烧结机提高余热发电的实践

烧结机提高余热发电的实践（技术案例）针对承钢 2#烧结机环冷废气余热发电项目投入运行后发电生产不稳定、发电量较低的问题，通过改造环冷密封设备缺陷、稳定工艺操作、提高有效作业率、控制烧结终点等措施，大幅度提高了 2#烧结机的余热发电量和烧结技术经济指标。引言在钢铁生产过程中，烧结工序的能耗约占总能耗的 10%，在烧结工序总能耗中，有近50%的热能以烧结机烟气和冷却机废气的显热形式排出。从能源利用的有效性和经济性角度分析，利用烧结冷却系统的中低温废气，通过余热锅炉将低热值的热能转化为高级能源电能，实现变废为宝的能源再利用，是促进我国钢铁企业实现节能减排、发展循环经济的有效途径。2011 年 4 月 12 日承钢 2#烧结机环冷废气余热发电项目正式投入使用，不仅解决了烧结废气直接排入大气中对空气的污染，同时也减少了温室气体的排放，实现了资源的再利用，降低了烧结工序能耗和生产成本。但是由于种种原因，余热发电生产极其不稳定，发电量偏低。2012 年 612 月日平均发电量为 94710kWh，通过一系列改造与调整，余热发电量有较大提升，2013 年 16 月日平均发电量达到 124935kWh。1、 2#烧结机余热发电工艺2#烧结机环冷余热发电工艺流程如图 1 所示。2#烧结机有效烧结面积为 360m2，采用抽风负压烧结，分为南北 2 个烟道，共 22 个风箱;正常情况下烧结终点控制在 21#风箱，终点温度在 300 以上。环冷余热发电利用 360m2 烧结生产线环冷机 1#、2#风机风室和 3#风机第一个风室范围内的高温烟气，配备双压余热锅炉。环冷机排出的烟气进入余热锅炉回收热量，余热锅炉排出 140150烟气再由循环风机送入环冷机冷却矿料，可以大幅度提高余热锅炉的能量回收效率，减少烟气中的矿尘直接排入空气带来的环境污染;热风冷却烧结矿可减少高温矿料的急冷破碎现象，提高烧结矿料的品质。烧结环冷机的烟囱排气温度达到 300450后，余热锅炉侧的挡板门打开，烟囱排空的挡板门关闭，引入余热锅炉。1 区段烟气在进入余热锅炉之前先经重力除尘，再进入余热锅炉换热。环冷 1、2 区段被加热的烟气分别进入余热锅炉换热，温度降至 145左右，然后通过循环风机回送入环冷机。余热锅炉产生的蒸汽通过发电设备转化为电能，并入国家电网。2、存在问题承钢 2#烧结机 2012 年 612 月份的烧结生产和余热发电数据如表 1 所示。由表 1 可知，2012 年 612 月发电量较低，日平均发电量为 94710kWh。分析认为，主要原因是环冷机密封效果差，烧结机有效作业率低，烧结终点提前烧结废气温度低。2.1 环冷机密封效果差2#烧结冷却机为环式，使用的动静密封为废旧皮带自行制作。由于尺寸偏差较大，经常磨损或者刮卡破损。有时由于烧结矿温度较高，由废旧皮带制作的密封就会自燃。利用检修更换新的密封之后，使用不到一个月就所剩无几，导致环冷漏风比较严重。由表 1 可知，余热发电集气密封罩一段温度平均只有 284.57。2.2 烧结机有效作业率较低因高炉生产顺行情况及烧结机自身生产操作和设备等原因，烧结机停机频繁。只要停产在 10min 以上的停机都会造成废气大幅度降温，造成余热发电的不连续性。2#烧结机 2012 年 612 月设备停机情况如表 2 所示，烧结机频繁发生非计划超长时间停机，影响了环冷机余热发电的连续性。2.3 烧结终点提前为了保证烧结矿质量，正常生产时工艺要求将终点稍向前控制。2012 年 612 月份终点温度平均为 327.43，导致环冷机余热发电集气密封罩一段温度较低，大量热量没有进入余热发电系统，降低了发电量。3、解决方案3.1 改造环冷动静密封更换新型静密封，调整动静密封间隙，保证环形静密封板平面平齐。静密封板内侧加立挡板，在密封板之间的较大空隙处用扁钢补焊。更换新型环冷动密封，将原来的皮带密封胶条更换为柔磁性密封。这种新型密封使用寿命长，可以大大降低环冷机漏风率，提高烧结矿冷却效果，减少余热回收热量损失。更换环冷余热集气罩鱼鳞片密封为柔磁性密封，解决环冷机运行时刮掉鱼鳞片问题，降低废气外溢热量损失。加强岗位工对环冷设备的巡检，完善日常维护及检修制度。对磁性密封易发故障处进行重点监控，实现早发现早治理，杜绝发生密封板卡阻造成的故障停机。3.2 稳定工艺操作(1)稳定配料下料量，重点监控配料系统中每台电子皮带秤的波动。对于超出波动范围的要及时进行校正处理，避免料量不稳造成的烧结工艺参数的波动。混料:单个铁料斗波动范围为3%，全部混料波动范围为4%。返矿:单个返矿斗波动范围为2%，全部返矿波动范围为3%。熔剂:单个熔剂斗波动范围为0.15% ，全部熔剂波动范围为0.2%。除尘灰:除尘灰波动范围为0.15% 。固体燃料:固体燃料单个斗波动范围为0.15% ，全部固体燃料波动范围为0.2%。(2)采用混合料预热技术，将混合料温度提高到 65以上，可以减轻烧结过程中过湿层的影响，有利于提高垂直烧结速度、烧结料层厚度或机速，从而提高烧结机利用系数和烧结矿产量，保证环冷余热回收废气温度的同时减少烧结机燃料消耗。试验表明，混合料温度每提高 10 ，烧结机利用系数可提高 5%，烧结固体燃料消耗减少 0.7kg/t。(3)加强对烧结终点控制，保证废气温度。采用“低碳厚铺”烧结操作法，控制原始料层在 710mm 左右，改善混料的自动蓄热能力。通过调整布料压料程度、调整主抽风机和主机 20#、21#风箱风门开度，将烧结终点控制在 21#风箱，终点温度控制在 300410。(4)加强对烧结混合料水分、温度、配碳量、碱度、FeO 含量的标准化控制，稳定烧结过程和烧结矿质量。实际操作中尽量避免大幅度提、降烧结总管负压，促进烧结终点的稳定，使铺到各环冷台车上的烧结矿温度趋于均匀。3.3 环冷机台车合理布料(1)在环冷机受料斗的中部增加缓料平台，下部增加导料板，减少台车布料偏析。(2)控制烧结机、环冷机运行速度差值在 0.30.4m/min 范围内，环冷台车布料厚度控制在 14001600mm。同时根据余热发电实际工况，调整 1#3#环冷鼓风机开启台次和风门开度，保证冷却风通过料层流量，满足生产需要。4、改进效果通过以上改进，2013 年 1 月份以后， 2#烧结机余热发电量比 2012 年 612 月份稳定，发电量大幅度提升，如表 3 所示。由表 3 可以看出，经过以上改进措施，2#烧结机的烧结矿产量、利用系数、有效作业率、环冷机余热发