石橫特鋼燒結(jié)余熱發(fā)電項目投產(chǎn)實踐

歷吉梅 宋磊 劉斌

山東石橫特鋼集團有限公司發(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)項目生產(chǎn)情況，以及出現(xiàn)的問題和解決方法，對燒結(jié)余熱發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計、建設(shè)和運行中可能出現(xiàn)的問題給出了建議。

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

中圖分類號TF7 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2012）61-0147-02

在鋼鐵生產(chǎn)過程中，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。

山東石橫特鋼集團有限公司（以下簡稱石橫特鋼）兩臺126m2燒結(jié)機設(shè)計年產(chǎn)燒結(jié)礦130萬t。燒結(jié)環(huán)冷機以前的熱量回收利用僅僅是在煙氣高溫段安裝一臺小的余熱鍋爐，生產(chǎn)少量低壓蒸汽，作為燒結(jié)工藝補充用，其余熱量隨煙氣直接排入大氣中。為發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟，提高燒結(jié)余熱回收，石橫特鋼投資進行燒結(jié)余熱發(fā)電項目建設(shè)，設(shè)計為補汽式汽輪發(fā)電機組，并于2010年11月21日通過72小時試運行，系統(tǒng)運行逐漸趨于穩(wěn)定，日發(fā)電量達到12萬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)和汽輪機發(fā)電組三部分。為兩臺雙壓余熱鍋爐和一臺汽輪發(fā)電機組，一臺鍋爐配原燒結(jié)機，另一臺鍋爐配新燒結(jié)機。

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1#段和2#段高溫部分的廢熱氣進行余熱發(fā)電。對環(huán)冷機料層上部活動煙罩進行密封處理，提高了可利用的煙氣量及溫度，熱風采用再循環(huán)方案。

循環(huán)風機將燒結(jié)環(huán)冷機1#段、2#段高溫部分的廢煙氣引出，混合后進入雙壓余熱鍋爐。循環(huán)風機將排氣和從風機入口吸收的冷風加壓后送入1#段、2#段進口風箱，形成煙氣再循環(huán)。調(diào)節(jié)增加1#段風機的風門開度，使后段增加部分風量，即可滿足燒結(jié)礦料出口溫度不高于120℃的要求?；厥盏牡蜏責煔鉁囟仍?00℃~450℃，根據(jù)燒結(jié)運行情況，2#燒結(jié)機的礦溫有時可達到500℃。

1.2 鍋爐系統(tǒng)

兩臺126m2燒結(jié)環(huán)冷機各設(shè)計一臺雙壓立式無補燃自然循環(huán)鍋爐，鍋爐低壓汽包兼具除氧器功能。來自汽輪機的凝結(jié)水經(jīng)鍋爐尾部凝水加熱器加熱后，進入低壓汽包上進行除氧。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入汽輪發(fā)電機組發(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)風機入口的冷風后進入燒結(jié)環(huán)冷機，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 汽輪機系統(tǒng)

汽輪機發(fā)電機采用補汽、純凝式汽輪發(fā)電機組，兩臺余熱鍋爐共用一臺發(fā)電機組，設(shè)計發(fā)電能力6 900kW，裝機容量為8 000kW。結(jié)合燒結(jié)環(huán)冷機短時間停機情況，汽輪機補汽設(shè)計有低壓補汽和中壓補汽。低壓補汽為非采暖季節(jié)，回收利用廠區(qū)低壓蒸汽管網(wǎng)富裕的蒸汽補充至汽輪機進行發(fā)電。中壓補汽是來自燃氣鍋爐生產(chǎn)的蒸汽，作為穩(wěn)定的補充汽源長期供給汽輪機組，以最大化的提高機組的發(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月份汽輪機低壓補汽投入運行后，通過加強工藝、設(shè)備操作管理，及時溝通、協(xié)調(diào)，系統(tǒng)逐步趨于穩(wěn)定運行。

燒結(jié)余熱發(fā)電運行七個月后，系統(tǒng)生產(chǎn)情況穩(wěn)定，1#燒結(jié)機噸礦發(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6月份噸礦余熱發(fā)電量達到了13.6kW·h。實際運行情況表明，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kW·h的電量。

3 余熱發(fā)電投產(chǎn)后出現(xiàn)的問題

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主蒸汽溫度為300℃，投產(chǎn)初期，由于燒結(jié)礦溫波動和余熱鍋爐操作經(jīng)驗缺乏，蒸汽溫度經(jīng)常低于280℃，尤其是1#燒結(jié)機，只能依靠補充中壓蒸汽提高汽輪機進汽溫度。進入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)，導致鍋爐入口煙氣溫度低的原因主要原因有兩個：煙氣回收系統(tǒng)漏風、燒結(jié)礦嚴重過燒和欠燒[1]。煙氣回收系統(tǒng)漏風主要指2#燒結(jié)機，因設(shè)備運行時間長，環(huán)冷機煙罩和臺車間隙變大，密封材料易磨損脫落，燒結(jié)機未到檢修周期，密封基本上已全部脫落。燒結(jié)礦嚴重過燒時，在燒結(jié)機尾部燒結(jié)礦冷卻過程就已經(jīng)開始了；嚴重欠燒時，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，導致鍋爐入口煙氣溫度低。

采取的措施：1）為減少漏風，正常運行時，保持環(huán)冷機煙罩下部微正壓狀態(tài)，減小煙罩與臺車邊緣的間隙，加強對臺車的密封處理以減小漏風量；2）穩(wěn)定燒結(jié)生產(chǎn)過程，嚴禁過燒和欠燒情況發(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)風機入口吸冷風門的開度，降低環(huán)冷機入口延期溫度；2）增加循環(huán)風機的風量，調(diào)節(jié)煙氣進口閥門的開度，提高余熱鍋爐的產(chǎn)汽量；3）當鍋爐達到滿負荷運行時，如果燒結(jié)礦溫仍居高不下，啟動燒結(jié)1#高溫段冷風機，調(diào)節(jié)環(huán)冷機煙氣放散閥開度，適當降低進入鍋的煙氣溫度，避免過熱器超溫。

3.2 燒結(jié)短時間停機

燒結(jié)短時間停機在燒結(jié)產(chǎn)生中屬于正常情況，這種停機對燒結(jié)影響不大，但是10min以上的停機就會造成因燒結(jié)礦溫低而導致余熱鍋爐蒸汽解列，影響汽輪機組的發(fā)電量。由于兩臺余熱鍋爐距離汽輪機組較遠，管線長，鍋爐蒸汽解列后，就會在管道中形成凝水，使管道降溫，從而延長了蒸汽并網(wǎng)時間。

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

3.3 汽輪機真空突然下降問題

石橫特鋼燒結(jié)余熱發(fā)電機組自投運以來，多次出現(xiàn)真空突然下降的情況，最嚴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)，汽輪機補充來自廠區(qū)低壓蒸汽管網(wǎng)的飽和蒸汽，由于低壓管網(wǎng)的蒸汽來自廠區(qū)各生產(chǎn)線上，汽源較多，管路復雜，部分管線疏水不暢，蒸汽易發(fā)生帶水情況。低壓蒸汽經(jīng)過汽水分離器分離出水分后，補至汽輪機補汽口。如果蒸汽帶水嚴重，分離出的水未全部排入凝汽器和疏水膨脹箱，隨蒸汽進入汽輪機，引起第四級及后面七級葉片帶水，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因存水少漏入空氣，使真空下降；2）凝汽器補水直接來自除鹽水供水管道，水量不均勻，在凝汽器補水期間，沒有確認除鹽水供水系統(tǒng)供水的情況下，因管道中無水或閥門盤根漏水而使系統(tǒng)吸入空氣，導致真空下降。

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工作，提高操作水平，保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行。

3.4 鍋爐風道容易沉積礦塵

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

針對這個問題，逐步對循環(huán)風道進行了改進，在環(huán)冷機入口風道、鍋爐入口和出口風道水平段增加人孔和卸灰管，檢修時人工清理風道內(nèi)部，經(jīng)過一段時間運行，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)日益激烈的市場競爭中降低生產(chǎn)成本、實現(xiàn)節(jié)能降耗發(fā)揮積極作用。

石橫特鋼燒結(jié)余熱發(fā)電機組投資7 000萬元，自2010年11月21日并網(wǎng)發(fā)電以來，截止2011年6月底累計發(fā)電4 400萬kW·h，實現(xiàn)發(fā)電收入2 160萬元，預計五年可收回投資項目。

5 結(jié)論

石橫特鋼燒結(jié)余熱發(fā)電項目投產(chǎn)運行，取得了良好的效果?；厥绽脽Y(jié)環(huán)冷機廢熱氣余熱和鋼廠低壓飽和蒸汽用于發(fā)電，實現(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)濟效益和市場競爭能力。

參考文獻

[1]賈勇，胡攀.濟鋼燒結(jié)余熱發(fā)電生產(chǎn)現(xiàn)狀[J].山東冶金，2010,32(5)：47-49.

[2]劉樹梅，董旭東，王淑燕.我國鋼鐵企業(yè)發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟的實踐與探索[J].冶金與管理，2009(3)：13-16.