安钢烧结环冷机余热回收发电技术_图文

1、冶金能源安钢烧结环冷机余热回收发电技术刘三军 苏 震 张卫亮 霍玉英(安阳钢铁股份有限公司摘要介绍安钢烧结环冷机余热回收发电装置的工艺流程、试运行结果及存在的问题。提 出在目前锅炉一汽轮机发电工艺成熟的情况下,如何在操作简单、运行稳定和自动化程度高 的要求下实现中低温余热最大量的吸收转化,尽可能多的产生发电效益。关键词烧结余热环冷机发电Waste heat recovery power generation technology of sintering central cooler in Anyang SteelLiu Sanjun Su Zhen Zhang Weiliang HuoYuy

2、ing(Anyang Iron and Steel Stock Co.,Ltd.Abstract The process,test results and problems of the waste heat recovery power generation device in Anyang Steel were introduced.It proposed that under the mature power generation technology of cur.-rent boilersteam turbine,how to achieve a large number of ab

3、sorption into the most under the re-quirement of simple operation,stable running and hiSh degree of automation。a8muchas possible to have emergence of power generation efficiency.Keywords sinterlng waste heat central cooler power generation在钢铁生产过程中,烧结工序的能耗约占总 能耗的10%,位居第二。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

4、废气的 显热形式排入大气。目前国内外钢铁企业烧结工 序对中低温余热利用大部分停留于热风烧结及产 生低品位蒸汽或热水利用,也有不少的企业根本 没有采用任何余热回收技术,直接排放不仅造成 二次能源浪费,而且严重污染环境。从能源利用 的有效性和经济性角度,利用烧结冷却系统的中 低温废气通过余热锅炉将低品位的热能转化为高 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,也是未来中低温余热利用的发展 方向。收稿日期:20090706刘三军(1974一 ,工程师;455004河南省安阳市。 1工艺流程赤热的烧结矿石从烧结机进入环冷机时的温 度高达50070

5、0。并形成一定厚度的填充层。 填充层一边向前移动,一边被从下部鼓入的空气 逐次冷却,当冷却至130150cc时,排出环冷 机向高炉输送。与烧结矿石进行热交换的空气, 通过在环冷机上方设置的多个排气烟囱排出。 烧结余热回收发电与焦化干法熄焦发电原理 相似。利用新增加的循环风机替代烧结环冷机的 l、2号环冷风机,循环风机出口风通过在烧结 环冷机中与热烧结矿直接换热,从而冷却烧结矿 并被加热到280380后,分别通过切换挡板 门及沉降室后引入到余热锅炉(当余热锅炉故 障时切换挡板风门可切换到排空。被加热的烟 气在进入余热炉之前先在沉降室简单除尘(除 尘效率50%,再分别通过余热锅炉换热后温度VoL2

6、8No.6 Nov.2009冶金能源ENERGY FOR METALLURGICAL INDUs陬Y 41降为150左右,然后再通过循环风机,经切换 挡板门及环冷机入口电动风门后进入环冷机。此 余热回收发电工艺由烟气系统、热力系统、水系 统、电气系统和热控自动化系统等组成,工艺流 程如图1所示。挡板门图l 安钢烧结余热发电工艺流程 2烟气余热情况针对烧结环冷机烟气余热资源,安钢对烧结 环冷机烟气参数进行了测试。经测试掌握了烧结 环冷机烟气参数。在烧结矿产量为400t/h的工 况下,烟气参数如表1。3主要技术特点3.1采用余热锅炉高低温烟气独立进气系统 锅炉采用双通道烟气进气系统,高温烟气经 部

7、分高压受热面换热,低温烟气经部分低压受热 面换热,高温烟气烟温降至与低温烟气相当后, 两股烟气混合再与其余的受热面换热,充分利用 烟气的不同品质,实现烟气热能的梯级利用。环 冷风机前端的高温烟气首先与高压过热器换热降表1环冷机烟气测试参数温后,再与环冷风机中部的低温烟气混合,从而 可产生更高温度品质的过热蒸汽,充分利用了烟 气的不同品质,实现真正的能源梯级高效利用。 采用此种模式进气,余热锅炉可有效地提高余热 利用率,提高发电功率,且避免了现普遍的混合 进气模式,将高低温烟气混合进气使过热蒸汽温 度降低的缺陷。3.2采用双压带自身除氧余热锅炉一汽轮机系统 双压带自身除氧余热锅炉一汽轮机系统可以

8、 更大程度吸收低温烟气余热。余热锅炉高压蒸汽 迸入汽轮机高压段做功,低压蒸汽从汽机低压段 人口进入汽轮机做功,由于蒸汽压力的梯级作 用,特别是低压蒸汽系统采用过热蒸汽,发电效 率较目前的闪蒸饱和蒸汽发电系统高,能量回收 效率更高,是目前世界先进能源利用技术发展方 向。此技术已广泛应用于CCPP(煤气燃气一蒸 汽联合循环发电和IGCC(煤气化燃气一蒸汽 联合循环发电等高效发电技术产品上。 3.3采用烟气全量循环的方式通过循环风机,将锅炉尾气循环送入环冷机 冷却矿料,进一步提高了锅炉的进口烟温以及锅 炉的过热蒸汽的温度,从而使能量的品质得到了 显著改善。在同样烟气流量下,产生更多、温度 更高的过热

9、蒸汽,最大程度的实现了能量循环利 用的目的。另一方面,由于循环风机使环冷机出 口形成一定程度的负压,从而使环冷机外泄烟气 量减少近20%,从而增加了进锅炉的烟气量, 能量聚集效用提高近20%。3.4汽轮机采用滑参数运行模式可在烧结生产主工艺调整造成锅炉蒸汽参数 变化时,仍可稳定运行发电,有效提高了余热电 厂的可用率和总发电量。4试运行情况安钢有三条烧结生产线,规格分别为195、 360和400m2。195m2烧结机配套的烧结矿冷却42冶 金能源ENERGY FOR METALLURGICAL INDUSTRY机是带冷机,360和400m2烧结机全部配套环冷 机,每台烧结环冷机配套5台相同容量的

10、风机。 360m2烧结环冷机由一个直径44m的圆形轨道组 成,轨道上布置72个运料台车,74min旋转一 周;400m2烧结环冷机直径为48m,轨道上布置 76台运料台车,78min旋转一周。工程利用烧结 厂360和400m2烧结机环冷机生产线,配置两台 循环风机、两套双温双压余热锅炉、一套低温补 汽凝汽式汽轮发电机组以及配套的循环冷却水、 电气、仪表和控制系统等,将2803800C中低 温废气通过余热锅炉回收而产生的过热蒸汽,用 于汽轮发电机组发电。设计参数为:处理中低温 废气2×800000m3/h,单台双压余热锅炉分别产 生47h高压蒸汽(2.0MPa,355和19t/h 低压

11、蒸汽(0.49MPa,220,余热利用率达到 60%。安钢烧结环冷机余热发电项目于2007年11月7日正式开工,经建设单位、总包单位、施工 单位及监理单位的共同努力,于2008年9月22日汽轮机冲转成功,并带负荷运行,工程基本结 束。400m2烧结环冷机对应的2号锅炉带负荷最 高为llMW,360m2烧结环冷机对应的l号锅炉 带负荷最高为10MW。但是,受国内外经济危机 的影响,因压产不能满负荷造成168h试验至今没 有正常进行。于2009年3月测定了烧结负荷与 发电负荷之间的关系,具体数据见表2和表3。表2烧结负荷(平均值与烟气温度(平均值项目人锅炉烟气温度/ 高压蒸汽 低压蒸汽 发电负荷

12、I段 段 压力/MPa 温度/ 流量/t“。1压力/MPa 温度/ 流量/th一1MWh5问题与改进如何最大限度地利用出烧结环冷机的低温烟 气,不让其流失或因冷空气进入而降低烟温,是 环冷机余热回收工程的关键。故在实施过程中, 投资500多万对环冷机关键部位进行了密封改 造,具体措施如下:(1环冷机轴密封处漏风严重。改进措施:调整密封间隙保证密封板下平面平齐,空隙处用 扁钢补焊进行密封,加挡板,更换新型密封橡胶 片。(2原设计为螺栓连接,因为圆弧运动, 长期运行中变形及振动松动引起台车内、外侧栏 板与三角梁连接处漏风严重。改进措施:台车内 侧加焊交错二道迷宫密封垫板。(3环冷机端部密封,原设计

13、支撑辊配置 及润滑为中温工作区域,耐温200,现利用原 环冷机罩子的支架,用3mm的钢板及角钢现场。 制作密封烟罩,下部加装落灰平台及落灰斗和放 灰阀,密封烟罩外加160nlm的保温和波形外护 板。(4环冷机下部密封更换内、外侧新型密 封橡胶片。(5环冷机上部密封体现场调整平整,焊 牢,增加内外挡渣板,更换新型密封橡胶片。 实践证明密封措施是正确的,400m2烧结环 冷机密封改造后,满负荷生产时可使2号锅炉烟 温达到420,单炉单机发电负荷可达到12MW; 而360m2烧结环冷机由于先天安装质量问题, 环形轨道变形,密封效果较400m2烧结环冷机V乩28No.6 Nov.2009冶金能源ENE

14、RGY FOR METAI上URGICAL INDUSTRY 43差,1号锅炉烟温要低50左右。烧结配料变化,烧结机设备故障、非计划性 检修及高炉生产不顺等,都可造成烧结生产系统 的不稳定,因而造成发电机组运行起伏较大。改 进措施:围绕提高烧结系统生产的稳定性,加强 生产调度,强化设备维护,提升设备作业率。6结语安钢烧结环冷机余热发电项目的建成投产。 成功实现了钢铁烧结工序中低温余热烟气的分级 回收和梯级利用,余热利用率达到60%。可有 效降低烧结工序能耗6kgee/t,为安钢降本增效 做出了贡献。目前,国内烧结冷却机已有余热利 用系统绝大部分应用于热风烧结及产生低容量低 品位蒸汽或热水等,余

15、热发电很少。通过该项目 的投产,经过实践运行,经验摸索和消化吸收, 逐步实现余热回收和烧结生产地完美结合,必将 带动整个钢铁工业烧结余热利用领域的技术进 步。万编辑(上接第35页表2、表3。与传统耐热滑块面压相比较,新型耐热滑块的面压是传统耐热滑块面压的60%。根据推钢炉的工作状态,为提高耐热滑块与水梁之间连接的结构强度,保证整个滑道的使用寿命,耐热滑块与水梁采用焊接形式。新型滑块于2007年9月份开始安装。表2耐热滑块各段材质及几何尺寸 表3新型孔洞式滑块的面压(尺寸为200×100×120,材质为C0503应用效果4结论(1使用效果推钢式加热炉投产后(最高炉温1250

16、12700C,产量100t/h与步迸式加热炉协同为 轧机供坯,生产节奏完全满足生产需求,使用一 年多,被加热钢坯无黑印及划伤,被加热坯料质 量与步进炉相同。(2使用寿命使用一年后,人炉观察工作后的耐热滑块, 仍然保持原有的几何形状,实测其高度磨损量极 小(小于2ram,按照这种状态推算,使用寿命 可达3年以上。(1孔洞式耐热滑块能够彻底解决推钢式 加热炉的黑印问题。(2孔洞式滑块外形尺寸的选择十分重要, 直接关系到使用效果。(3耐热滑块须根据炉温分布状况选择不 同的材质,效果明显,使用寿命大幅度提高。 (4使用新型孔洞式耐热滑块推钢炉,其 钢坯加热质量与步迸炉相同,为厚板厂加热炉的 配置提供了

17、技术保证。 .赵艳编辑 安钢烧结环冷机余热回收发电技术作者:刘三军 , 苏震 , 张卫亮 , 霍玉英 , Liu Sanjun, Su Zhen, Zhang Weiliang, HuoYuying作者单位:安阳钢铁股份有限公司刊名:冶金能源 英文刊名:ENERGY FOR METALLURGICAL INDUSTRY年,卷(期:2009,28(6被引用次数:0次相似文献(5条1.期刊论文 赵斌 . 张尉然 . 路晓雯 . 李娜 . 张玉柱 烧结余热集成回收与梯级利用发电技术研究 -烧结球团 2009,34(4烧结余热回收是节约能源、加强二次能源回收利用的有效途径之一.本文根据烧结工序余热特点

18、和余热品位分析,提出了环冷机废气余热与烧结机尾 中温烟气余热集成回收,环冷机余热三段回收梯级利用发电的优化用能方案,并介绍了为开发该技术进行的基础研究,包括热源参数调控、发电系统火用分 析和蒸汽参数优化、以及气体循环与动力循环协同等几个方面.2.会议论文 赵斌 . 张尉然 . 张玉柱 . 王卫华 . 幺瑶 发电型环冷机气固换热实验系统设计 2009运用相似原理,针对唐钢北区190m2环冷机,设计了发电型烧结环冷机气固换热实验系统。该系统可以在热态条件下进行环冷机的传热性能试验,获 得烧结矿参数对环冷机换热性能的影响规律,同时可以获得发电型环冷机不同工况下的换热特性。实验系统获得的结果可为发电型环冷机的开发设计提 供理论支撑。3.会议论文 杨治中 武钢烧结余热发电展望 2008本文对武钢烧结余热发电技术进行了介绍。武钢(集团公司烧结厂拥有3台435m2大型烧结机,与其相配套的环冷机的进料高温段,热废气温度达 350-400,流量达52000-54000Nm3/h。武钢(集团公司已与中钢设备公司合作,拟采用