部件布置在冷卻機外部。冷卻機高溫廢氣從高參數過熱器下部進入，排氣從頂部排出后與中低溫廢氣混合進入冷卻機外部的余熱鍋爐，依次經高參數蒸發器、低參數過熱器、高參數省煤器、低參數蒸發器、低參數省煤器后排出。該余熱鍋爐對冷卻機廢氣進行梯級利用，由于高參數過熱器直接布置在冷卻機上方，避免了20～30℃的管道溫降，高參數蒸汽溫度得到進一步提高，提高了發電效率。且由于高參數過熱器重量不大，一般冷卻機支撐及地基無需作加強設計，利用原有冷卻機支撐鋼柱即可。

圖2 過熱器前置式雙壓余熱鍋爐示意圖

（3）多通道直聯爐罩式雙壓余熱鍋爐（圖3）由高參數過熱器、高參數蒸發器、低參數過熱器、高參數省煤器、低參數蒸發器、低參數省煤器組成，鍋爐高參數段分2～3段布置在冷卻機上方，低參數段布置在冷卻機外部。高溫廢氣從高參數1段下方進入，依次經高參數過熱器、高參數蒸發器排出，中低溫廢氣從高參數2、3段下方進入，經高參數蒸發器排出，各段排氣混合進入余熱鍋爐低參數段，依次經高參數省煤器、低參數過熱器、低參數蒸發器、低參數省煤器后排出。該余熱鍋爐對冷卻機廢氣進行梯級利用，由于高參數過熱器及蒸發器均布置在冷卻機上方，避免了20～30℃的管道溫降，同時利用冷卻機礦料的部分輻射熱，提高了高參數蒸汽的產量及溫度，進一步提高了發電效率。但由于高參數段重量較大，一般要和冷卻機支撐框架同時設計以支撐其重量，否則要對冷卻機骨架及基礎進行加固，故該爐型更適用于新建的燒結冷卻機。

圖3 多通道直聯爐罩式雙壓余熱鍋爐示意圖

3 主要技術指標對比

本文以某廠360m2燒結機配套的冷卻機為例，采用三種不同爐型，在同一工況下進行熱力計算，對其產汽量、發電效率進行對比。

工況條件：高溫廢氣20萬Nm3／h，溫度380℃；低溫廢氣40萬Nm3／h，溫度320℃。風溫指冷卻機風罩上部取風處的溫度。風罩至余熱鍋爐機外部分溫降20℃。未考慮直聯爐罩式及過熱器前置式余熱鍋爐可吸收的部分輻射熱。

鍋爐窄點溫度取12℃，主蒸汽端差取20℃；余熱鍋爐高參數蒸汽壓力1.6MPa，低參數蒸汽壓力0.3MPa。計算結果如表1所示。

表1 三種不同余熱鍋爐發電效率指標對比表

從表1可以看出，直聯爐罩式余熱鍋爐的發電量最高，因其高參數蒸汽量大，雖然低參數蒸汽量最小，但因高參數蒸汽對發電貢獻大，故其發電量最大。而機外布置雙壓余熱鍋爐盡管產汽總量最大，但其主要是低參數蒸汽產量高，對發電貢獻較小，故發電量最低。而過熱器前置式余熱鍋爐由于主蒸汽溫度提高有利于發電，其發電量也比機外布置余熱鍋爐略大。因冷卻機煙溫波動大，過熱器前置式及直聯爐罩式余熱鍋爐能實現主蒸汽溫度的最大化，更利于發電。

4 結論

經比較可以得出以下結論：與冷卻機結合最緊密的直聯爐罩式余熱鍋爐可提高高參數蒸汽溫度及產量，發電量最高，對新建冷卻機，同步設計直聯爐罩式余熱鍋爐發電效果最優。過熱器前置式余熱鍋爐在穩定主蒸汽溫度與提高發電量上比機外布置余熱鍋爐有一定的優勢，對已有冷卻機，可優先采用過熱器前置式余熱鍋爐，冷卻機支撐及基礎無需加固。而機外布置余熱鍋爐發電指標稍差，但其低參數蒸汽產量高，更適用于需較多低壓蒸汽的系統。

［1］范從振.鍋爐原理［M］.中國電力出版社，1986

［2］康松，楊建明，胥建群.汽輪機原理［M］.中國電力出版社，2000