燒結余熱的基本特點及對燒結余熱發電的影響

沈宏偉

摘 要：介紹了燒結余熱的基本特點，討論了這些基本特點對燒結余熱發電的影響，并就燒結余熱發電設計、運行過程中的可能出現的問題給出了解決建議。

關鍵詞：燒結；余熱回收；發電；特點

一、燒結余熱的基本特點

燒結礦冷卻過程產生的高溫廢氣是燒結余熱發電的主要熱源，這一熱源具有如下基本特點。

1.1 燒結余熱熱源品質整體較低，低溫部分所占比例大

隨著燒結礦冷卻過程的進行，帶冷機煙囪排出的廢氣溫度逐漸降低，煙氣溫度從450℃逐漸降低到150℃以下。高溫部分溫度在300～450℃之間，根據我們的測量結果，這部分廢氣占整個廢氣量的30%～40%；低于300℃的廢氣量占所有冷卻廢氣量的60%以上。整體來講燒結余熱屬于中低品質熱源，且低品質所占比例較大。燒結礦冷卻過程中廢氣溫度分布

1.2 廢氣溫度波動大

燒結生產中，隨著燒結礦在燒結機上的燒成情況不同，其冷卻過程中產生的廢氣溫度也不同。燒結礦欠燒時，冷卻過程中產生的廢氣溫度高；過燒時，冷卻過程產生的廢氣溫度低。以濟鋼第二燒結廠320m2燒結機為例，余熱回收段廢氣溫度最高能達到520℃，最低時只有280℃。

1.3 熱源的連續性難以保證

熱源的連續性是對余熱進行有效回收的必要條件。燒結余熱主要來自熱燒結礦所攜帶的物理顯熱，只有當煙氣回收段連續不斷的有燒結礦通過時，燒結余熱才能成為一種連續的熱源。若燒結礦物流中斷，整個余熱回收系統的熱源也就中斷了。在燒結生產中由于設備運行的不穩定性，短時間的停機很難避免，燒結礦物流的中斷是經常出現的情況，所以燒結余熱熱源的連續性難以保證。

二、燒結余熱發電對高溫廢氣熱源的要求

2.1 對熱源做出要求的原因

關于燒結余熱發電方面，發電機機組包括余熱鍋爐、汽輪機以及發電機等，其對廢棄熱源提出一定的要求，即廢氣不但要有足夠的數量和可供回收利用的品質，還有要求其溫度具有一定的穩定性。如果熱源溫度過高，會加快余熱鍋爐的老化進程，降低其適用年限，甚至有可能給汽輪機的正常運行帶來一定的安全隱患；如果熱源的溫度過低，就很難維持蒸汽溫度，同樣還會對汽輪機的安全運行帶來威脅，當溫度降低到汽輪機所要求的最低限度時，就會造成機組停機。

2.2 對溫度的具體要求

在運用燒結余熱進行發電時，應該首要處理煙氣溫度大范圍波動的特點。通常而言，發電機組的汽輪機所應允的蒸汽溫度波動幅度保持在規定溫度的15℃左右，煙氣溫度的波動幅度最好處在不要超過設計溫度數值的30℃。一旦出現溫度波動幅度過大的狀況，就應該分析研究其處理措施。

三、燒結余熱發電設計和運行中應解決的問題

3.1 燒結余熱發電機組的裝機容量

燒結余熱發電機組的裝機容量是設計過程中需要解決的基本問題。裝機容量主要取決于廢氣流量和溫度，廢氣的溫度較易獲得，但是煙氣流量較難測得。在設計中，裝機容量可以根據燒結機的生產能力來估算，根據理論計算和實際生產經驗，筆者認為：裝機容量按照噸礦15～1815kW比較合適（此處所指燒結礦包含返礦，即所有進入鼓風冷卻的燒結礦）。

3.2 汽輪機的型號要與熱源的品質相匹配

汽輪機是整個余熱發電機組的核心設備，其運行情況直接關系到機組工作的穩定性。汽輪機對進汽參數有著嚴格的要求，太高或太低都不能進入汽輪機。當蒸汽溫度過高時還可以通過噴減溫水來降低蒸汽溫度，蒸汽溫度過低則沒有有效的解決措施。因此，余熱發電機組中蒸汽參數不能滿足汽輪機要求的情況，絕大多數是蒸汽溫度太低。

3.3 煙氣回收系統應設計煙氣溫度調節機構

如前所述，燒結余熱具有溫度波動大的特點，其波動范圍遠遠超出了機組正常運行時的要求。適當選擇進汽參數低的汽輪機，在一定程度上解決了煙氣溫度低對余熱發電的影響。為解決煙氣溫度過高，可以在煙氣回收系統中設計溫度調節機構，吸引回收段以后的低溫煙氣來降低鍋爐入口的煙氣溫度。

3.4 煙氣回收系統的密封

煙氣回收系統漏風會大大降低余熱回收效率。密封效果的好壞直接關系到煙氣溫度的高低和余熱回收效率的高低，因此，在燒結余熱發電設計和運行過程中要高度重視煙氣回收系統的密封，盡可能地減少系統漏風。

3.5 煙氣循環系統

為提高煙氣溫度和余熱回收效率，在燒結余熱發電設計中，一般都采用煙氣循環技術。即把鍋爐排出的煙氣（溫度100℃以上）通過一臺風機增壓后，代替原來常溫的空氣來冷卻燒結礦，從而提高煙氣溫度和余熱回收效率。

3.5.1 煙氣部分循環

煙氣部分循環即把鍋爐尾部排出煙氣的一部分通過循環風機增壓，鼓入冷卻機下部，代替常溫空氣冷卻燒結礦，另一部分則通過煙囪排入大氣。這種循環方式其優點是可以通過調整循環風的風量，來控制煙氣的溫度，確保鍋爐入口煙氣溫度不至太高；缺點是在無除塵設備的情況下，外排的煙氣可能達不到排放標準；而若增加除塵設備，又將大大增加煙氣系統的阻力，進而增加引風機的負荷，其建設成本和運行成本都將增加。

3.5.2 煙氣閉式循環

煙氣閉式循環方式是將鍋爐排煙全部通過循環風機增壓，鼓入冷卻機下部來冷卻燒結礦，其優點是熱量得到了充分利用，余熱回收效率高；由于采用閉式循環，煙氣不外排，可以免去系統中的除塵設備，降低煙氣系統的阻力。因此，其建設成本和運行成本都較部分循環方式低。

3.6 燒結過程要穩定

如前所述，燒結過程的波動會導致冷卻過程中煙氣溫度的大幅度波動，進而引起蒸汽溫度的波動，影響機組的安全運行，甚至導致停運。為確保燒結余熱發電機組的穩定運行，應該從根本上穩定燒結過程，保證燒結終點在合適的位置。實際生產過程中，我們建議終點控制采用BRP（Burn2RisingPosition）控制方式，這種控制方式與BTP控制方式相比，可以提前判斷終點位置，有助于及時做出調整，確保燒結過程穩定，從而保證燒結余熱發電系統的穩定運行。

3.7 燒結機必須具有較高的作業率

如前所述，燒結礦物流的中斷將導致燒結余熱熱源的中斷，進而威脅燒結余熱發電系統的安全運行。為確保熱源的連續性，必須保證燒結礦物流的連續性，即盡量減少燒結機的設備停機，確保較高的作業率。

結束語

燒結余熱具有熱源品質低、廢氣溫度波動大和連續性較差幾個基本特點，給回收余熱進行發電帶來了一定的難度，但是通過優化系統設計和加強運行管理可以有效地克服這些問題，從而保證燒結余熱發電系統的穩定運行。

參考文獻

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