文献综述 一 烧结带冷机余热锅炉的设计研究的意义 1 当前能源概况 我国面临的能源紧缺的严峻形势，节能工作得到了各级政府的高度重视能源环保是制约钢铁水泥等高耗能工业发展的最大瓶颈，节能 降耗已经成为这些高耗能企业新的追求目标 [1] 。 随着我国烧结机的大型化 , 烧结矿在冷却过程中产生的高温废气也越来越多 , 如何有效的回收这部分热量已经引起了人们的高度重视 [2] 。 能源资源是人类社会生存和经济发展的重要基础条件之一，推进节能减排是确保经济又好又快地发展建设资源节约型和环境友好型社会的现实需要国家在十一五期间提出了节能减排的具体目标和要求并将其作为可持续发展的一项长远发展战略和基本国策，指出了只有坚持节约发展清洁发展和安全发展，才能实现经济又好又快发展 [3] 。 我国是以烧结矿为高炉炉料的主要国家之一[4] 。 2 烧结带冷机余热利用的必要性与可行性 烧结带冷机废气热量占烧结过程热耗约35%，如果将这部分热量加以有效利用，对节能降耗意义重大。 安钢烧结厂利用带冷高温废气做为点火助燃风提高点火温度已取得一定成效，借鉴安钢的成功经验，通过对一铁厂现状进行现场实际考察与测试，带冷一级轴流风机前废气温度在250～350℃之间，理论计算，通过风机送至烧结点火器，助燃风温度可达100～140℃，可提高点火温度30℃以上 [5] 。 二 余热锅炉的概况 1 概述 （1）余热锅炉是将工业生产过程中产生的余热转化成为蒸汽并为生产过程提供热能、动力，或通过热电站汽轮发电机组转化为电能。它能够收余热，高效利用和节约能源，对于企业实现节能减排具有重要的作用 [6] 。 （2）加热蒸汽发生器采用策略式热管作为传热元件,解决了传统的列管式废热锅炉金属耗量多,体积庞大, 且阻力降高, 易出现露点腐蚀等缺点, 是替代传统废热锅炉的理想产品,而且造价远远低于普通余热锅炉. [7] 。 （3）烧结矿的冷却方式主要有鼓风冷却抽风冷却和机上冷却等几种方式 [14]。利用烧结带冷机余热发电 , 是一种节能方式转变的大胆尝试 。 马钢烧结余热发电项目是国内第一座烧结余热发电系统 。该项目的建成 ,对企业而言 ,有效地降低了马钢烧结工序能耗 ,为企业降本增效做出了贡献[15]。 2 余热锅炉蒸汽系统特性 煅烧余热锅炉由回转窑煅烧石油焦产生的余热烟气进行加热，其最大的特点是需要满足回转窑工艺生产需求，燃烧( 即锅炉接受的热量) 不受锅炉控制，锅炉进口烟气温度及烟气量受石油焦料量石油焦挥发含量煅烧带位置/温度风机负压旁通闸板开度等诸多因素影响，加上烟气余热利用系统增加了导热油加热后，导热油风机负压的变化也会对锅炉进口烟气温度及流量产生影响 [8] 。 3 余热锅炉特点 与常规的工业锅炉相比，余热锅炉（除采用废弃物作为燃料的）都没有燃烧装置，因此，其载热介质种类和来源多种多样，从而导致余热锅炉受热面的布置和材料的选择与常见的工业锅炉有很大的不同余热锅炉多半是分散装置在工艺过程的各部位中因此，它的安全可靠性以及稳定持久性要求甚高此外，工艺废气是高温高压的有时气体还有爆炸性，这就要求余热锅炉有高度的严密性，要经受得住高温热应力高温腐蚀和高温气体入口突然冷却冲击 特别是余热锅炉入口处，为解决其高温热应力，往往有很多结构上的变化而成为各种余热锅炉的特点[9]。 4 当今对余热锅炉的要求 （1）效率与蒸汽出力 因为整个电厂的热平衡是由主机厂( 燃机和汽轮机供应商) 来保证的，所以主机厂会对余热锅炉制造厂提出最优化的要求 （2）负荷变化和循环运行 目前越来越多的电厂由基荷模式向调峰模式转换，余热锅炉趋向于每天启停，频繁响应和快速启动是余热锅炉设计的标准要求 设计基础通常考虑的是每月一次冷启动，每周一次温启动，每天一次热启动，即在25年寿命期内300次冷启动，1300次温启动，9000次热启动。 （3）蒸汽的温度和控制 目前余热锅炉一般均设置高压级间减温器和中0 7压级间减温器，可以将运行中的蒸汽温度控制在 / －5℃的范围内 级间减温器位于两级过热器( 再热器) 之间，对于末级过热器( 再热器) 具有较好的保护作用[10]。 三 余热锅炉低温腐蚀分析防护措施 1 腐蚀分析 凝结在金属受热面上的硫酸，不仅使金属发生腐蚀还会粘附烟气中的飞灰，并产生 一系列复杂物理一化学反应。形成腐蚀物逐渐使金属受热面积灰变硬，同时烟气温度的下降腐蚀加剧，形成恶性循环，最终产生腐蚀裂纹，损坏设备。排烟温度降低会导致尾部受热面低温腐蚀现象加剧 而露点则是低温腐蚀的一个关键指标，对其进行分析有助于找到克服低温腐蚀，实现降低排烟温度的新举措[11]。 2 防护措施 由于影响低温的腐蚀因素有：金属壁温(烟气温度高于酸露点2 0℃一30℃，提高金属壁温防止低温腐蚀，此时低温段壁温高于水露25℃左右；灰分的作用可以吸收冷凝的酸，且热阻大，提高壁温，实验表明灰分的作用可使炭钢的腐蚀速率从2 mm a降到0.2 mm a；金属的成份、烟气中的氧含量和硫；酸沉积速率的影响因素，包括壁面温度，烟气中的硫酸浓度，烟气速率，烟气温度、湿度[12]。 3 防止措施 第一，定期进行露点检测，及时调整排烟温度，避免露点腐蚀； 第二，采用耐腐蚀材料做受热面； 第三，认真做好锅炉设备的运行、停炉保养； 第四，改善余热锅炉的清灰方法避免因金属氧化物粘结而加大 SO2向 SO3的转化，定期对炉管束的烟灰等进行吹扫； 第五，减少锅炉尾部的漏风； 第六，在后烟箱烟囱座上面加装一个环形泄水槽，将烟囱流下来的冷凝水提前引流排出不使之流入后烟箱[13]。 四 烧结余热锅炉运行优化措施探究 （一）启炉的优化措施 烧结厂的余热锅炉停炉以及启动过程一直都是具有不稳定性过程，由于烧结余热锅炉自身工况变化就很复杂，其工况变化存在着各种各样的矛盾，比如说：烧结余热锅炉在运行过程中各个部位的温度以及压力都在产生着时刻性的变化，其压力的变化也很大，烧结余热锅炉受热面自身内部工质流动具有可靠性，烧结余热锅炉启停的时间长短以及启停的费用等等问题都能被归纳成为经济性以及安全性这两个主要的问题。 （二）停炉的优化措施 烧结余热锅炉停炉的过程与烧结余热锅炉启炉的过程是相反而行的，想要停炉，要求我们要逐渐将烧结余热锅炉入口的烟气阀门减小，循环的风机转速也要慢慢降低，在停炉的过程中，我要注意以下几点：我们要等到换冷鼓风机进行启动以后再将循环风机转速很好的降低，这样能够切实防止环冷机冷却不足现象的出现；我们要将烟气放散阀及时的打开，这样我们能够有效防止环冷机烟罩里面的正压过大现象出现；在烧结余热锅炉的循环风机达到最小转速之前，要求我们必须要将液力偶合器前置泵很好的启动，这样能够有效防止烧瓦情况的出现；在循环风机停运以后，我们要将烧结余热锅炉入口的烟气阀门关闭，以便保证烧结余热锅炉能够实现保压和保温，将循环风机的入口阀门关闭，能够有效防止烧结余热锅炉热烟气所引起的循环风机主轴因为受热不均匀而产生弯曲现象[16,24] 。 （三）现有余热锅炉主要存在以下问题 ( 1) 余热锅炉排烟温度高, 烟气余热未被充分利用, 锅炉产汽量小。 ( 2) 产汽压力低, 不能远距离输送。 ( 3) 由于原工艺方案不合理, 导致给水预热器严重爆管 ( 4) 由于带冷机负荷不稳定, 导致蒸发器段烟气入口温度短时间内超过 5 00 e , 从 而使蒸发 ( 5) 热效率随着使用时间的延长而减少, 表现在蒸汽量上为产汽量的减少。器段部分热管出现爆管漏水现象[18,27] 。 五 烧结带冷余热工艺原理 余热锅炉的工作原；余热锅炉是利用各种工业过程中的废气、废料或废液中的余热及其可燃物质燃烧后产生的热量，把水加热到一定温度工质的锅炉，高温烟气先进入炉膛，再进入前烟箱的余热回收装置，接着进入烟火管，最后进入后烟箱烟道内的余热回收装置，高温烟气变成低温烟气后排出[26]。 六 节能降耗，技术经济与社会环境效益分析 利用烧结环冷机烟气余热发电 部分代替来自电网的以化石燃料为能源的供电量 从而起到减少温室气体排放效果降低烧结工序能耗 促进资源节约 降低产品单位价格 使企业更具竞争优势有利于企业可持续发展目标的实现 减少由常规火电厂带来的ＳＯ２ ＣＯ２ 粉尘之类的大气污染物 有助于改善当地的能源结构 提高能源安全。 节能措施充分利用烧结环冷机余热生产电力和蒸汽节约能源辅机选型优选技术先进效率高 经济适用和安全可靠的产品电器设备选用优质低耗节能产品照明设备选用节能型灯具和高效光源选用质量好的阀门及管线部件杜绝泄露减少工质和热源损失保温设计采用经济厚度设计法从材料选择和减少热损失进行比较做到投资省热耗低综合效益好各系统装有能源计量表对工艺参数和设备运行状况采用计算机监控 使热电装置持续处于高效工况区稳定运行[19,22]。 经济效益分析直接发电效益 本项目建成后, 年发电量约为17亿k Wh , 经济效益为4000万元以上。间接节能效益 : 余热发电项目投运, 带动烧结生产操作水平和设备维护水平全面提升 。 设备作业率大幅提升, 产量显著提高, 生产更趋稳定, 固体燃耗同比降低 2 k g/ t , 不考虑增产因素, 仅计算固体燃耗一项, 年节约燃耗112万吨, 价600万,经济效益良好 。 2 社会与环境效益分析 从节约能源角度考虑，马钢两台 300m2烧结机余热利用发电后每年可节3万t ce 。从环境保护角度考虑, 节约3万t ce/ a,意味着每年少排放CO2约8万吨, SO2约300吨[23] 。 3 提高烧结余热发电的措施[17,25] 针对余热发电不尽理想的情况 , 我们对实际运行中各大系统的运行情况进行了分析 。发现 ,三大系统中余热锅炉的性能非常稳定 , 想要提高发电能力 , 主要应从废气回收系统和烟气8 烧 结 球 团循环系统两方面改进入手 。因此 , 针对上述烧结带冷烟气余热回收系统在实际运行中存在的问题 ,结合国内外低温余热回收的经验 , 我们提出一些改进的设想 , 并部分实施了改造 , 具体如下 。 1 废气回收系统管路改进 2 改善带冷机台车密封 ,降低漏风率 3 改进现有的循环系统 ,实现烟气的全循环 4 继续优化烧结生产操作新模式 参考文献 [1] 陈通. 烧结余热节能技术的应用及效果[J]. 冶金动力, 2012 (6): 53-56. 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