燒結(jié)余熱電站冷卻機(jī)余熱鍋爐布置型式發(fā)展與對(duì)比分析

彭 杰

（中冶長天國際工程有限責(zé)任公司，湖南 長沙410007）

1 燒結(jié)冷卻機(jī)余熱鍋爐爐型發(fā)展及簡(jiǎn)介

冷卻機(jī)余熱鍋爐自最初的無動(dòng)力機(jī)上布置光管單壓余熱鍋爐起，經(jīng)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(lián)爐罩式雙壓余熱鍋爐的發(fā)展歷程。最初的無動(dòng)力機(jī)上布置光管單壓余熱鍋爐由于產(chǎn)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(duì)主蒸汽參數(shù)的提高不利，也逐漸失去了市場(chǎng)。而熱效率較高的機(jī)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(lián)爐罩式雙壓余熱鍋爐已成為當(dāng)前冷卻機(jī)余熱鍋爐的主流型式。

2 主流爐型的特點(diǎn)

（1）機(jī)外布置雙通道雙壓余熱鍋爐（圖1）由高參數(shù)過熱器、高參數(shù)蒸發(fā)器、低參數(shù)過熱器、高參數(shù)省煤器、低參數(shù)蒸發(fā)器、低參數(shù)省煤器組成，鍋爐整體布置在冷卻機(jī)外部。冷卻機(jī)高溫廢氣從鍋爐上部進(jìn)入，經(jīng)高參數(shù)過熱器后，排氣與冷卻機(jī)中低溫廢氣混合依次經(jīng)高參數(shù)蒸發(fā)器、低參數(shù)過熱器、高參數(shù)省煤器、低參數(shù)蒸發(fā)器、低參數(shù)省煤器后排出。該余熱鍋爐對(duì)冷卻機(jī)廢氣進(jìn)行梯級(jí)利用，有效提高了主蒸汽溫度；但其與冷卻機(jī)不發(fā)生直接聯(lián)系，廢氣通過風(fēng)管輸送，管道散熱損失大，從取風(fēng)口到鍋爐入口，溫降有20～30℃。

圖1 機(jī)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(shù)過熱器、高參數(shù)蒸發(fā)器、低參數(shù)過熱器、高參數(shù)省煤器、低參數(shù)蒸發(fā)器、低參數(shù)省煤器組成，鍋爐高參數(shù)過熱器直接布置在冷卻機(jī)上方，其他部件布置在冷卻機(jī)外部。冷卻機(jī)高溫廢氣從高參數(shù)過熱器下部進(jìn)入，排氣從頂部排出后與中低溫廢氣混合進(jìn)入冷卻機(jī)外部的余熱鍋爐，依次經(jīng)高參數(shù)蒸發(fā)器、低參數(shù)過熱器、高參數(shù)省煤器、低參數(shù)蒸發(fā)器、低參數(shù)省煤器后排出。該余熱鍋爐對(duì)冷卻機(jī)廢氣進(jìn)行梯級(jí)利用，由于高參數(shù)過熱器直接布置在冷卻機(jī)上方，避免了20～30℃的管道溫降，高參數(shù)蒸汽溫度得到進(jìn)一步提高，提高了發(fā)電效率。且由于高參數(shù)過熱器重量不大，一般冷卻機(jī)支撐及地基無需作加強(qiáng)設(shè)計(jì)，利用原有冷卻機(jī)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(lián)爐罩式雙壓余熱鍋爐（圖3）由高參數(shù)過熱器、高參數(shù)蒸發(fā)器、低參數(shù)過熱器、高參數(shù)省煤器、低參數(shù)蒸發(fā)器、低參數(shù)省煤器組成，鍋爐高參數(shù)段分2～3段布置在冷卻機(jī)上方，低參數(shù)段布置在冷卻機(jī)外部。高溫廢氣從高參數(shù)1段下方進(jìn)入，依次經(jīng)高參數(shù)過熱器、高參數(shù)蒸發(fā)器排出，中低溫廢氣從高參數(shù)2、3段下方進(jìn)入，經(jīng)高參數(shù)蒸發(fā)器排出，各段排氣混合進(jìn)入余熱鍋爐低參數(shù)段，依次經(jīng)高參數(shù)省煤器、低參數(shù)過熱器、低參數(shù)蒸發(fā)器、低參數(shù)省煤器后排出。該余熱鍋爐對(duì)冷卻機(jī)廢氣進(jìn)行梯級(jí)利用，由于高參數(shù)過熱器及蒸發(fā)器均布置在冷卻機(jī)上方，避免了20～30℃的管道溫降，同時(shí)利用冷卻機(jī)礦料的部分輻射熱，提高了高參數(shù)蒸汽的產(chǎn)量及溫度，進(jìn)一步提高了發(fā)電效率。但由于高參數(shù)段重量較大，一般要和冷卻機(jī)支撐框架同時(shí)設(shè)計(jì)以支撐其重量，否則要對(duì)冷卻機(jī)骨架及基礎(chǔ)進(jìn)行加固，故該爐型更適用于新建的燒結(jié)冷卻機(jī)。

圖3 多通道直聯(lián)爐罩式雙壓余熱鍋爐示意圖

3 主要技術(shù)指標(biāo)對(duì)比

本文以某廠360m2燒結(jié)機(jī)配套的冷卻機(jī)為例，采用三種不同爐型，在同一工況下進(jìn)行熱力計(jì)算，對(duì)其產(chǎn)汽量、發(fā)電效率進(jìn)行對(duì)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(fēng)溫指冷卻機(jī)風(fēng)罩上部取風(fēng)處的溫度。風(fēng)罩至余熱鍋爐機(jī)外部分溫降20℃。未考慮直聯(lián)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(diǎn)溫度取12℃，主蒸汽端差取20℃；余熱鍋爐高參數(shù)蒸汽壓力1.6MPa，低參數(shù)蒸汽壓力0.3MPa。計(jì)算結(jié)果如表1所示。

表1 三種不同余熱鍋爐發(fā)電效率指標(biāo)對(duì)比表

從表1可以看出，直聯(lián)爐罩式余熱鍋爐的發(fā)電量最高，因其高參數(shù)蒸汽量大，雖然低參數(shù)蒸汽量最小，但因高參數(shù)蒸汽對(duì)發(fā)電貢獻(xiàn)大，故其發(fā)電量最大。而機(jī)外布置雙壓余熱鍋爐盡管產(chǎn)汽總量最大，但其主要是低參數(shù)蒸汽產(chǎn)量高，對(duì)發(fā)電貢獻(xiàn)較小，故發(fā)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(fā)電，其發(fā)電量也比機(jī)外布置余熱鍋爐略大。因冷卻機(jī)煙溫波動(dòng)大，過熱器前置式及直聯(lián)爐罩式余熱鍋爐能實(shí)現(xiàn)主蒸汽溫度的最大化，更利于發(fā)電。

4 結(jié)論

經(jīng)比較可以得出以下結(jié)論：與冷卻機(jī)結(jié)合最緊密的直聯(lián)爐罩式余熱鍋爐可提高高參數(shù)蒸汽溫度及產(chǎn)量，發(fā)電量最高，對(duì)新建冷卻機(jī)，同步設(shè)計(jì)直聯(lián)爐罩式余熱鍋爐發(fā)電效果最優(yōu)。過熱器前置式余熱鍋爐在穩(wěn)定主蒸汽溫度與提高發(fā)電量上比機(jī)外布置余熱鍋爐有一定的優(yōu)勢(shì)，對(duì)已有冷卻機(jī)，可優(yōu)先采用過熱器前置式余熱鍋爐，冷卻機(jī)支撐及基礎(chǔ)無需加固。而機(jī)外布置余熱鍋爐發(fā)電指標(biāo)稍差，但其低參數(shù)蒸汽產(chǎn)量高，更適用于需較多低壓蒸汽的系統(tǒng)。

［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(jī)原理［M］.中國電力出版社，2000