燒結(jié)余熱能高效發(fā)電問題分析

鄒軍輝

摘 要：近年來，我國工業(yè)化水平取得了長足發(fā)展，而犧牲環(huán)境為代價片面發(fā)展經(jīng)濟的危害性日漸突出，其中鋼鐵工業(yè)尤為嚴重。為了更好地落實科學發(fā)展觀，鋼鐵產(chǎn)業(yè)在發(fā)展過程中，高效回收和利用余熱成為該產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)節(jié)能減排的關(guān)鍵。文章將從鋼鐵工業(yè)燒結(jié)工序能耗現(xiàn)狀入手，梳理燒結(jié)余熱能發(fā)電存在的問題，并在此基礎(chǔ)上提出針對性建議和措施。

關(guān)鍵詞：燒結(jié)；余熱能回收；高效；發(fā)電

中圖分類號：TM617 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2016）05-0169-02

鋼鐵工業(yè)作為國民經(jīng)濟發(fā)展的中堅力量，是實現(xiàn)我國工業(yè)化的重要產(chǎn)業(yè)。而建筑等多個領(lǐng)域?qū)︿摬男枨罅咳諠u增多趨勢下，能源消耗與環(huán)境保護之間的矛盾隨之暴露，鋼鐵工業(yè)面臨著巨大的節(jié)能減排的挑戰(zhàn)。鋼鐵生產(chǎn)過程中涉及到燒結(jié)工序，會產(chǎn)生大量熱能，如何將充分利用這些熱能實現(xiàn)發(fā)電目標成為該領(lǐng)域發(fā)展及改革的當務(wù)之急。

1 我國鋼鐵工業(yè)燒結(jié)工序能耗現(xiàn)狀分析

2012年，我國燒結(jié)礦產(chǎn)量高達8億t之多，同比上漲了5.63%，但是燒結(jié)工序能耗并未發(fā)生較大變化，始終是能耗的主要環(huán)節(jié)，也成為鋼鐵經(jīng)濟成本控制的關(guān)鍵點。對我國燒結(jié)工序能耗變化情況調(diào)查和研究可以看出，我國燒結(jié)工序能耗整體呈現(xiàn)下降趨勢，但是仍然維持在55 kgce/t上下，相比較國際先進水平存在較大差距[1]。燒結(jié)過程中，其能耗構(gòu)成主要為固體燃燒占80%，電力占14%，可見，加強對燒結(jié)工序節(jié)能的研究勢在必行。

2 現(xiàn)階段燒結(jié)余熱高效發(fā)電存在的問題

影響燒結(jié)余熱高效發(fā)電的主要原因表現(xiàn)在溫度、設(shè)備等多個方面。

2.1 溫度過低，難以滿足發(fā)電需求

結(jié)合某鋼鐵企業(yè)余熱發(fā)電實際情況來看，2013年9月至2014年1月鍋爐溫度變化十分明顯，呈現(xiàn)先升后降趨勢，其中11月份溫度最高，為387.67 ℃，相對應(yīng)的發(fā)電量也隨之增加，而1月份的溫度最低為322.36 ℃，其發(fā)電量僅為10.5 MW，較11月份下降7.5%。可見，溫度變化是決定發(fā)電量的重要原因，溫度越高，那么發(fā)電效率也越高。

2.2 燒結(jié)連續(xù)性較差，影響燒結(jié)效率

據(jù)相關(guān)資料顯示，添加適量的溶劑能夠改善燃料的透氣性能，影響其燒結(jié)穩(wěn)定性，堿度穩(wěn)定性與燒結(jié)礦合格率具有趨同性，充分證明了燒結(jié)工藝與燒結(jié)效率之間存在密切聯(lián)系。燒結(jié)產(chǎn)生的余熱能受到諸多因素的影響，其中難免會遇到停機情況，加之近年來鋼鐵企業(yè)效益下滑等因素的影響，我國燒結(jié)機作業(yè)率持續(xù)走低。

燒結(jié)作業(yè)率低的直接表現(xiàn)為反復(fù)停開機，而每次開機，鍋爐等設(shè)備都將承受一次熱交變應(yīng)力，長此以往，勢必會縮短設(shè)備使用壽命。如若在此過程中，忽視對設(shè)備的保養(yǎng)和維護，還會出現(xiàn)不同程度的腐蝕問題。

2.3 設(shè)備回收系統(tǒng)密封性偏低，降低余熱溫度

當前，對于燒結(jié)環(huán)冷機臺車的制造工藝水平并不高，促使設(shè)備下部仍然延續(xù)傳統(tǒng)熱橡膠條進行密封處理。而長時間運行后，密封膠條勢必會出現(xiàn)不同程度的磨損和老化問題，且長期在蒸汽籠罩下，大量熾熱的燒結(jié)材料會損壞密封條，導(dǎo)致循環(huán)系統(tǒng)中存在多處漏風點，在一定程度上降低了余熱溫度，進而影響到發(fā)電效率。影響燒結(jié)余熱發(fā)電效率的因素較多，作為鋼鐵產(chǎn)業(yè)發(fā)展的薄弱環(huán)節(jié)，加強對該方面工作的研究顯得尤為重要[2]。

3 提高燒結(jié)余熱發(fā)電效率的有效途徑

3.1 采取梯度方式利用余熱，實施多爐帶一機措施

就熱工理論來看，一切不可逆過程均朝著降低能量品位的方向進行，熱工轉(zhuǎn)換效率與余熱溫度息息相關(guān)。因此結(jié)合該理論，鋼鐵企業(yè)應(yīng)堅持合理原則，采取梯度方式充分利用余熱。將燒結(jié)系統(tǒng)余熱溫度較高的部分用于發(fā)電，而隨著溫度的下降，當溫度處于中間位置時，可以助燃空氣電火爐等環(huán)節(jié)，溫度過低時，可以用于對燒結(jié)材料的干燥處理等工作。通過將溫度劃分為多個等級，能夠促使余熱資源得到充分利用，且效率最佳。

鋼鐵企業(yè)內(nèi)部有多臺燒結(jié)設(shè)備，且設(shè)備之間的距離并不遠。為了提高設(shè)備運行有效性，可以在兩臺設(shè)備之間設(shè)置一套汽輪機發(fā)電機組。在日常運行過程中，如若其中某臺設(shè)備出現(xiàn)故障，可以利用另一臺設(shè)備繼續(xù)供熱發(fā)電，增強發(fā)電穩(wěn)定性，避免停機對余熱能量產(chǎn)生的消極影響，通過這種方式，既能夠有效避免甩爐問題，還能夠充分利用熱能[3]。當前，我國投運三套燒結(jié)余熱發(fā)電系統(tǒng)中，包含兩爐帶一機模式，如馬鋼和鞍鋼，取得了顯著的經(jīng)濟效益，值得進一步推廣。

3.2 增強熱源穩(wěn)定性，增強余熱發(fā)電水平

要想真正提高燒結(jié)生產(chǎn)作業(yè)水平，穩(wěn)定熱源，需要最大限度上減少燒結(jié)停機次數(shù)，并加強對設(shè)備及操作等方面的調(diào)整和優(yōu)化，控制燒結(jié)漏風率。具體來說，可以減少燒結(jié)系統(tǒng)與外界的壓力差，適當將發(fā)電后產(chǎn)生的廢氣引入到燒結(jié)設(shè)備前的料層封閉到罩內(nèi)，實現(xiàn)熱風燒結(jié)，繼而減少冷風與燃料之間的接觸面積，提高熱源整體穩(wěn)定性。隨著科學技術(shù)快速發(fā)展，機械設(shè)備制造工藝水平也隨之提升，企業(yè)應(yīng)積極引進采取先進工藝制造的設(shè)備，如全金屬柔磁性密封等技術(shù)，從根源上避免漏風問題的產(chǎn)生。不但如此，還可以結(jié)合企業(yè)具體生產(chǎn)情況，適當調(diào)整補燃系統(tǒng)等，實現(xiàn)對燃料的充分燃燒等，提升熱源品質(zhì)及穩(wěn)定性，以此來滿足發(fā)電需求。

3.3 提高設(shè)備運行效率，增加發(fā)電量

在企業(yè)生產(chǎn)管理過程中，管理者要樹立節(jié)能減排觀念，重視燒結(jié)余熱發(fā)電工作，通過合理控制出口煙溫，優(yōu)化設(shè)置爐內(nèi)結(jié)構(gòu)，在設(shè)備制造環(huán)節(jié)加強對密封性的把控，并選擇合適的爐管形式及材質(zhì)。為了避免設(shè)備長期運行對管材產(chǎn)生的腐蝕問題，可以對管材表面進行涂層處理，既能夠延長管材使用壽命，還能夠避免管材漏風等問題產(chǎn)生的消極影響，從而提高燒結(jié)余熱發(fā)電有效性[4]。

隨著鋼鐵產(chǎn)業(yè)節(jié)能減排改革的進一步發(fā)展，相關(guān)人員應(yīng)加強對余熱能相關(guān)影響因素的研究，如余熱鍋爐當量等，合理確定設(shè)備主蒸汽、再熱蒸汽等壓力參數(shù)，特別是突發(fā)狀況下設(shè)備負荷變化后，設(shè)備要采取的運行方式等，提高設(shè)備運行經(jīng)濟性，實現(xiàn)企業(yè)經(jīng)濟效益最大化目標。

3.4 合理劃分區(qū)域，推廣區(qū)域聯(lián)合發(fā)電

一般來說，如果企業(yè)燃燒排氣設(shè)備較多，其熱源較為分散時，可以按照工序區(qū)域等將獨立的余熱回收系統(tǒng)產(chǎn)生的蒸汽，借助各自的管網(wǎng)，向發(fā)電系統(tǒng)供汽，將熱能集中到一個地區(qū)，增加系統(tǒng)循環(huán)熱效率的同時，還能夠避免發(fā)電設(shè)備重復(fù)建設(shè)增加的成本等。就普通鋼鐵企業(yè)來說，可以分為煉鐵和煉鋼兩個區(qū)域，構(gòu)建聯(lián)合發(fā)電模式。就前者來說，可以分為焦爐煙氣回收系統(tǒng)、荒煤氣回收蒸汽等；后者主要包括轉(zhuǎn)爐飽和蒸汽等裝置。

4 結(jié) 語

根據(jù)上文所述，可持續(xù)發(fā)展觀及科學發(fā)展觀明確要求鋼鐵企業(yè)要堅持朝著節(jié)能環(huán)保方向發(fā)展。因此針對燒結(jié)余熱發(fā)電方面存在的低效率問題，鋼鐵企業(yè)管理者要樹立現(xiàn)代管理理念，加強對燒結(jié)余熱能量利用的研究，立足于當前發(fā)電低效存在的問題，采取行之有效的措施，從設(shè)備、能源利用方式等多個角度入手，不斷提高燒結(jié)余熱能源的利用率，促使熱能轉(zhuǎn)換為電能，創(chuàng)造更多經(jīng)濟效益，從而促使鋼鐵產(chǎn)業(yè)在國民經(jīng)濟發(fā)展中的積極作用得到充分發(fā)揮。

參考文獻：

[1] 趙斌，路曉雯，劉曼，等.燒結(jié)余熱發(fā)電系統(tǒng)的熱力學分析和系統(tǒng)優(yōu)化[J].

華北電力大學學報（自然科學版），2010，（3）.

[2] 李冬慶.燒結(jié)冷卻機余熱發(fā)電系統(tǒng)及其關(guān)鍵技術(shù)[J].燒結(jié)球團，2010，（6）.

[3] 陳瑾瑜，馬忠民.我國燒結(jié)余熱發(fā)電現(xiàn)狀及發(fā)展建議[J].冶金動力，2015，

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[4] 王毅，何張陳，顏學宏.燒結(jié)冷卻余熱發(fā)電系統(tǒng)的熱力學模型及主蒸汽 參數(shù)的優(yōu)化選擇[J].燒結(jié)球團，2011，（3）.