石横特钢烧结余热发电项目投产实践

山东石横特钢集团有限公司发电车间，山东肥城271612

摘要 本文介绍了石横特钢烧结余热发项目生产情况，以及出现的问题和解决方法，对烧结余热发电系统的设计、建设和运行中可能出现的问题给出了建议。

关键词 烧结环冷机；烟气回收；余热发电

中图分类号TF7 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2012）61-0147-02

在钢铁生产过程中，烧结工序的能耗约占总能耗的10%，仅次于炼铁工序。环冷机排出的烟气带走的热量，其热能大约为烧结矿烧成系统热耗量的35%，充分利用这部分热量以显著降低烧结工序的能耗。

山东石横特钢集团有限公司（以下简称石横特钢）两台126m2烧结机设计年产烧结矿130万t。烧结环冷机以前的热量回收利用仅仅是在烟气高温段安装一台小的余热锅炉，生产少量低压蒸汽，作为烧结工艺补充用，其余热量随烟气直接排入大气中。为发展循环经济，提高烧结余热回收，石横特钢投资进行烧结余热发电项目建设，设计为补汽式汽轮发电机组，并于2010年11月21日通过72小时试运行，系统运行逐渐趋于稳定，日发电量达到12万kW・h。

1 石横特钢烧结余热发电系统概况

石横特钢烧结余热发电系统由烟气回收系统、锅炉系统和汽轮机发电组三部分。为两台双压余热锅炉和一台汽轮发电机组，一台锅炉配原烧结机，另一台锅炉配新烧结机。

1.1 锅炉烟气回收系统

烧结余热发电烟气系统充分考虑热能的回收利用，利用烧结环冷机1#段和2#段高温部分的废热气进行余热发电。对环冷机料层上部活动烟罩进行密封处理，提高了可利用的烟气量及温度，热风采用再循环方案。

循环风机将烧结环冷机1#段、2#段高温部分的废烟气引出，混合后进入双压余热锅炉。循环风机将排气和从风机入口吸收的冷风加压后送入1#段、2#段进口风箱，形成烟气再循环。调节增加1#段风机的风门开度，使后段增加部分风量，即可满足烧结矿料出口温度不高于120℃的要求。回收的低温烟气温度在300℃~450℃，根据烧结运行情况，2#烧结机的矿温有时可达到500℃。

1.2 锅炉系统

两台126m2烧结环冷机各设计一台双压立式无补燃自然循环锅炉，锅炉低压汽包兼具除氧器功能。来自汽轮机的凝结水经锅炉尾部凝水加热器加热后，进入低压汽包上进行除氧。炉内的水被循环烟气加热产生320℃的中压蒸汽和165℃的低压蒸汽，中压蒸汽作为主蒸汽进入汽轮发电机组发电，低压蒸汽则送入厂区蒸汽管网。锅炉出口烟气温度在140℃左右，混合循环风机入口的冷风后进入烧结环冷机，代替常温空气作为冷却介质冷却烧结矿，提高了余热利用率。

1.3 汽轮机系统

汽轮机发电机采用补汽、纯凝式汽轮发电机组，两台余热锅炉共用一台发电机组，设计发电能力6 900kW，装机容量为8 000kW。结合烧结环冷机短时间停机情况，汽轮机补汽设计有低压补汽和中压补汽。低压补汽为非采暖季节，回收利用厂区低压蒸汽管网富裕的蒸汽补充至汽轮机进行发电。中压补汽是来自燃气锅炉生产的蒸汽，作为稳定的补充汽源长期供给汽轮机组，以最大化的提高机组的发电量。

2 石横特钢余热发电生产现状

石横特钢烧结余热发电系统投产后，特别是2011年3月份汽轮机低压补汽投入运行后，通过加强工艺、设备操作管理，及时沟通、协调，系统逐步趋于稳定运行。

烧结余热发电运行七个月后，系统生产情况稳定，1#烧结机吨矿发电量由2011年1月份11.3kW・h上升到6月份12.2kW・h，2#烧结机6月份吨矿余热发电量达到了13.6kW・h。实际运行情况表明，该余热发电系统除去自用电外，每天能向公司提供8.5万kW・h的电量。

3 余热发电投产后出现的问题

3.1 锅炉蒸汽参数不稳定

石横特钢烧结余热发电工程选用的汽轮机主蒸汽温度为300℃，投产初期，由于烧结矿温波动和余热锅炉操作经验缺乏，蒸汽温度经常低于280℃，尤其是1#烧结机，只能依靠补充中压蒸汽提高汽轮机进汽温度。进入6月份，2#烧结矿的温度一直偏高，锅炉入口温度经常高于400℃，蒸汽温度高于340℃，锅炉产汽量超过15t/h。

锅炉入口烟气温度低是影响锅炉蒸汽参数的主要因素，经分析发现，导致锅炉入口烟气温度低的原因主要原因有两个：烟气回收系统漏风、烧结矿严重过烧和欠烧[1]。烟气回收系统漏风主要指2#烧结机，因设备运行时间长，环冷机烟罩和台车间隙变大，密封材料易磨损脱落，烧结机未到检修周期，密封基本上已全部脱落。烧结矿严重过烧时，在烧结机尾部烧结矿冷却过程就已经开始了；严重欠烧时，烧结混合料中的碳未完全燃烧，所产生的热量少，烧结矿携带的热量少，导致锅炉入口烟气温度低。

采取的措施：1）为减少漏风，正常运行时，保持环冷机烟罩下部微正压状态，减小烟罩与台车边缘的间隙，加强对台车的密封处理以减小漏风量；2）稳定烧结生产过程，严禁过烧和欠烧情况发生。

锅炉入口烟气温度偏高的情况，调节方法有以下几种：1）调节风机入口吸冷风门的开度，降低环冷机入口延期温度；2）增加循环风机的风量，调节烟气进口阀门的开度，提高余热锅炉的产汽量；3）当锅炉达到满负荷运行时，如果烧结矿温仍居高不下，启动烧结1#高温段冷风机，调节环冷机烟气放散阀开度，适当降低进入锅的烟气温度，避免过热器超温。

3.2 烧结短时间停机

烧结短时间停机在烧结产生中属于正常情况，这种停机对烧结影响不大，但是10min以上的停机就会造成因烧结矿温低而导致余热锅炉蒸汽解列，影响汽轮机组的发电量。由于两台余热锅炉距离汽轮机组较远，管线长，锅炉蒸汽解列后，就会在管道中形成凝水，使管道降温，从而延长了蒸汽并网时间。

烧结停机后的主要操作是以维持炉膛和烟道的温度为目标，逐渐降低循环风机电机频率，关小风机入口吸冷风阀门，调整烟气入口阀门的开度，开启环冷机烟囱放散阀防止烧结矿过烧。

3.3 汽轮机真空突然下降问题

石横特钢烧结余热发电机组自投运以来，多次出现真空突然下降的情况，最严重的一次是真空下降到-50kPa。分析原因有两种：1）非采暖季节，汽轮机补充来自厂区低压蒸汽管网的饱和蒸汽，由于低压管网的蒸汽来自厂区各生产线上，汽源较多，管路复杂，部分管线疏水不畅，蒸汽易发生带水情况。低压蒸汽经过汽水分离器分离出水分后，补至汽轮机补汽口。如果蒸汽带水严重，分离出的水未全部排入凝汽器和疏水膨胀箱，随蒸汽进入汽轮机，引起第四级及后面七级叶片带水，蒸汽通流面积减小，而使真空突然下降。蒸汽带水少或者不带水，定期开启的汽水分离器疏水阀会因存水少漏入空气，使真空下降；2）凝汽器补水直接来自除盐水供水管道，水量不均匀，在凝汽器补水期间，没有确认除盐水供水系统供水的情况下，因管道中无水或阀门盘根漏水而使系统吸入空气，导致真空下降。

为降低系统漏入空气的情况发生，采取以下措施：1）加强监控画面中各参数的变化情况；2）操作前做好各岗位之间的沟通确认工作，提高操作水平，保证系统稳定运行。

3.4 锅炉风道容易沉积矿尘

余热锅炉循环风量较大，一般在15万m3/h以上，大量风夹杂着烧结矿的细小矿尘，逐渐沉积在循环风道各烟道底部。一段时间后，锅炉底部的卸灰量逐渐增多，尤其是环冷机入口段低位风道，沉积的矿尘可堵塞1/3以上管道，不仅增加了循环风机的耗电量，对风道的安全运行也存在隐患。

针对这个问题，逐步对循环风道进行了改进，在环冷机入口风道、锅炉入口和出口风道水平段增加人孔和卸灰管，检修时人工清理风道内部，经过一段时间运行，情况较之前有较大改善，消除了隐患。

4 能源回收利用情况

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[2]，另一方面在钢铁企业日益激烈的市场竞争中降低生产成本、实现节能降耗发挥积极作用。

石横特钢烧结余热发电机组投资7 000万元，自2010年11月21日并网发电以来，截止2011年6月底累计发电4 400万kW・h，实现发电收入2 160万元，预计五年可收回投资项目。

5 结论

石横特钢烧结余热发电项目投产运行，取得了良好的效果。回收利用烧结环冷机废热气余热和钢厂低压饱和蒸汽用于发电，实现企业资源优化配置，降低企业能耗和生产成本，增加企业的经济效益和市场竞争能力。

参考文献

[1]贾勇，胡攀.济钢烧结余热发电生产现状[J].山东冶金，2010,32(5)：47-49.

[2]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].冶金与管理，2009(3)：13-16.