硅鐵爐余熱標定及結果分析

張曉玲　安江鐸　李濤

摘要：硅鐵爐余熱利用的基礎是正確標定出可利用的余熱量。文章以鄂爾多斯某硅鐵生產企業為例，介紹了標定的步驟及注意事項、數據整理和分析的方法，得出了合理的可利用熱量及選擇合適的裝機容量。

關鍵詞：硅鐵爐；余熱利用；余熱標定；可利用熱量；裝機容量 文獻標識碼：A

中圖分類號：X52 文章編號：1009-2374（2015）12-0063-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.12.031

1 概述

我國工業硅冶煉爐的熱能利用率普遍較低，半密閉式礦熱爐煙氣顯熱占礦熱爐整個輸出熱量的63%，冶煉過程中余熱的利用、回收就顯得尤為重要，大多數硅鐵爐廠家采用汽輪機發電的方式進行余熱利用，而余熱煙氣量的標定是確定裝機容量的第一手數據，直接決定了裝機容量的大小，裝機容量過大，造成投資浪費，資金回收慢；而裝機容量小，則容易在蒸汽量過多時放汽造成能源的浪費，所以如何能正確地標定硅鐵爐的廢氣以及由此如何確定相應的裝機容量是硅鐵爐余熱發電工程項目的基礎。

2 煙氣量的標定

以鄂爾多斯某集團4×36000kVA硅鐵爐生產線為例，硅鐵爐在生產過程中排放大量的中低溫煙氣，煙氣溫度在250℃～600℃之間，為了達標排放，需要通過空冷器降溫至200℃以下，然后經布袋收塵器收塵后排放，資源浪費嚴重。

為了充分利用硅鐵爐排放的廢氣余熱，采用余熱發電技術，建設余熱電站，以減少廢氣排放對環境的熱污染、降低企業的生產成本、提高企業經濟效益。為了確定電站裝機容量，先對生產線進行了余熱標定。標定步驟如下：

2.1 對需要標定的硅鐵爐生產線進行整體了解

了解生產線規模、操作規律以及現場煙氣管道的位置等。

2.2 根據圖紙或現場確定標定位置

測點位置及標定項目的確定是得到正確數據的關鍵。一般設置在需要利用煙氣的總管上，選取最長的直管段。標定前可親自到現場選擇測點的位置，在測點處進行標記，要求工人按標定要求開出符合標定要求的測量孔（可用短節法蘭封閉，測定時旋開即可）。在測量孔處搭建合適的安全的操作平臺。

2.3 根據生產工況確定標定時間

整個標定是在系統穩定狀態下的檢測，必須保證穩定生產，通常標定不同時間段的幾組數據加以比較，以確保數據準確并具有代表性。標定時和硅鐵爐生產線中控室保持聯系，將測定同時間段的控制畫面進行截圖保存，以便在標定完畢之后對整個系統的工況進行分析。

2.4 實施標定

準備好測量儀器、耗材（電池、濾筒）等。

2.4.1 標定前的準備：（1）通過與標定項目技術人員的交流，掌握當地大氣壓力、氣溫等氣象資料以及測點所在管道的規格等資料，作為標定計算依據；（2）針對標定項目，選定3#、4#礦熱爐的煙氣分支管道測點位置，選定1#、2#、3#、4#礦熱爐煙氣總出口處測點位置；（3）在測定地點準備220V交流電源插座；（4）準備2～3雙勞保手套及一些棉紗；（5）清點所用儀器及配套附件完整無缺，校正儀器。

2.4.2 主要標定過程：（1）接好電源線，打開主機電源。儀器自檢完畢后，在設置功能中，輸入日期、時間、當地大氣壓、管道直徑等參數后，儀器按照內置軟件將風管截面分成一定量的同心的等面積圓環，并以各等面積圓環的中心點作為采樣點，此時記錄各采樣點到測孔外壁的距離數值；（2）煙氣溫度、靜壓的測量。采用手持式熱電偶測量煙氣溫度或開通儀器上的自動記錄溫度功能。采用自動煙塵/氣測試儀的壓力傳感器測量靜壓，并由儀器記錄保存；（3）煙氣流量、含塵量的測量。采用自動煙塵/氣測試儀，按各采樣點到測孔外壁的距離數值依次測量，由儀器自動記錄流速、動靜壓、全壓、流量等需要標定的數據。

2.5 記錄標定數據

將標定數據記錄好，并保存好數據。

3 數據整理和分析

從標定結果來看，3#、4#爐溫度較1#、2#爐溫度較低，但對每條爐來說都有溫度較高的時候，也有溫度相對低的時候，并且溫差較大，流量也有一定變化，煙氣溫度高的生產線流量較低，但綜合所有爐子來看，四條線總流量變化不大，可利用熱量總量變化不大，因此，該項目的余熱發電適合多爐一機的裝機模式，多臺爐子互補，達到進汽機流量相對穩定的目的。

測試點距離煙道出口處有大約10m的裸露管道，管道直徑3200mm，壁厚10mm，測量時間為11月30日，測量點附近溫度在10℃左右，冬季管道散熱較為嚴重，計算風量風溫時考慮這一因素。

測試點接近彎頭處，不符合測量的直管段要求，氣流擾動較大，所以計算時考慮一定的誤差量。

測量時，設備運行工況正常，雖然每條線負荷不同，但都在正常范圍之內，因此測量測試數據是真實可靠的，通過考慮運行工況、裸露管道、煙道直管段等因素之后，可以作為計算余熱發電裝機容量的第一手

數據。

考慮到煙氣中可能含有微量的硫，若煙氣溫度低于露點，則容易導致設備腐蝕等，因此，本次余熱鍋爐的出口溫度設計為150℃，煙氣再通過管道進入布袋收塵器時，沿途具有一定的熱量散失，能夠保證布袋收塵器的煙氣溫度在120℃左右。

由此可計算出4×36000kVA硅鐵爐余熱爐溫度降至鍋爐出口有效利用熱約在4×5484萬kJ/h，裝機容量可設置為12MW，主蒸汽參數選擇為1.6MPa，310℃，

70t/h。

4 結語

標定時要同時關注硅鐵爐生產線負荷，修正直管段不夠或散熱等引起的偏差，參考鄂爾多斯集團的余熱利用量，單條36000kVA硅鐵爐可配置3MW余熱汽輪機來綜合利用余熱。

作者簡介：張曉玲（1973-），女，供職于洛陽礦山機械工程設計研究院有限責任公司，研究方向：光學儀器及工廠過程控制。

（責任編輯：秦遜玉）