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1、马钢烧结带冷机余热发电系统丁毅，陈广言，史德明，刘长青，周劲军 （马鞍山钢铁股份有限公司，马鞍山 243000）摘要：马钢烧结带冷机余热发电系统是中国第一套利用烧结冷却机余热发电的系统。该项目已于2005 年 9 月完工，目前正处在试运行阶段。该项目成功投入运行，标志着马钢乃至中国钢铁行业在烧结余热利用方法迈上一个新的台阶，对推动行业节能工作有着重要的意义。马钢现有两台 300m2烧结机组，年产烧结矿约 700 万吨。调研表明，烧结机鼓风带式冷却机产生约 80 万 Nm3/h、395烟气（两台合计）。余热发电系统主要由四个部分组成：1.烟气回收输送系统；2.烟气锅炉系统，包括两台容量为 37.
2、4t/h 废气锅炉（每台 300m2烧结机配备一台废气锅炉）；3.凝汽式汽轮发电机系统，包括一台容量为 17.5MW 凝汽式汽轮发电机组；4.DCS 集散控制系统及辅助设施等。通过采用调整烧结工艺、改善密封性、调整料层厚度、热风循环等手段，目前，发电量及系统运行稳定性有了很大提高，日发电量已突破 30kWh。关键词： 烧结带冷机；余热；发电系统Generating System by Using Waste Heat of Sintering Cooler of MaSteelDING Yi，CHEN Guangyan，SHI Deming，LIU Changqing，ZHOU Jinjun
3、(Ma Steel Co.Ltd. , Maanshan 243000，China)Abstract: MaSteels generating system by using waste heat of sintering cooler is the Chinese first set of generation system by using waste heat of sinter. It has already been completed in September of 2005, at present is occupying the trial moving stage. Its
4、success in putting into operation, symbolized MaSteel and even the Chinese steel and iron profession has already stepped a new stair in using method of waste heat of sinter, and has important meaning in promoting the profession energy conservation work. MaSteel has two sets of 300m2 sintering machin
5、e, the annual output of sinter approximately is 7 million tons. Investigation and study indicated that, the sintering cooler produces approximately 800,000 Nm3/h,395 haze(two sets together) . Generating System is mainly made up of four parts: 1. Haze recycling expulsion system; 2.Waste heat boiler s
6、ystem, two sets, capacity is 37.4t/ h (each sintering machine provides a waste gas boiler); 3. Turbo generator system, one set, generator capacity is 17.5 MW; 4. Distributional Control System (DCS) and auxiliary equipment, etc. Through used the methods of adjusting craft of fritting, improving leak-
7、proof quality, adjust thickness of sinter layers, hot blast circulation, the power output and operation stability of generating system has improved a lot, the daily power output has broken through 300,000kWh.Key words: Sintering cooler; Waste heat; Generating System0 前言烧结矿是高炉炼铁的主要原料。烧结矿在生产及输送过程中，为保证
8、烧结矿质量及设备运行安全，需通过烧结机系统配备的鼓风带式冷却机从烧结矿料层底部鼓入冷风，对烧结矿进行强制冷却，而产生的大量具有较高热焓的烟气，经过烟囱直接外排。经计算，在烧结总能耗中冷却机废气带走显热约占 20281。如何有效回收利用这部分具有较高热焓的烟气余热，降低烧结工艺能耗，是国内钢铁行业中普遍存在并关注的一个课题。目前烧结冷却机余热回收技术主要有：采用废气循环方式（即废气循环烧结法）将废气返回到烧结料层，作为烧结助燃空气用；作为点火炉的助燃风或用于预热助燃空气，降低点火用煤气单耗和烧结用燃耗；通入二次混料机内预热混合料；通入点火炉前，用于预热混合料，提高入炉温度；通过余热锅炉产生蒸汽，
9、送入管网或发电等。马钢烧结带冷机余热发电系统是中国第一套利用烧结冷却机余热发电的系统。本项目旨在建立一套回收马钢 2 台 300 m2烧结机冷却机烟气余热进行蒸汽动力发电系统，将烟气余热转变为电能，最大限度地发挥余热利用效果。该项目成功投入运行，标志着马钢乃至中国钢铁行业在烧结余热利用方法迈上一个新的台阶，对推动行业节能工作有着重要的意义。1 项目实施过程1.1余热情况调研马钢现有两台 300 m2烧结机组，年产烧结矿约 700 万吨。通过烧结机鼓风带式冷却机产生的冷却废气，经每台烧结冷却机组配备的 6 座烟囱直接排入大气，为准确掌握废气品质情况，我们选择了 2烧结机，对其 3 座烟囱（0，1
10、，2）排出废气的温度、压力、流量、成分、含尘量等参数进行了现场测试，结果见表 1，表 2。表表 1：2烧结机烧结机 02烟囱废气温度、压力流量、含尘量测试结果汇总烟囱废气温度、压力流量、含尘量测试结果汇总烟囱号烟道温度/烟道静压/kPa工况下密度/ (kgm-3)工况下烟 气流速/(ms-1)工况流量/(m3h-1)标况流量/( m3h-1)0507-0.0870.45537.63106389375341375-0.0200.64216.105261952617602279-0.0100.71314.5616464590840表表 2：2烧结机废气成分及含尘量测试结果汇总烧结机废气成分及含尘量
11、测试结果汇总烟气组成 烟囱号CO2/%O2/%CO/ppm含尘浓度 /（mgNm-3）070.81微量21.0757.62微量20.81236.31.2废气设计参数的确定设计中采用热风循环方式，调研表明，当冷却介质（空气）初始温度为 50时，热交换后的介质初温比常温时的高 15，而当介质初温为 120时，介质初温比常温时的高 451。考虑到热风循环将提高废气温度，最终确定如下设计参数。表表 3：余热锅炉用带冷机废气设计参数：余热锅炉用带冷机废气设计参数废气温度/标况流量/( Nm3h-1)烟气品质含尘浓度 /（gNm-3）395800000以空气为主0.20.9备注每台烧结带冷机烟气量约为 4
12、00000 Nm3h-11.3热力系统的设计该系统主要由四个部分组成：1.烟气回收输送系统，每台烧结机配备一套；2.烟气锅炉系统，每台烧结机配备一套额定蒸发量为 37.4t/h 的余热锅炉（375、2.06Mpa） ；3.凝汽式汽轮发电机系统，两台余热锅炉配备一套额定功率为 17.5MW 的凝汽式汽轮发电机组；4.DCS 集散控制系统及辅助设施等。烟气系统流程如图 1：烧结带冷机烟罩出口的 360395废气从废气锅炉顶部进入废气锅炉（换热管束、过热器）进行热交换，废气温度降至 160后可直接排放，也可再由循环风机将部分废气(最大约 60)经烟道返回带冷机循环冷却烧结矿循环使用。每台废气锅炉配一
13、台引风机。经余热锅炉换热后的过热蒸汽推动汽轮发电机组发电。带冷 0烟囱带冷 1烟囱带冷 2烟囱余 热 锅 炉引 风 机烟囱循环风机除尘器排入大气图 1：烟气系统流程图作为国内第一个烧结机低温废气余热高效利用工程，在技术创新方面，烟气回收输送系统中设计了部分换热后烟气回送鼓风带式冷却机入口的烟气再循环利用系统，在额定负荷下将返回温度为160，流量约 60的热烟气入带冷机底部风箱，提高烟气温度约 30；废气锅炉采用卧式自然循环汽包炉，当入炉烟气参数为 395、40 万 Nm3/h 时，将产生 375、1.95Mpa、37.4t/h 的过热蒸汽，入炉废气的最大含尘量为 2g/Nm3；汽轮发电机组采用
14、多级、冲动、混压、凝汽式，当进汽参数为 370、1.8Mpa 、74.8t/h 时，发电功率为 17.5MW，为提高发电效率，在汽轮发电机系统中设计了低压蒸汽发电系统（闪蒸器） ，额定负荷下投用时，将增加发电功率约 6KW 等。由于国内目前在烧结废气余热利用发电领域技术尚属空白阶段，为保证该工程顺利实施和有效运行，本项目采用中日合作的方式进行。系统设计及工程施工由马钢组织实施完成，关键技术设备由日本引进。引进的主要内容包括：废气锅炉、汽轮发电机组、汽轮发电机控制系统及关键的阀门等。 1.4技术经济与社会环境效益分析1.4.1经济效益分析本项目建成后，年发电量约为 0.7 亿 kWh，经济效益为
15、 4000 万元以上，经济效益良好。1.4.2社会与环境效益分析从节约能源角度考虑，马钢两台 300 m2烧结机余热利用发电后可节约 3 万吨标煤/年。从环境保护角度考虑，节约 3 万吨标煤/年，意味着每年减少排放 CO2约 8 万吨，SO2约 300 吨。1.4.3现场环境显著改善从现场环境角度考虑，该项目没有实施前，烧结矿鼓风冷却后，大量含铁粉尘通过烟气直接排入大气，即造成现场环境污染，又浪费了资源。项目实施后，由于烟气实现了闭路循环，含铁粉尘通过余热锅炉的集灰系统闭路收集，返回烧结系统实现了循环利用，大大改善了现场环境，还实现回收含铁粉尘 10 吨/月。2 系统的运行与完善2.1调试过程
16、中出现的主要问题该项目已于 2005 年 9 月完工，目前正处在试运行阶段。在调试初期以及运行过程主要出现以下问题：2.1.1烧结机生产稳定性差、设备故障率高以及检修非计划性，造成机组运行起伏性较大。2.1.2烟气温度及流量偏低，没有达到设计额定发电量。2.1.3由于我公司余热发电设施是国内首家直接利用烧结余热发电装置，没有可借鉴的实际成功经验，我们在烟气(蒸汽)系统保温、烟气流向与循环风机选择以及除尘设备设置等方面都存在缺陷，限制风温的进一步提升。2.1.4烧结原、燃料变化以及烧结终点温度控制对烟气温度影响较大，实际运行最大出力超17.5MW，最小出力有时在 5MW 以下。2.2改进措施2.2.1提高烧结系统生产的稳定性我们主要从烧结原料供应的稳定性、入炉原料的均匀性、生产调度的稳定性、设备运行的稳定性等方面展开攻关，降低工艺参数波动及非正常停机对烟气品质的影响，保证烧结矿热源的稳定性。2.2.2改进烟气回收输送系统通过现场测试调研，
