浅谈余热梅钢5号烧结机余热锅炉生产实践站
最后更新时间：2024-04-13
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论文导读：
摘要：本文介绍了梅钢5号烧结机余热锅炉的设备参数和工艺流程。回顾了针对提高余热蒸汽产量这一课题而开展的一系列实践活动，总结了提高余热产汽量的一些措施及取得的一些成果。
关键词：余热锅炉 烧结 冷却 蒸汽
1 概述
烧结工序能耗约占钢铁生产总能耗的10%，仅次于炼铁，是钢铁生产的第二耗能大户。实现烧结节能，对降低烧结生产成本和工序能耗有着重要的意义。
烧结过程中可供利用的余热约占钢铁厂总热耗的12%，其中烧结矿余热占8%，烧结废气余热占4%，而冷却机废气和烧结烟气的显热约占烧结过程全部热支出的50%，若能将这些气体的余热加以利用，无疑是烧结节能的重要途径和发展趋势。
梅钢现有2台450m2烧结机，其中4号烧结机原抽风面积为400m2，2012年对其进行了横向扩容改造。2台烧结机均采用鼓风冷却工艺，环冷机冷却面积为400m2，匹配5台冷却风机，每台风机的风量为5520000m3/h，2台烧结机投产时就配备了相应的余热锅炉设备，主要回收环冷机入口处的高温废气，平均每小时能生产40t左右的中压蒸汽，输送到能源中心的蒸汽管网。
2 余热锅炉设计参数
余热锅炉仅回收环冷机24个风箱中前6个风箱的高温废气，生产
从整个余热锅炉的工艺流程来看，可以分成余热烟气循环系统和锅炉汽水循环系统。
3.1 余热烟气循环系统。该系统主要由环冷机、除尘器、锅炉、循环风机等组成。工作原理如下：环冷机1～6#风箱的高温余热烟气经过除尘器进入锅炉，余热烟气在锅炉中由上而下，依次经过过热器、高压蒸发器、水预热器、低压蒸发器，完成热交换后的低温废气通过循环风机加压后，再回到环冷机2#风箱。除尘器产生的粉尘经过余热泵管道回收到配料粉尘槽回收利用。
3.2 锅炉汽水循环系统。汽水循环系统系统主要是由给水泵、加药泵、软水箱、除氧器、锅炉（低、高压蒸发器，水预热器，过热器）及汽包等组成。其循环流程：①除盐水（电厂）——软水箱——除氧器——低压汽包——低压蒸发器——低压汽包——除氧器、机头。②除盐水——软水箱——除氧器——水预热器——高压汽包——高压蒸发器——高压汽包——蒸汽过热器——外供总摘自：学术论文网www.7ctime.com
网；其工作原理是，经电厂处理过的软水进软水箱，再由软水泵进除氧器，除氧器中的水分两路，一路由低压给水泵进低压汽包，在低压蒸发器和185℃左右的余热废气进行热交换后产生蒸汽上升回到低压汽包输往除氧器和机头进行无动力热风烧结；另一路由高压给水泵进水预热器再到高压汽包，在高压蒸发器和350～400℃的余热废气进行热交换后产生高压蒸汽上升回到高压汽包经蒸汽过热器变成饱和干蒸汽后并入总网。
4 生产运行情况分析
自2012年1月投产以来，借鉴了4号机生产中的一些经验及存在的问题，避免了很多设计缺陷，少走了很多弯路。比如，针对4号机余热锅炉热管积灰严重的情况，5号机新投用了声波清扫器，对热管进行定时清扫，大大提高了锅炉的热交换效率。但有些问题目前还没有找到很好的解决办法，比如环冷密封板缺失造成烟气热量损失的问题等等。以下是基于提高5号机余热蒸汽产量采取的摸索实践活动。
4.1 控制好烧结终点。这要从两个方面来探讨，一个是终点的位置；另一个是终点的温度。
①从热回收的角度看，烧结终点控制在靠近排矿端是有利的。生产中由于工艺控制的要求，烧结终点并不是控制在最后一个风箱，而是在倒数第二第三个风箱之间。甚至有时由于过程的波动（水分、料层等）导致终点可能会前移的更多。这就导致烧结矿在烧结机上进行抽风冷却，大大降低了烧结矿的温度，大量热量没有进入余热回收系统，导致蒸汽产量降低。在烧结生产控制上，我们尽量把烧结终点向后移，前提要保证烧透，因此我们尝试把终点控制在倒数第二个风箱和最后一个风箱之间，取得了不错的效果。②通过跟踪发现，过高或过低的烧结终点温度下，余热可利用废气温度都不是最理想的。为了使余热热利用效率发挥到最佳，我们通过摸索找到了比较适宜的烧结终点温度。在工况稳定的情况下，烧结终点温度在380℃±10℃时，余热的蒸汽产量最高。
4.2 环冷密封效果。环冷机密封效果的好坏将直接影响到烟气温度，进而影响余热锅炉的换热效果和余热产量。由于系统长时间在高温条件下运转，加之环冷机台车轻微跑偏等原因，经常容易造成环冷机内外圈的密封板脱落和缺失，造成大量热循环废气的流失，直接影响到蒸汽产量。为此我们要求操作人员密切跟踪好冷却机密封板的完好状况，发现有螺栓松动的尽快紧固，对脱落缺失的密封板在定修中安排补缺，确保环冷机密封的良好。
4.3 FeO的控制。FeO大小最终反映出来的就是配碳量的多少，固体燃料带入的总热量就越多，可供余热吸收的总热量就越高，相应地蒸汽发生量也就越多；反之，蒸汽产量就少。其实这也能为我们在日常生产中判断FeO大小提供间接的依据。
4.4 环境温度。季节变化甚至昼夜的变化对蒸汽产量都有一定程度的影响，环境温度越高蒸汽产量越高。特别是暑季来临，锅炉吸收的烟气温度较冬季有明显提高，产汽量大幅提升。
4.5 生产稳定和连续。余热连续运行需要稳定的热量输入，这就要求烧结机连续稳定地提供热烧结矿作为热源供循环烟气换热，当烧结机出现短时间（<15min）故障停机时，锅炉引入的循环烟气热量急剧减少，蒸汽发生的连续性被破坏，产量迅速降低。待生产恢复后，烧结机机上冷却的烧结矿不能为锅炉带来大量稳定的热源使蒸汽发生量迅速恢复到停机前的水平，而是必须经历一个0.5～1h左右的升温过程。因此，烧结过程的稳定是提高余热产汽量的重要前提。
4.6 环冷机速度给定。在生产中摸索适宜的环冷机和烧结机速度之比对蒸汽产量的提高也有积极的意义。通过实验，我们发现降低环冷机和烧结机速度比提高环冷机中烧结矿料层厚度而言，提高了烟气温度，增加了蒸汽产量。料层是影响烧结矿冷却速度和冷却介质终温的主要因素。研究表明，冷却机料层厚度每提高0.1m，废气温度提高10℃。而且料层越厚，冷却越趋均匀，温度波动越小。
除上述原因外，还有一些对余热蒸汽产量有影响的因素，比如蒸汽总网的压力、锅炉水质的好坏等都会对余热的产汽量造成一定的影响。
5 结束语
5号机余热锅炉自投产以来，与烧结机同步作业率较高，产汽量渐趋稳定，为烧结降低工序能耗做出了巨大的贡献。后期设想：增加对主抽烟道后几个风箱高温废气的利用环节，以进一步提高余热吸收的循环烟气热量，同时又能对故障停机造成的烧结矿机上冷却状况加以改善。
参考文献：
伍英，周茂军，马洛文.宝钢烧结余热锅炉生产实践[J].烧结球团，2011，36（3）：44-53.
宋兴刚，梁山伟.余热锅炉节能技术改造应用[J].价值工程，2010（06）.
[3]马占鹏.余热锅炉安装质量控制[J].华章，2010（15）.
作者简介：吴孟恺（1984-），男，安徽泾县人，助理工程师，本科，主要研究方向：烧结球团。
摘要：本文介绍了梅钢5号烧结机余热锅炉的设备参数和工艺流程。回顾了针对提高余热蒸汽产量这一课题而开展的一系列实践活动，总结了提高余热产汽量的一些措施及取得的一些成果。
关键词：余热锅炉 烧结 冷却 蒸汽
1 概述
烧结工序能耗约占钢铁生产总能耗的10%，仅次于炼铁，是钢铁生产的第二耗能大户。实现烧结节能，对降低烧结生产成本和工序能耗有着重要的意义。
烧结过程中可供利用的余热约占钢铁厂总热耗的12%，其中烧结矿余热占8%，烧结废气余热占4%，而冷却机废气和烧结烟气的显热约占烧结过程全部热支出的50%，若能将这些气体的余热加以利用，无疑是烧结节能的重要途径和发展趋势。
梅钢现有2台450m2烧结机，其中4号烧结机原抽风面积为400m2，2012年对其进行了横向扩容改造。2台烧结机均采用鼓风冷却工艺，环冷机冷却面积为400m2，匹配5台冷却风机，每台风机的风量为5520000m3/h，2台烧结机投产时就配备了相应的余热锅炉设备，主要回收环冷机入口处的高温废气，平均每小时能生产40t左右的中压蒸汽，输送到能源中心的蒸汽管网。
2 余热锅炉设计参数
余热锅炉仅回收环冷机24个风箱中前6个风箱的高温废气，生产
1.00MPa，300℃的中压蒸汽，余热锅炉设计的主要参数如表1所示。
3 锅炉工艺流程从整个余热锅炉的工艺流程来看，可以分成余热烟气循环系统和锅炉汽水循环系统。
3.1 余热烟气循环系统。该系统主要由环冷机、除尘器、锅炉、循环风机等组成。工作原理如下：环冷机1～6#风箱的高温余热烟气经过除尘器进入锅炉，余热烟气在锅炉中由上而下，依次经过过热器、高压蒸发器、水预热器、低压蒸发器，完成热交换后的低温废气通过循环风机加压后，再回到环冷机2#风箱。除尘器产生的粉尘经过余热泵管道回收到配料粉尘槽回收利用。
3.2 锅炉汽水循环系统。汽水循环系统系统主要是由给水泵、加药泵、软水箱、除氧器、锅炉（低、高压蒸发器，水预热器，过热器）及汽包等组成。其循环流程：①除盐水（电厂）——软水箱——除氧器——低压汽包——低压蒸发器——低压汽包——除氧器、机头。②除盐水——软水箱——除氧器——水预热器——高压汽包——高压蒸发器——高压汽包——蒸汽过热器——外供总摘自：学术论文网www.7ctime.com
网；其工作原理是，经电厂处理过的软水进软水箱，再由软水泵进除氧器，除氧器中的水分两路，一路由低压给水泵进低压汽包，在低压蒸发器和185℃左右的余热废气进行热交换后产生蒸汽上升回到低压汽包输往除氧器和机头进行无动力热风烧结；另一路由高压给水泵进水预热器再到高压汽包，在高压蒸发器和350～400℃的余热废气进行热交换后产生高压蒸汽上升回到高压汽包经蒸汽过热器变成饱和干蒸汽后并入总网。
4 生产运行情况分析
自2012年1月投产以来，借鉴了4号机生产中的一些经验及存在的问题，避免了很多设计缺陷，少走了很多弯路。比如，针对4号机余热锅炉热管积灰严重的情况，5号机新投用了声波清扫器，对热管进行定时清扫，大大提高了锅炉的热交换效率。但有些问题目前还没有找到很好的解决办法，比如环冷密封板缺失造成烟气热量损失的问题等等。以下是基于提高5号机余热蒸汽产量采取的摸索实践活动。
4.1 控制好烧结终点。这要从两个方面来探讨，一个是终点的位置；另一个是终点的温度。
①从热回收的角度看，烧结终点控制在靠近排矿端是有利的。生产中由于工艺控制的要求，烧结终点并不是控制在最后一个风箱，而是在倒数第二第三个风箱之间。甚至有时由于过程的波动（水分、料层等）导致终点可能会前移的更多。这就导致烧结矿在烧结机上进行抽风冷却，大大降低了烧结矿的温度，大量热量没有进入余热回收系统，导致蒸汽产量降低。在烧结生产控制上，我们尽量把烧结终点向后移，前提要保证烧透，因此我们尝试把终点控制在倒数第二个风箱和最后一个风箱之间，取得了不错的效果。②通过跟踪发现，过高或过低的烧结终点温度下，余热可利用废气温度都不是最理想的。为了使余热热利用效率发挥到最佳，我们通过摸索找到了比较适宜的烧结终点温度。在工况稳定的情况下，烧结终点温度在380℃±10℃时，余热的蒸汽产量最高。
4.2 环冷密封效果。环冷机密封效果的好坏将直接影响到烟气温度，进而影响余热锅炉的换热效果和余热产量。由于系统长时间在高温条件下运转，加之环冷机台车轻微跑偏等原因，经常容易造成环冷机内外圈的密封板脱落和缺失，造成大量热循环废气的流失，直接影响到蒸汽产量。为此我们要求操作人员密切跟踪好冷却机密封板的完好状况，发现有螺栓松动的尽快紧固，对脱落缺失的密封板在定修中安排补缺，确保环冷机密封的良好。
4.3 FeO的控制。FeO大小最终反映出来的就是配碳量的多少，固体燃料带入的总热量就越多，可供余热吸收的总热量就越高，相应地蒸汽发生量也就越多；反之，蒸汽产量就少。其实这也能为我们在日常生产中判断FeO大小提供间接的依据。
4.4 环境温度。季节变化甚至昼夜的变化对蒸汽产量都有一定程度的影响，环境温度越高蒸汽产量越高。特别是暑季来临，锅炉吸收的烟气温度较冬季有明显提高，产汽量大幅提升。
4.5 生产稳定和连续。余热连续运行需要稳定的热量输入，这就要求烧结机连续稳定地提供热烧结矿作为热源供循环烟气换热，当烧结机出现短时间（<15min）故障停机时，锅炉引入的循环烟气热量急剧减少，蒸汽发生的连续性被破坏，产量迅速降低。待生产恢复后，烧结机机上冷却的烧结矿不能为锅炉带来大量稳定的热源使蒸汽发生量迅速恢复到停机前的水平，而是必须经历一个0.5～1h左右的升温过程。因此，烧结过程的稳定是提高余热产汽量的重要前提。
4.6 环冷机速度给定。在生产中摸索适宜的环冷机和烧结机速度之比对蒸汽产量的提高也有积极的意义。通过实验，我们发现降低环冷机和烧结机速度比提高环冷机中烧结矿料层厚度而言，提高了烟气温度，增加了蒸汽产量。料层是影响烧结矿冷却速度和冷却介质终温的主要因素。研究表明，冷却机料层厚度每提高0.1m，废气温度提高10℃。而且料层越厚，冷却越趋均匀，温度波动越小。
除上述原因外，还有一些对余热蒸汽产量有影响的因素，比如蒸汽总网的压力、锅炉水质的好坏等都会对余热的产汽量造成一定的影响。
5 结束语
5号机余热锅炉自投产以来，与烧结机同步作业率较高，产汽量渐趋稳定，为烧结降低工序能耗做出了巨大的贡献。后期设想：增加对主抽烟道后几个风箱高温废气的利用环节，以进一步提高余热吸收的循环烟气热量，同时又能对故障停机造成的烧结矿机上冷却状况加以改善。
参考文献：
伍英，周茂军，马洛文.宝钢烧结余热锅炉生产实践[J].烧结球团，2011，36（3）：44-53.
宋兴刚，梁山伟.余热锅炉节能技术改造应用[J].价值工程，2010（06）.
[3]马占鹏.余热锅炉安装质量控制[J].华章，2010（15）.
作者简介：吴孟恺（1984-），男，安徽泾县人，助理工程师，本科，主要研究方向：烧结球团。