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钢铁厂烧结余热发电设计方案

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经过近年来的发展,随着行业的成熟,郑锅烧结余热发电技术在设计、运行等各方面存在的问题大多已浮出水面,业内也已对于一些关键影响因素形成统一认识。作为烧结生产的附属部分,从工艺原理上,烧结余热发电系统可分为烟风系统和热力系统两个相对独立的部分,从生产关系上,先后受到烧结生产运行和电站运行两级操作的控制和影响,本文将按照从前到后的顺序,从各个环节选出一些影响项目运行效益的重要因素,分别进行分析讨论。

1 冷却机取热

烟风系统为烧结工艺和发电工艺之间的衔接单元,该系统以热空气为介质,从冷却机内烧结矿的冷却过程中吸收热量,在余热锅炉内放热,将热量转移到蒸汽动力循环系统内。以热量的转移效率为目标,现有技术形成了两段取风、双通道锅炉、循环风等几项主流技术,目前的技术路线中,锅炉端的换热技术已较为成熟,目前的关键技术问题和研究主要集中在冷却机端。

冷却机取风参数的选取属现有技术中较为突出的设计问题,因取风参数选取过高而造成系统运行效率极差的项目为数不少。由于缺少换热模型的支撑,业内当前的项目设计中,冷却机取风参数主要依靠热平衡计算结合经验选取,料层厚度、机速等操作因素的影响,主要通过经验修正体现。而冷却机的配置中,冷却面积、冷却风机型号、数量的多变也是取风参数难以通过经验把握的重要原因之一。

2 热力系统设计

热力系统的设计优化为近年来烧结余热发电乃至整个低温余热发电领域技术研究的热点之一。

从系统的整体设计上,经过针对孤立的烧结余热发电系统,双压系统从单压系统、闪蒸系统中脱颖而出,其优越性得到广泛承认,已成为行业内的主流选择。在双压系统的基础上,目前已开展的研究主要针对热力参数的优化问题。

经过调研和分析,对于项目的实际运行而言,双压系统的选择相对重要,其效率的提高相对于单压系统较为显著,而双压系统的蒸汽压力选择对系统的影响有限,其原因主要为以下两点:

(1)计算表明,对于同一系统,在低压蒸汽压力相同的情况下,主蒸汽压力在1.6~2.4MPa内变化,对于系统整体发电量的影响较小,小于2%;

(2)余热发电项目在实际运行中多采用滑参数方式,蒸汽运行压力低于设计值0.2MPa以上的情况普遍存在且变化频率较快,设计压力的差异在实际运行中的影响被大大弱化。

因此,建设余热发电系统后,烧结生产在追求自身作业率的同时,还需要注意以下几点:

(1)对于单炉单机系统而言,提高检修效率、缩短故障停机时间较为重要。应尽可能将故障停机时间控制在临界时间范围内,减少发电系统起停次数。

(2)对于多炉一机系统,需做好计划检修安排,避免多条烧结机的计划停机时间重叠,降低计划停机对于机组运行的影响。

郑锅股份开发的适应于钢铁行业烧结冷却机余热烟气的立式锅炉,主要配套60m2-450m2烧结机及冷却机,其成功解决了余热锅炉易积灰、易磨损、漏风等难题,同时该系列锅炉对于烟气温度、烟气粉尘具有一定的适应性。该型余热锅炉能够降低烧结工序能耗,减少资源浪费,企业生产成本由此得到有效缩减。郑锅烧结机余热锅炉的整个发电工艺过程不需要任何一次能源,在回收大量对空排放造成环境热污染的废气余热的同时,所建余热发电工程不对环境造成任何污染,这对于减少CO2的排放量、减少温室效应、保护生态环境起着积极的作用。

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