济钢烧结余热发电生产现状.pdf

第32卷 第5期 2010年10月 山东冶金 Shandong Metallurgy Vol.32 No.5 October 2010 铁矿石原料在烧结工序高温烧结过程和冷却过 程中产生大量的烟气和热废气， 据统计， 烧结工序中 50左右的热能被烟气和冷却机废气带走， 回收利 用这两部分热量对烧结工序节能降耗至关重要。目 前， 这类热废气余热利用主要有两种方式 一是动能 利用， 将热废气热能转化为电能或机械能； 二是直接 显热利用， 用余热来预热、 干燥、 供热等 ［1］。 济钢320 m2烧结机于2005年9月24日竣工投 产， 设计年产烧结矿340万t。为回收利用烧结冷却 机热废气， 2006年5月20日开工建设320烧结余热 发电工程， 2007年3月27日工程投产， 设计发电能 力8 200 kW， 年发电量65 600 MW h。 1济钢烧结余热发电系统 济钢320 m2烧结机余热发电系统由烟气回收系 统、 锅炉系统和汽轮机组3部分组成， 废气回收与利 用系统流程见图1。 废气回收系统 1烟囱 2烟囱 3烟囱 4烟囱 5烟囱 主风管 蒸汽发生系统 引风机 循环风机 烟囱 余热锅炉 汽轮机 循环系统 排空 排空 排空 排空 图1烧结余热废气回收与利用系统流程 1.1烟气回收系统 烧结原料经配料、 混匀， 经过320 m2烧结机烧 结， 固结成块后， 经带冷机鼓风冷却。冷却过程中产 生大量的高温含尘烟气， 经1～5烟囱排出， 排烟温 度沿带冷机运行方向依次降低。烧结余热发电主要 是利用带冷机1和2烟囱的高温烟气加热余热锅 炉， 每小时产生36.4 t、 2.06 MPa的过热蒸汽和10.4 t、 0.39 MPa的饱和蒸汽 （设计额定蒸汽量） ， 推动补 汽凝汽式汽轮机带动发电机发电。为了尽可能多地 将高温烟气引入锅炉， 在烧结余热发电工程实施前 对带冷机的1、 2烟囱进行了改造， 加大1烟囱、 缩小 2烟囱。烧结带冷机热废气属于中低品位的热源， 回收烟气温度300～400 ℃。 1.2锅炉系统 为充分利用中低品位的烧结余热热源， 济钢 320烧结余热发电系统配置了1台双压余热锅炉， 型 号Q390/400-36.4 （10.4） -2.06 （0.39） /375 （141.1） ， 采 用双压、 强制循环方式， 可生产过热蒸汽和饱和蒸 汽。在中压蒸发器下部和省煤器上部布置一组低压 蒸发器， 生产低压饱和蒸汽。过热蒸汽作为主蒸汽 进入汽轮机发电， 低压饱和蒸汽一部分作为补汽进 入汽轮机， 另一部分供除氧器除氧， 可提高烧结余热 的回收利用率。在余热发电工程中， 烟气循环系统 采用部分循环模式 （如图1所示） ， 将经过余热锅炉 换热后温度相对较高的废气抽回冷却风池， 即利用 锅炉废气 （161 ℃） 代替常温空气作为冷却介质冷却 烧结矿， 以提升余热资源品位， 提高余热利用率。双 压余热锅炉工艺设计参数见表1。 摘要 介绍了济钢320 m2烧结机余热发电的基本情况和生产现状。通过稳定烧结过程、 合理地控制烧结BRP、 加强对设 备的巡检力度和工序间的联系、 强化台车密封处理等措施， 解决了蒸汽参数不稳定、 烧结机短时间停机、 烟气回收系统漏风 等问题， 济钢320烧结余热发电系统年节能量为2.27万t标煤。 关键词 烧结； 余热发电； 烟气回收 中中图分类号号 TM617文献标识码 A文章编号 1004-4620 （2010） 05-0047-03 收稿日期 2010-01-18 作者简介 贾勇， 男， 1978年生， 2002年毕业于东北大学冶金工程专 业。现为济钢技术中心工程师， 从事炼铁工艺技术工作。 济钢烧结余热发电生产现状 贾勇， 胡攀 （济钢集团有限公司 技术中心， 山东 济南 250101） 􀥂􀥂􀥂􀥂􀥂􀥂􀥂􀥂􀥂􀧂 􀥂􀧂 􀥂􀥂􀥂􀥂􀥂􀥂􀥂􀥂􀥂􀧂 􀥂􀧂 节能减排节能减排 表1双压余热锅炉工艺设计参数 入口烟气 温度/℃ 400 流量/ （km3 h-1） 390 过热蒸汽 温度/℃ 37510 压力/MPa 2.06 饱和蒸汽 产量/ （t h-1） 36.4 压力/MPa 0.39 产量/ （t h-1） 10.4 排烟温度/℃ 1615 给水温度/℃ 105 烟气阻力/Pa 1 060 1.3汽轮机系统 根据济钢烧结带冷机余热的热源品位， 汽轮机 系统配置了 1 台型号 NZ9-2.0/ （0.4） QFW-10-2A/ 10.5 kV的补汽凝汽式汽轮发电机组， 该机组具有可 低参数、 大流量启动的滑参数运行特点， 进入汽轮机 的主蒸汽压力可低至0.8～1.0 MPa进行启动。在汽 轮机第4级处， 饱和蒸汽与主蒸汽混合， 经5～10级 47 山东冶金2010年10月第32卷 膨胀做功后排入凝汽器凝结成水， 使得余热锅炉产 生的蒸汽得到充分利用， 有利于发电量的提高。 2济钢烧结余热发电生产现状 济钢320 m2烧结机余热发电系统投产后， 通过 加强工艺流程管理、 保持工序间信息通畅及时和实 施标准化操作， 系统逐步稳定顺行。实际运行情况 表明， 该余热发电系统在运行正常的情况下， 能向 320烧结机提供35～40的生产用电量， 2009年余 热发电量占烧结总电耗的38.11。 2007～2009年济钢320烧结机的工艺参数及烧 结矿性能指标情况见表2。 表22007～2009年济钢320烧结机工艺参数及烧结矿性能指标 年份 2007 2008 2009 产量/ 万t 353.3 360.9 354.7 作业率/ 97.98 98.19 98.35 利用系数/ （t m-2 h-1） 1.35 1.33 1.34 电耗/ （kW h t-1） 38.39 40.99 43.37 固体燃耗/ （kg t-1） 50.46 53.71 56.78 余热发电量/ 万kW h 2 668 5 457 5 862 吨矿余热发电量/ kW h 7.55 15.12 16.53 TFe/ 56.05 56.35 55.12 FeO/ 7.77 8.45 8.9 转鼓/ 79.99 79.51 76.89 RDI/ 78.58 76.83 74.35 R （CaO/SiO2） 2.25 2.09 1.86 2008年济钢320烧结余热发电投运9个月后， 系统生产稳定， 余热发电量稳步上升， 吨矿余热发电 量由2008年1月份的13.83 kW h上升到2009年12 月份的 16.42 kWh。2008 年吨矿余热发电量为 15.12 kW h， 2009年达到了16.53 kW h。2009年余 热发电入网量4 843 kW h， 按0.55元/ （kW h） 计算， 发电入网创效2 654万元。 3余热发电过程中出现的问题 ［2］ 3.1蒸汽参数不稳定 济钢320烧结机余热发电工程选用的汽轮机正 常运行时蒸汽温度为370 ℃， 其中最低为360 ℃， 最 高为390 ℃。投产初期， 由于烧结过程波动和余热 发电操作经验缺乏， 蒸汽温度经常低于300 ℃， 远远 达不到汽轮机的要求， 从而导致机组频繁停机。因 烧结机余热锅炉蒸发量少， 特别是低压蒸汽偏离设 计值较远， 不能达到额定蒸发量 （36.410.4） t/h， 无 法带满负荷， 导致机组发电量偏低。 锅炉蒸汽温度低的直接原因是锅炉入口烟气温 度低。其原因是 1） 烧结矿严重过烧或欠烧。过烧 时， 烧结矿在烧结机尾部就已经开始冷却过程； 欠烧 时， 烧结混合料中的碳未能得到充分燃烧， 产生热量 少。烧结矿携带的热量减少， 导致烟气温度降低。 2） 锅炉引风量和带冷机鼓风量不匹配。穿过带冷机 热矿层的高温废气是锅炉的有效热源， 但是由于带 冷机和烟罩密封不严， 当锅炉引风量大于废气回收 段的带冷机鼓风量时， 会有大量冷风漏入， 导致进入 锅炉的烟气温度急剧下降。 解决方法 稳定烧结过程， 严禁过烧和欠烧， 尤 其不能过烧， 重点加强对一、 二混加水的控制； 通过 SPSS （烧结过程智能控制系统） 合理地控制烧结过 程的BRP点， 使该点维持在58～62 m之间。实际运 行中出现烟气温度下降时， 可通过关小引风机的风 门来控制烟气温度， 也可将济钢第三炼钢厂和中厚 板厂富余余热蒸汽补充320 m2烧结机余热发电， 来 提高蒸汽负荷和发电量。 3.2烧结机短时间停机 因原料供给、 烧结生产操作和设备等因素影响， 烧结机常常被迫停机。10 min以上的停机都会造成 冷却机废气温度大幅降低， 迫使发电机组解列， 导致 发电机组长时间停机， 影响余热机组的运行和发电 量。频繁的开、 停机对汽轮机转子和气缸的损耗非 常大， 严重影响汽轮机的使用寿命。 为提高烧结和余热发电系统作业率， 采取以下 措施 1） 加强对设备的巡检力度， 完善日常设备维护 和检修制度， 对重点工序和设备进行重点监控和监 控报警， 及时发现故障并处理， 降低设备故障率。2） 对关键岗位人员进行培训， 加强岗位操作， 特别是中 控和看火等关键岗位。3） 加强工序间的联系， 强化 沟通， 实现信息共享， 特别是原料、 烧结和发电工序 间应及时沟通， 减少不必要的停机以及对意外故障 的处理。从表2可知， 2007～2009年烧结工序作业 率逐年提高， 操作水平的提高， 保证了余热发电系统 的稳定顺行。 3.3烟气回收系统漏风 烟气回收系统漏风是导致余热回收效率低和烟 气温度低的主要原因。烟气罩和带冷机台车之间存 在间隙， 在烟罩下部压力与外界常温空气压力不一 致时就会漏风。漏风有两种情况， 一是热烟气漏出 系统 （烟罩内为正压） ， 二是常温空气顺着间隙进入 烟罩 （烟罩内的压力小于外界压力） 。常温空气漏入 的危害更大。生产中通过定期对烧结机漏风点进行 排查跟踪， 加强台车密封处理以减少漏风率。烧结 机正常运行时带冷机烟罩下部尽量保持微正压， 同 时减小烟罩与台车边缘的间距， 采用软密封。 3.4循环水泵及汽轮机匹配问题 济钢320烧结余热发电配置了3台循环水泵， 夏 季用2备1， 冬季用1备2。投产初期， 3台水泵经常 48 出现抽不上水的情况。检查发现主要问题是吸水井 水位低。通过监测水井水位， 对低水位进行预警， 避 免了水位过低影响水泵正常工作。汽轮机对进汽参 数有严格的要求， 太高或太低都不能进入汽轮机。 在设计过程中汽轮机的选型应该与废气温度相匹 配， 尽量选择进汽参数低， 且允许波动范围大的汽轮 机， 从而保证投运后汽轮机的安全运行。 4烧结余热发电经济效益 建设烧结余热发电系统， 一方面有利于提高钢 铁企业自供电能力， 既节能减排又具有经济效益； 另 一方面承担了社会责任， 能收得良好的社会效益和 环境效益， 符合国家产业政策和企业发展的根本需 要。目前我国有多套烧结余热发电系统投运或正在 建造， 如马钢、 济钢、 武钢、 鞍钢等 ［3］。 济钢320烧结余热发电系统投资7 000余万元， 自2007年3月底投产并网发电以来， 截至2009年12 月底累计发电13 987万kWh， 上网供电11 230.28 万kW h， 发电利润按0.41元/ （kW h） 计算， 实现发 电收入7 693万元， 发电效益5 735万元， 预计3 a可 收回项目投资。 根据 节能技术改造项目节能确定原则和方法 推荐的折标煤系数， 2008年全国平均供电标煤耗为 349 g/ （kW h） ［4］。济钢320烧结余热发电系统投产 以来节能总量为 4.88 万 t 标煤。按工程 6 500 万 kW h的设计年发电能力计算， 年节能量为2.27万t 标煤。 5结语 烧结余热回收发电将钢铁企业外排废气热能转 化为电能， 有效降低烧结工序能耗、 减少高温气体排 放， 是实现低碳发展的有效措施。在我国能源电力 供应日益紧张的现状下， 钢铁行业必须实现能源转 化和再资源化功能， 节能减排刻不容缓。烧结余热 回收对烧结工艺的生产和发展至关重要， 济钢通过 应用烧结余热回收发电技术， 取得了良好的经济效 益和社会效益。 参考文献 ［1］ 闫为群， 栾颖.烧结余热回收利用途径探讨 ［J］ .河南冶金， 2007 （3） 23-24. ［2］ 张瑞堂， 傅国水， 李真明， 等.济钢320 m2烧结机余热发电投产 实践 ［J］ .烧结球团， 2007， 32 （5） 47-50. ［3］ 刘树梅， 董旭东， 王淑燕.我国钢铁企业发展循环经济的实践 与探索 ［J］ .冶金经济与管理， 2009 （3） 13-16. ［4］ 陆萍.烧结低温烟气余热发电技术应用分析 ［J］ .现代冶金， 2009 （1） 30-32. Production Status of Sintering Waste Heat Power Generation in Jinan Steel JIA Yong, HU Pan （The Technology Center of Jinan Iron and Steel Group Corporation, Jinan 250101, China） AbstractAbstract This article introduced the general ination and production status about sintering waste heat power generation in Jinan Steel’ s 320 m2sintering machine. Based on taking some technical measures, such as stabilizing sintering process, controlling sintering ERP in reason, strengthening equipment inspection and the relation of processes and seal of sintering pallets, solved the problem of parameters ever changing, reduced the fault stopping time and decreased air leakage in off-gas recovery system. It made energy consumption decreased by 22 700 t standard coal unit every year. Key wordsKey words sinter; waste heat power generation; off-gas recovery （上接第44页） 量控制不准确， 加热炉不能在最合适 的流量下运行， 为此， 建立定期吹扫取样管制度， 以 保证流量检测正常。加热炉的空燃比对燃烧有很大 影响， 通常要根据现场煤气的热值进行调整， 但是现 场的热值仪经常出现故障， 导致加热炉的空燃比不 合适， 增加了煤气单耗， 为此， 聘请供货厂商专家进 行培训并形成预案， 热值仪故障率降低了20。 项目改进后， 整体能力值由改进前的0.91提高 到了1.41， 过程能力大幅提高。2009年吨卷煤气消 耗降到58.67 m3， 较计划指标67.52 m3降低8.85 m3， 年创效益1 000万元以上。 Practice of Reducing Gas Unit Consumption of Heating Furnace MA Wang-wei, HOU Wei-jun, CHEN Biao, CAO Pei-jing, WAN Chun-jie （Jinan Iron and Steel Co., Ltd., Jinan 250101, China） AbstractAbstract Through C gas unit consumption; C Failure Mode and Effect Analysis; furnace condition 􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣 济钢烧结余热发电生产现状贾勇等2010年第5期 49