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宝钢三烧结环冷机余热锅炉热工效率研究测试

马洛文¹，何志军²

(1．宝山钢铁股份有限公司，上海 201900；2．辽宁科技大学材料与冶金学院，辽宁 鞍山 114051)

摘 要：对宝钢三烧结环冷机余热锅炉生产数据进行了测试与收集，在此基础上进行了热平衡计算，得出三烧结环冷机余热锅炉热效率为52．70％。进而就影响余热锅炉热效率的因素进行了分析并提出了相应的改进措施。

关 键 词：环冷机；余热锅炉；热平衡；热效率

1 前言

烧结工序中，烧结矿的温度在550～850℃之间，物理热大约为22kgce／t，占烧结矿热耗的1／3以上，其中大部分在冷却过程中转化为冷却废气显热，环冷机废气温度在100～400℃之间，属于中低温废气。烧结机烟气和冷却机废气的显热约占烧结工序总能耗的50％^[1-3]。烧结余热锅炉通过抽出环冷机第1段(300～400℃)和第2段(250～300℃)的冷却热废气，进行热交换后，将大部分热量传给锅炉，用于加热水产生蒸汽，排出气体温度降至165℃左右。为了充分利用热能，再将这部分热废气送回环冷机鼓风风口，以提高风机出口温度，从而提高余热锅炉的热效率，实现余热锅炉到烧结机之间的烟气再循环^[4,5]。

宝钢股份直属炼铁厂三号烧结机环冷余热锅炉投产以来，收入热量波动较大，造成环冷机高温段余热利用率较低。本文通过对三号烧结机环冷余热锅炉进行热平衡测试，调查余热锅炉的热工制度和控制参数，分析其运行效率及影响锅炉热效率的各种因素，为改进锅炉的运行操作提供了技术依据。

2 热工效率测试与分析

2．1 测试基准

测试与计算采用国际标准单位，热量计算时温度以0℃为基准，物料平衡与热平衡均以吨烧结矿为基准计算单位。测定过程中原燃料配比基本不变，设备运转正常，生产稳定。热平衡测试范围包括烧结机本体和抽风系统。热平衡分析以现场测试数据为主，主控室监测数据为辅。测试和计算参照以下标准：GB／T18021—2000设备及管道绝热层表面热损失现场测定表面温度法；GB／T2588—2000设备热效率计算通则；GB／T2587—1981热设备能量平衡通则。

2．2 基础数据测试

三号烧结机余热锅炉的主要参数列于表1，其运行测试数据见表2。

2．3 余热锅炉热效率计算结果及分析

三号机余热锅炉热平衡计算结果见表3。

由表3可知，三号机余热锅炉热收入项中，废气带入的热量占92％以上，给水带入热量和减温器注水带入热量相差不大；热支出项中，蒸汽和废气带走的热量之和占94．5％以上，排污带走热量和表面散热损失相差不大。由此可以认为，影响三号机余热锅炉热效率的因素主要有以下几方面：

(1)烧结指标与操作参数的影响

主要影响因素有：烧结机台时产量、BTP位置、环冷机入口处烧结矿温度等。在相同生产条件下，台时产量高并保证烧结料层烧透的情况下，BTP位置向机尾移动，会增加环冷机单位面积热容量，同时提高环冷机入口处的烧结矿温度，在环冷机冷却风量不变的情况下，则使冷却废气温度升高，从而提高了余热锅炉入口废气温度，使余热锅炉热效率提高。

(2)排烟温度的影响

由于纯低温余热进口温度相对较低，故余热锅炉的排烟温度对余热利用效率影响十分明显。通常，排烟温度每降低5℃，可增加余热利用效率约1％，比常规锅炉的影响要大得多。因此，应尽量降低排烟温度，以获得最大的余热利用效率。

热平衡分析表明，进入锅炉内废气的流速越高，单位时间内换热器中发生的热交换时间越短，则余热系统的热效率越低。因此，要提高锅炉的热效率，可采取适当降低余热锅炉入口废气流速，提高入口废气温度等措施，即根据环冷机入口烧结矿的温度选择合适的冷却风速与冷却风量，一般可控制冷却风量为700~800m³／t烧结矿，同时可对环冷机内的热矿采取二道冷却方式，从而提高余热系统入口废气温度。

(3)除尘器除尘效率和清灰的影响

在入口废气温度和流量一定的情况下，热量的吸收主要与热管受热面积、传热效率有关。由于受热面积基本不变，因此热管上的积灰对锅炉热效率影响较大。对此，可采取措施保证除尘器的除尘效率，使除尘过程中细粒粉尘大部分被脱除，以减少热管积灰；另一方面，应及时清除热管表面附着的粉尘，使传热系数增大。通常，热管清灰后锅炉的热效率会提高5％～8％，而排烟温度会降低十几度。

(4)余热锅炉漏风率的影响

余热锅炉系统漏风将直接导致热量浪费。从废气入口部位到风机前，系统内部处于负压状态，如果存在漏风情况，大量冷空气进入系统中，会导致系统中废气平均温度降低，影响传热效率，进而影响锅炉的热效率。而系统内部也可能出现爆管等现象，使大量蒸汽进入废气中，导致废气量增加，出现正压状态，进而使热气散失到环境中，导致系统内热量减少，影响蒸汽产量。测试期间发现，余热系统漏风有以下几方面：部分炉墙破损造成锅炉本体漏风；锅炉护板开焊和腐蚀造成炉墙护板漏风；一些入孔门及检查孔密封不严；烟道膨胀节等部位腐蚀出现漏风；过热器和省煤器的炉墙处漏入冷空气。对这些部位进行风速检测发现，漏风部位的最高风速达到18．5m／s，平均风速在15m／s以上，说明漏风情况比较严重。对此，可采取相应措施，如提高检修质量，检修中拆除的炉墙、入孔口等部位检修后必须恢复原状，炉墙掉砖及倒塌裂缝应及时修补或更换，腐蚀开焊的护板及时修补等，有效降低余热锅炉系统漏风，提高其热效率。

3 结论

1)经测试，宝钢三烧结环冷机余热锅炉正平衡法热效率为52．70％，反平衡法热效率为53．13％，测试及计算结果符合锅炉热平衡计算要求。测试表明，废气带入的热量占锅炉热收入的92％以上，占主导地位。

2)锅炉入口废气温度对蒸汽温度有一定影响，入口废气温度越高，蒸汽温度也相应升高。废气温度每升高10℃，给水流量可相应增加2～3t／h，同时较高的废气温度有利于锅炉内部的热交换，可提高余热锅炉的换热效率。

3)对环冷机上的高温烧结矿实行梯度冷却，合理分配冷却风量，适当加大高温段的冷却风量，相应减小低温区的冷却风量，能有效提高余热回收效率。

参 考 文 献：

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[2]   闰为群，栾颖．烧结余热回收利用途径探讨[J]．河南冶金，2007，15(3)：23—24．

[3]   陈永国，郭森魁，王华．钢铁企业烧结厂余热资源的回收利用[J]．能源研究与利用，2001(5)：43—45．

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[5]   王兆鹏，胡晓民．烧结余热回收发电现状及发展趋势[J]．烧结球团，2008(1)：31—34．