日照钢铁360烧结余热发电分析报告 毕业论文

哈尔滨工业大学2006级毕业设计（论文）日照钢铁360烧结余热发电分析报告年级2011学号1177姓名吕成广专业热能动力设备及应用指导老师2012年12月1日摘要对余热发电系统而言，关键就是在主工艺生产条件下保证余热资源的连续与稳定，再遵循能源梯级利用原理，将烧结冷却机的烟气余热用于发电，建立余热发电系统，使余热资源得到充分利用。蒸汽发电是一个稳定连续的过程，由汽轮机的运行特性决定了所需要的蒸汽压力、温度和流量能连续和保持稳定。当前蒸汽轮机发电技术已经很成熟，但要与具体的工艺过程相适应，对具有显著主工艺过程的系统却是一个新课题。要成功实现上述烧结冷却机余热发电系统，需要对烧结机整个主工艺过程进行深入了解，对主工艺与发电系统之间相互影响的关系进行分析，并在此基础上实现最佳耦合。烧结余热发电热源品质较低，在环冷机中60以上的烟气温度低于300；烧结余热发电废气温度波动较大，当烧结矿欠烧时烟温能达到450，过烧时只能达到260，如此大范围变化，给烧结余热发电带来很大的困难。根据烧结余热发电实践来看影响烧结余热发电高低的主要因素有进入冷却机上烧结矿的温度、烧结矿产量、冷却机密封、烧结余热发电系统运行热效率及烧结机意外停机次数密切相关。关键词烧结余热发电主要配置及技术参数；烧结余热发电工序能量平衡及节能诊断分析；下一步提高发电量的措施ABSTRACTWASTEHEATPOWERGENERATIONSYSTEM,THEKEYISINTHEMAINPROCESSWASTEHEATFROMPRODUCTIONUNDERCONDITIONSENSURINGTHECONTINUITYANDSTABILITYOFRESOURCES,ANDTHENFOLLOWTHEPRINCIPLEOFENERGYCASCADEUSE,FLUEGASWASTEHEATOFSINTERINGCOOLERFORPOWERGENERATION,ESTABLISHMENTOFACOGENERATIONSYSTEM,TOFULLYUSETHEWASTEHEATSTEAMPOWERWASASTABLEANDCONTINUOUSPROCESS,BYTHESTEAMTURBINEOPERATIONCHARACTERISTICSDETERMINETHEREQUIREDSTEAMPRESSURE,TEMPERATUREANDFLOWCANBECONTINUOUSANDSTABLETHECURRENTSTEAMTURBINEPOWERGENERATIONTECHNOLOGYHASMATURED,BUTTOADAPTTOSPECIFICPROCESSES,SYSTEMSWITHASIGNIFICANTPRIMARYPROCESSINGISANEWTOPICTOSUCCESSFULLYACHIEVETHEABOVESINTERCOOLERWASTEHEATGENERATIONSYSTEM,ANDREQUIRESINDEPTHUNDERSTANDINGOFTHEENTIREPRIMARYPROCESSOFSINTERINGMACHINETOTHEPRIMARYPROCESSANDPOWERSYSTEMSANALYSISOFTHEINTERACTIVERELATIONSHIPBETWEEN,ANDONTHISBASISOPTIMALCOUPLINGHEATSOURCELOWERQUALITYSINTERWASTEHEATPOWERGENERATION,INRINGCOOLER60FLUEGASTEMPERATURESBELOW300CABOVESINTERINGWASTEHEATPOWERGENERATIONEXHAUSTGASTEMPERATURESFLUCTUATE,WHENDUETOTHEBURNINGOFSINTEREDOREFLUEGASTEMPERATUREUPTO450C,HADBURNEDONLYUPTO260C,SOWIDESPREADCHANGES,BROUGHTGREATDIFFICULTIESTOSINTERINGWASTEHEATPOWERGENERATIONACCORDINGTOTHEPRACTICEOFSINTERINGWASTEHEATPOWERGENERATIONTHEMAINFACTORSAFFECTINGTHELEVELOFSINTERINGWASTEHEATPOWERGENERATIONINTOTHESINTERINGTEMPERATURE,SINTERCOOLINGMACHINEPRODUCTION,COOLING,SEALINGANDSINTERINGSINTERINGMACHINEOPERATIONTHERMALEFFICIENCYOFPOWERGENERATIONBYWASTEHEATSYSTEMANDNUMBEROFUNPLANNEDOUTAGESARECLOSELYRELATEDABSTRACTKEYWORDSAGGLUTINATIONCOGENERATIONMAINDISPOSITIONANDTECHNICALPARAMETERAGGLUTINATIONCOGENERATIONWORKINGPROCEDUREENERGYBALANCEANDENERGYCONSERVATIONDIAGNOSTICANALYSISNEXTSTEPENHANCESTHEPOWERRATEMEASURE目录摘要IABSTRACTTII第1章前言111选题的背景及其意义112我国烧结余热发电现状1第二章日钢2360烧结余热发电主要技术特点的应用3第三章烧结余热发电的设备配置431烧结机的主要配置及技术参数532环冷机的主要配置及技术参数633锅炉的主要配置及技术参数634汽轮机的主要配置及技术参数635发电机的主要配置及技术参数736调节系统737电气系统738供排水系统8第四章烧结余热发电工序能量平衡及节能诊断分析841烧结机热平衡计算842环冷机热平衡计算1343锅炉热平衡计算1744汽轮机热平衡计算2145耗电分析2646能量测试分析28第五章下一步提高发电量的措施3051环冷机改造3052烧结机落矿斗及环冷机机头除尘改造及落矿斗保温3153环冷机风箱之间隔断密封3254将环冷机机头至烧结机点火炉烟气管道改造至环冷机3段3355环冷机采用废气叠加3356烧结机工艺配合3457保证汽轮机冷凝器最有利真空35结论37致谢38参考文献39第1章前言11选题的背景及其意义余热发电系统作为主工艺流程的一个附属工艺过程，决定了它与常规发电系统有很大的区别。发电系统的建设和运行须以不影响主工艺的正常工作为首要原则；在此前提下发电系统的首要目标是安全、可靠与稳定；其次才是如何最大限度地利用余热资源，提高余热利用的品质与效率。对余热发电系统而言，关键就是在主工艺生产条件下保证余热资源的连续与稳定，再遵循能源梯级利用原理，将烧结冷却机的烟气余热用于发电，建立余热发电系统，使余热资源得到充分利用。蒸汽发电是一个稳定连续的过程，由汽轮机的运行特性决定了所需要的蒸汽压力、温度和流量能连续和保持稳定。当前蒸汽轮机发电技术已经很成熟，但要与具体的工艺过程相适应，对具有显著主工艺过程的系统却是一个新课题。要成功实现上述烧结冷却机余热发电系统，需要对烧结机整个主工艺过程进行深入了解，对主工艺与发电系统之间相互影响的关系进行分析，并在此基础上实现最佳耦合。本文分析烧结冷却机烟气特性及其主要影响因素的基础上，提出了优化烧结冷却机烟气余热发电系统，烧结主工艺在生产调整中配合余热发电，产生高效清洁的电能，实现对这部分资源的高效利用。12我国烧结余热发电现状钢铁工业是国民经济的重要基础工业，是国家经济水平和综合国力的重要标志。我国已经成为世界钢铁生产大国，钢产量居世界第一。钢铁工业作为高耗能、高污染的产业，也是节能减排的重点对象。我国重点钢铁企业的烧结工序能耗平均水平为6483KGCE/T,国内最高水平为5468KGCE/T,最差为8987KGCE/T,国内企业之间差距较大；而且国内先进水平和国外先进水平相比，能耗高72，差距较大。在钢铁企业中，烧结工序能耗仅次于炼铁工序，占总能耗的1012，其中，烧结主抽风机排放的烟气中所含的显热占20，冷却机排放的废气中显热占30,回收利用烧结生产程序中的余热是降低烧结工序能耗的重要途径，也是国家节能减排政策的要求。目前，烧结厂余热利用的途径是针对烧结冷却机（包括环冷机、带冷机）进行的。烧结工艺传统的余热利用形式有热风烧结、余热锅炉产生饱和蒸汽并网或加热烧结混合料，此两种方式回收利用效率都不高。随着低温余热发电技术的发展，冷却机余热发电技术得到越来越多的钢铁厂的采用，平均每吨烧结烧结矿产生的废气余热发电量可达1218KWH,可解决烧结厂40的用电，折合吨钢综合能耗可降低57KG标准煤。2009年12月29日工信部推出了钢铁企业烧结余热发电技术推广实施方案，计划投资50亿在国家重点钢铁厂推广烧结余热发电技术。烧结余热发电是一项将烧结废气余热资源转变为电力的有效节能技术，并作为一项产业政策得到国家的鼓励与支持。烧结机正常生产时，经过烧结的热矿从烧结机的尾部落下，经单辊破碎机破碎后，通过热振筛进行筛分，再经溜槽落到冷却机台车上。烧结工艺需要高达1200的温度，在溜槽处的热烧结矿温度可达800左右，主要以辐射形式向外散热，自溜槽落到冷却机上的料温通常在600以上。一般烧结冷却机根据大小在其下方布置有数台35台冷却风机，对烧结矿料层强制鼓风冷却。经与冷却一段、二段矿料换热后，在风罩内聚集的冷却风温度提高到300500。烧结余热发电是利用烧结过程中热烧结矿在冷却机前段受空气冷却后产生的热废气，经余热锅炉把凝结水加热成中低压过热蒸汽，驱动汽轮发电机组发电。从实现能源梯级利用的高效性和经济性角度分析，余热发电是最为有效的余热利用途径，最多每吨烧结矿产生的烟气余热回收可发电20KWH，折合吨钢综合能耗可降低8千克标准煤。我国烧结余热发电机组按余热锅炉形式分为四种，即单压余热发电技术、双压余热发电技术、闪蒸余热发电技术和补燃余热发电技术。近年，低温余热发电技术已在建材等行业得到了广泛应用，特别是随着双压、闪蒸发电技术和补汽凝汽式汽轮机技术获得突破，大大提高了余热回收效率，为钢铁企业烧结余热发电技术的推广创造了条件。中低压余热蒸汽发电技术已在国内外许多钢铁企业中得到推广和应用。而国内应用的有宝钢、首钢、马钢、安钢、邯钢、日钢等。国内一半以上烧结余热发电项目发电量只能达到设计值的60，百分之20的项目能达到设计值80，另外百分之20左右低于设计值50，整体效率较低。第2章日钢2360烧结余热发电主要技术特点的应用21不影响环冷机冷却，系统切换方便，利用烟气再循环提高入炉烟温经破碎筛分的烧结矿料通过溜槽落到冷却机台车上，随台车转动，炽热的矿料依次通过冷却机I段和段；冷却风在风机的作用下分别进入冷却机I段和段的下部风箱，然后通过I段和段矿料层，高温的烟气分别在I段和段的集气罩内聚集。工段集气罩内的烟气通过烟道进入余热锅炉用于加热锅炉的中压过热器和部分中压蒸发器，在烟气温度降到与段烟气温度一致时在余热锅炉内与来自段的烟气混合，然后再通过锅炉剩余的受热面；经过锅炉后的烟气温度降到137左右，在循环风机的作用下被再次分别送入冷却机工段和段下部的冷却风箱，用于冷却矿料。在入炉烟气管道上设有重力除尘器，将烟气中携带的矿尘沉降下来，减少对锅炉受热面的冲刷和磨损。为了充分利用余热资源，余热锅炉分别产生两种不同压力和温度的蒸汽，即中压蒸汽和低压蒸汽。系统正常运行时，循环风机工作，关闭冷却机I段和段烟筒风门，环冷机I段和段烟气闭式循环。当余热锅炉系统故障时，可打开原冷却机I段和段烟筒风门，停止循环风机，此时余热烟气直接从冷却机I段和段烟囱直接排放，不影响主工艺的运行；同时，在I段和段风箱末端均设有隔离风门，将此段风箱与其他部分隔离，形成独立的风箱，避免系统漏风环冷机烟罩采用分区收集、环冷风箱分区布风、余热锅炉排出烟气全部进入环冷机风箱循环、单风机、闭式循环系统，在不影响烧结料冷却工艺前提下，尽量提高余热锅炉进口废气温度，提高热能利用率。22采用双压余热锅炉技术余热锅炉采用两种不同压力、温度的蒸汽参数，锅炉自带除氧装置，实现能量的梯级回收，提高能量的回收利用率（如果不采用补汽技术额定工况锅炉排烟温度将达到200，采用补汽后能降低为137）。发电系统汽轮机的蒸汽来源分两路，机组设计主蒸汽压力18MPAA温度345；补汽的蒸汽压力04MPAA，温度205；补汽进入汽轮机第6级之后做功。23汽轮机滑参数运行模式采用滑参数运行在烟温低时可以降低余热锅炉中、低压汽包压力，降低中低压汽包内蒸汽饱和温度，在烟温低时提高锅炉蒸发量，降低锅炉排烟温度；日钢烧结余热发电运行中受环冷机烟罩盖点焊漏风率大、烧结机有时短时间发生故障停机、烧结机限产、烧结机料层薄烧结矿过烧落料温度低等因素影响入炉烟温较低，使汽轮机进汽温度运行中大部分时间达不到额定值，主汽流量更和额定值相差较大，又因为烧结余热发电汽轮机进汽采用节流调节，汽轮机主汽进汽压力只和进汽流量有关，和高调门前的主汽压力无关，所以汽轮机采用滑参数运行的方式，尽量降低锅炉中压汽包中压力，增加蒸发量，增加烟气在锅炉中的换热量，提高锅炉热效率。汽轮机进汽流量在设计值30一L00时，汽轮机发电机组均能正常运行，做到机组运行稳定，提高吨矿发电，最大的实现热能高效化。24采用螺旋鳍片管管箱锅炉受热面全部采用管箱结构，管箱内部采用螺旋鳍片管，适应环冷机余热烟气温度低、流量大的特点；采用全疏水结构，锅炉疏排水方便、彻底。25两台锅炉供汽轮机可以防止一台烧结机短时间故障停机造成汽轮机停机由于种种原因，在烧结生产中设备难以避免短时间停机，经常出现烧结矿生产中断，冷却机上烧结矿物理热很快被鼓风冷却消耗完，如果一台锅炉供汽轮机，会经常发生余热热源连续性难以保证造成烧结余热发电设备停运，两炉一机可以有效的防止汽轮机频繁停机。第3章设备配置日照钢铁2360烧结余热发电设置两台型号为QC450/3751904/350212的余热锅炉和1台型号为NZ2218/04的22MW汽轮发电机组，利用两台360烧结机热烧结矿在环冷机前段受空气冷却后产生的热废气，通过循环风机将环冷机段烟罩中的高温烟气设计值375，45万NM/H引出,混合后进入余热锅炉,加热锅炉内的水，把水加热成蒸汽，设计每台炉产生19MPA/350的过热蒸汽395T/H，04MPA/212的低压蒸汽93T/H,供给汽轮机发电,做完功的乏汽排入冷凝器凝结成水由凝结泵打入锅炉，360烧结余热发电设计发电机功率183MW。工艺流程如下图所示31烧结机的主要配置及技术参数台数2台烧结机有效长度90M烧结机有效烧结面积360M2台车数量95台车规格154078M台车运行速度1339M/MIN栏板高度078M每台烧结机处理量850T/H32环冷机的主要配置及技术参数鼓风环式冷却机台数2台安装角度35有效冷却面积415M2有效冷却长度约104M带速0309M/MIN台车宽度4000MM料层厚度1500MM冷却时间5080MIN33锅炉的主要配置及技术参数型号QC450/375395931904/350212台数2台额定/最大主汽蒸发量395/495T/H中压额定蒸汽压力19MPAA额定进汽温度350补汽压力04MPAA补汽温度212补汽量93T/H凝结水进口介质温度45入炉烟温375排烟温度13734汽轮机的主要配置及技术参数补汽凝汽式汽轮机型号NZ2218/04汽轮机台数1台额定/最大功率22/25MW额定进汽压力18MPAA额定进汽温度345额定进汽流量88T/H补汽压力04MPAA补汽温度205补汽量20T/H排汽压力000506MPAA冷却水温20（最高33）额定转数3000R/MIN35发电机型号QFW252A数量1台额定输出功率25000KW额定端电压105KV频率50HZ转速3000R/MIN励磁方式无刷励磁相数3功率因数0836调节系统采用数字式电液调节控制系统，机、电采用DCS分散集中控制系统，提高自动化水平；循环水控制系统纳入DCS系统。调速系统采用南京科远DEH电调系统并能实现根据补汽压力前后压差自动调节补汽阀开度。37电气系统发电机端电压10KV，高压厂用电为10KV，电气主接线以9条10KV出线接入附近2变电站10KV系统。10KV系统为中性点非直接接地系统。启动电源由附近2变电站10KV电源供电。发电机采用无刷励磁系统。38供排水系统采用机力通风冷却塔的循环供水系统，各设备冷却水回收至冷却塔，提高水的重复利用率。第4章烧结余热发电工序能量平衡及提高发电量分析为了科学的利用烧结余热，必须对各设备进行热平衡计算，找出影响发电量的主要原因，通过改进提高废气品位和利用价值来提高发电量。由于配料不同，采用烧结生产调整工艺不同，烧结机建设水平不同，烟气和废气参数的差别较大，下面以2012年前10个月参数平均值，对整个烧结工序进行热平衡计算，以减小误差。41烧结机热平衡411烧结机热平衡计算表项目比例按主抽烟道温度150按主抽烟道温度135按吨矿燃耗65KG/T备注点火燃烧MJ/T547547547耗煤气量1634M/T，煤气热值3350KJ/M燃料燃烧MJ/T170851708518509根据2011年统计吨矿燃耗60KG/T,焦粉热值335008528475MJ/KG混合料带入物理热MJ/T922922922含水量10，进料温度65FE或FEO生成FE3O4放热MJ/T260260260一般占12空气带入热量MJ/T343434多年年平均气温129，每吨烧结矿需空气2000NM，空气比热1005KJ/KGK热收入项合计MJ/T214921492291热支出项水分挥发MJ/T262625632626含水量10，进料温度65，废气平均温度150，汽化潜热226975KJ/KG废气带走MJ/T359932053599废气温度150，每吨烧结矿需空气2000NM，空气比热1015KJ/KGK烧结矿带走MJ/T510155576026根据实际测量进入环冷机烧结矿温度平均600650，烧结矿比热089KJKG外部热损失MJ/T100081000810506现在烧结机下料口料温降低200，烧结过程料层蓄热率65碳酸盐分解MJ/T161616根据2011年下半年平均烧结矿添加生白云石7KG/T，生白云石分解耗热2239838KJ/KG进入环冷机烧结矿温度543591641合计MJ/T21492149229135如果按进入环冷机烧结矿温度平均650烧结矿带走热量59475MJ/T，占总热量2768进入环冷机热量237425862630如果按进入环冷机烧结矿温度平均650烧结矿带走热量59475MJ/T，占总热量2768302131953255烧结机满料层烧结过程料层蓄热率70MJ/T649684744烧结机满料层烧结过程料层蓄热率70进入环冷机热量比例假如烧结机满料层烧结矿进入环冷机热量比例及烧结矿温度烧结矿温度691728791烧结机满料层烧结过程料层蓄热率70412对烧结机进入环冷机烧结矿温度高低影响因素4121烧结料层厚度厚料层烧结能改善燃烧条件，强化氧化放热反应，增强自动蓄热能力。有资料表明在烧结料层厚度为180220MM时，料层蓄热量只占燃烧带入总热量的3545，当料层厚度为400MM时则蓄热量可达5560，日钢2360烧结机料层厚度780MM，蓄热可达到6773。因此，提高烧结料层厚度能增强料层的蓄热能力，减少烧结过程中的热损失，使破碎筛分后进入冷却机的矿料保持较高的温度，从而有效提高冷却烟气的温度和余热总量。3122烧结终点控制烧结终点的控制对烧结矿温度会产生影响，进而影响破碎后落到冷却机上的矿温，最终将对冷却烟气温度产生影响。日本有关研究表明，在保证烧结矿质量和成品率的前提下，同时满足余热回收的烧结终点位置控制在烧结机最后一个风箱的前半部最合适。烧结过程中的过烧或欠烧也会影响冷却机出口的烟气温度和余热资源量。当烧结矿严重过烧时，在烧结机尾部烧结矿的冷却过程就已经开始了，导致进入冷却机的矿料温度偏低。当发生欠烧时，烧结混合料中的碳未能得到充分燃烧，烧结饼所含的热量低于正常水平，也导致烟气温度偏低；若欠烧的烧结饼在未烧透的情况下进入冷却机后发生二次烧结，放出热量，则导致冷却烟气的温度偏高，可达500600。4123环境温度及主抽烟道温度环境温度高低和主抽烟道温度对烧结余热发电影响正好相反，环境温度高，主抽烟道温度不变从烧结机抽走的热量减少，其他不变，烧结矿温度就会提高，同样环境温度不变烧结主抽烟道温度降低也减少抽走热量提高烧结矿温度（不同主抽烟道温度影响见热平衡表）。4124燃料配比资料显示，烧结温度每提高100，需增加固体燃料455KG，大约提高环冷机进料温度85，提高吨矿发电量315KWH/T，只有在每吨标准煤的燃料价格低于300元时增加燃料配比提高发电量才有利，现在单独为提高烧结余热发电量提高燃料是不经济的。4125其他因素除上述几个影响因素外，烧结矿温度还受到诸如原料种类（含可燃成分多少）、配料结构（加生溶剂及水分多少）等参数的影响。413烧结机热平衡计算分析在烧结过程中烧结主抽烟道废气（包括水蒸气和烟气）抽走热量占总热量的2529（主抽温度变化30）；外部热损失占4047（受烧结机料层和进入环冷机料温降低温度影响）；进入环冷机热量占烧结过程中总热量的2533（受烧结机料层、进入环冷机料温降低温度影响及烧结燃料配比影响）。要提高发电量在烧结机生产过程中应提高进入环冷机的烧结矿料温，正常运行中烧结余热发电负荷波动主要受进入环冷机料温变化和烧结矿产量影响。414烧结工序提高发电量应采取措施4141应降低主抽烟道废气温度，如果能降低15，能增加烧结矿带入环冷机热量404MJ/T，提高进入环冷机烧结矿温度32，能提高吨矿发电量235KWH/T；4142应减少烧结过程中外部热损失，措施主要是提高料层增加蓄热率和通过烧结机机尾和下料口采取保温密封及减少除尘风抽走热量和将烧结终点后移，烧结矿以最厚的红料层进入环冷机，如果能够提高进入环冷机烧结矿温度50，就能增加烧结矿带入环冷机热量575MJ/T，能提高吨矿发电量335KWH/T。能把烧结矿进入环冷机温度提高至682，提高吨矿发电量57KWH/T。4143配料应考虑对增加热量热收入项，减少热支出项，如增加燃料，减少生溶剂，增加烧结料的透气性以提高料层等。4144在烧结机主抽烟道上加装热管式余热锅炉，每小时可增加发电量4MW，每月可增加供电量260万KWH（烧结主抽烟道温度越高发电量越高）4145烧结矿产量越多发电量越高360烧结余热发电设计值183MW，经计算达到设计负荷烧结矿产量需达到1185T/H（按烧结矿比热计算公式CP01150257103T37300125105T373241868式中CP烧结矿的平均比热，KJKGT烧结矿的绝对温度，按一般情况下环冷机进料温度600烧结矿比热089KJKG，按环冷机返料率25，锅炉热效率97，汽轮机热效率245，锅炉至汽轮机蒸汽管道热效率96，发电机热效率98计算）。表一不同烧结矿产量发电量如下表项目单位在环冷机进料温度600时不同烧结矿产量发电量烧结矿产量T/H115011001000900800700600500烧结矿比热KJKG089089089089089089089089烧结矿总热量GJ76767343667560085340467340053338发电机功率KW143137124112998775624146环冷机进料温度越高发电量越高计算过程如上按设计烧结矿产量1085T/H计算不同环冷机进料温度发电量变化如下表项目单位在烧结矿产量1050T/H时不同环冷机进料温度发电量变化烧结矿产量T/H10501050105010501050105010501050环冷机进料温度700675650625600575550525烧结矿比热KJKG09409309209089087086084烧结矿带入热量GJ/H86368239784973837009656662085788发电量万KW/H16115414613813112211610842环冷机热平衡计算421环冷机热平衡计算表序号名称单位环冷机原工况设计环冷机配置锅炉后工况12环冷机运行工况13环冷机运行工况1烧结矿料进口温度7507506506002烧结矿料出口温度12012012012031烟囱平均废气温度349415340531142烟囱平均废气温度31734528327053烟囱平均废气温度25325624824861鼓风机出口管道风量NM3/H42000043000031000031000071鼓风机出口管道风温20133868682鼓风机出口管道风量NM3/H42000041000035000035000092鼓风机出口管道风温2020202010循环风机风量NM3/H450000450000113段4段5段烟气量NM4/H50000050000050000012烧结矿产量T/H46046048050013热收入项烧结矿带入热量MJ/H38381338381334710033375014在环冷机、段降低的烧结矿温度27620216115环冷机III段烧结矿料进口温度47444843916环冷机下料烧结矿带走热量MJ/H6141061410640806675017烧结矿带走热量百分比16161852018余热锅炉烟气带走总热量MJ/H127806980208038519余热锅炉烟气带走总热量百分比333282241203段4段5段烟气带走热量MJ/H158372153003153003213段4段6段烟气带走热量百分比41344145822环冷机漏气及散热损失热量MJ/H36224319973361223热支出项环冷机漏气及散热损失热量百分比9492101422对环冷机余热锅炉回收热量影响因素4221环冷机烧结矿料进料温度和产量环冷机进料温度越高，锅炉入炉烟温越高，通过热平衡表，进入环冷机烧结料中440以下热量无法被余热锅炉利用，排入环冷机III段，烧结矿440以上温度占得比例越高余热锅炉烟气带走总热量百分比也提高；因此只有提高环冷机进料温度和产量，才能增加余热锅炉烟气带走总热量。4222冷却风温提高冷却空气的初始温度能提高余热回收的效率和品质，也能控制并稳定余热回收的总量。有研究表明当冷却介质初始温度为50时，换热后终温比常温能提高15；当介质初始温度为120时，介质终温比常温时高45。因此，提高进入冷却机的气体温度，能有效提高气体通过料层后的烟气温度，同时也能有效降低烟气温度波动的幅度，提高余热资源的稳定性。日钢2360烧结余热发电采用烟气再循环技术，余热锅炉出口烟气回到环冷机对比风箱冷却烧结矿，设计可以提高环冷机I段进风温度至120，提高入炉烟温45，将环冷机I、II段烟温从平均333提高至378。冬季比夏季气温平均低30，降低入炉烟温15。4223冷却风速冷却风速与风量、冷却矿料层厚度、冷却料层空隙率等因素密切相关，对烧结矿的冷却时间也产生影响，冷却风速与烧结矿平均最大矿块热传导速度密切相关。无论烧结矿粒度大小，当风速达到一定值以后，增加风速都不能有效提高换热系数，改善冷却效果。当冷却风速在02MS的区间时，提高风速增大风量能有效加强烧结矿的冷却；当冷却风速大于2MS时，提高风速不但不能提高冷却效果，相反，由于风速提高使冷却风量增加，将导致冷却机出口烟气温度降低。（根据2360环冷机、段面积，穿过环冷机、段料层的烟气量不能超过67万NM/H，超过不但不能提高冷却效果还会影响烟气温度）。4224冷却料层厚度冷却料层厚度是影响烧结矿冷却速度和冷却介质终温的主要因素之一。有资料表明冷却机料层厚度每提高01M，冷却烟气温度提高约10。而且料层越厚，冷却越趋于均匀，温度波动幅度越小。因此，在相同条件下增加冷却机的料层厚度，能提高冷却烟气的温度和余热资源总量。目前国内360M2以上的烧结机，其冷却机的料层厚度基本上达到了13001500MM。4225边缘效应由于台车和风箱之间是相对运动的，再加上烧结矿在冷却机台车上布料不均匀，边缘效应在所难免，且直接影响冷却烟气的温度和流量。减轻和抑制边缘效应，有助于提高烟气品质。4226密封条件由于冷却机台车是按一定速度运动的，其台车下方风箱和上方集气罩与台车之间存在着一定的间隙，需采取相应的措施进行密封。若密封效果较差，任何漏风都会造成集气罩烟气品质和余热资源的下降。现在日钢2360烧结余热发电由于环冷机台车密封差，环冷机、段需运行三台风机才能保证上部烟罩微正压，由于密封不严漏风严重，降低进风温度34，降低入炉烟温11。4227其他因素除上述几个影响因素外，还受到冷却机台车速度、环冷机进风压力、环冷机烟罩负压等参数的影响，它们也对冷却机烟气余热品质产生影响。423环冷机热平衡计算分析环冷机热收入项只有烧结矿带入环冷机热量一项，余热锅炉烟气带走总热量多少受烧结矿产量，烧结矿进入环冷机料温和余热锅炉烟气带走总热量比例影响。烧结矿产量提高，其它不变，增加了进入环冷机的热量；烧结矿料温提高，锅炉入炉烟温就会提高，热锅炉烟气带走总热量增加；余热锅炉烟气带走总热量比例提高受料温提高和环冷机合理分区、梯度取热、穿过烧结料料层热风量、环冷机漏风量和环冷机烟罩漏入外界冷空气降低入炉烟温影响；还可以看出环冷机风箱之间窜风严重，环冷机、段大约10万NM风量窜向环冷机段，需对环冷机风箱段与段之间封堵防止窜风，环冷机风箱与台车之间窜风严重，漏风率50，严重影响烧结矿冷却由于13烧结机运行中料层较薄，在烧结过程中蓄热量少，外部热损失大，所以进入环冷机的料温比12烧结机低50。424提高发电量应采取的措施4241环冷机满料层运行，冷却机料层厚度每提高01M，冷却烟气温度提高约10。而且料层越厚，冷却越趋于均匀，温度波动幅度越小。4242对环冷机密封选用刚柔性密封材料（包括废气罩子、垫板、合页、防尘罩子、钢板、动密封板、静密封组合件、台车；垫板固定在废气罩子上，第一合页的一端与垫板相连，另一端与钢板相连，第二合页的一端与钢板相连，另一端与静密封板相连，第一合页的轴应与第二合页的轴平行；静密封组合件在垫板和动密封板之间，动密封板与台车相连。优点在于，解决了泄漏问题，有效密封烧结环冷机废气罩子与台车之间的间隙），有效的消除了环冷机漏风现象，使热风进一步得到回收利用，提高废气余热回收率和经济效益，可提高发电量1500KWH/小时，每月可增加供电量65万KWH100万KWH。4243增加烧结矿产量和烧结矿料温。提高烧结矿产量提高，其它不变，增加了进入环冷机的热量；烧结矿料温提高，锅炉入炉烟温就会提高，锅炉烟气带走总热量增加。4244环冷机底部风箱之间合理分区，减少串风，提高风压，增加穿透力，增加环冷机I、II段穿透料层的热风量，保持环冷机烟罩微正压，增加和进入余热锅炉的热量比例和减少环冷机烟罩吸入冷空气降低烟温。4245环冷机废气叠加，把环冷机III段烟罩热烟气引入I段II段风箱，提高环冷机I段II段进风温度可以提高入炉烟温和增加引入余热锅炉的烟气量，利用一部分环冷机III段IV段V段烟气热量提高热效率（必须在环冷机做好密封能够保证冷却风量富裕的情况下进行）。43锅炉热平衡计算431锅炉热平衡计算表项目单位设计最大值设计额定值1炉运行值2炉运行值入炉烟温3953753343105烟气量万NM/H52454542入炉水温45454037入炉水量T/H6054973935烟气带入热量MJ/H278194228555203566176627凝结水带入热量MJ/H11399936465315422热收入项合计MJ/H289592237919210098182049热主汽流量T/H4953973125主汽压力MPA1919087078主汽温度350350315295补汽流量T/H105951010补汽压力MPA040402202补汽温度217212181173入炉烟温3953753223105烟气量万NM/H52454542出炉烟温140137137137蒸汽带走（有效）热量MJ/H17513514337011755498050出炉烟气带走热量MJ/H96627818168181676361出炉烟气带走热量3473358040194323支出项散热、排污、除氧器排汽损失479394386291锅炉余热利用率653642598568锅炉热效率9521960696149709432影响锅炉汽温和蒸发量因素4321主汽温度主蒸汽出口温度一般运行时低于入炉烟气温度1025（即余热锅炉的窄点温度，余热锅炉的传热系数、烟气量增加窄点温度减少，蒸发量增加窄点温度减少），入炉烟气温度决定了蒸汽可能达到的最高温度；入炉烟温高低受环冷机进料温度、密封、料层及环冷机烟罩负压影响。4322蒸发量余热锅炉蒸汽量简易计算见公式（1）ZVC1TINC2TOUTIBZIBS450000（1046717010174135）3029279611式中Z锅炉蒸发量，T/H；V锅炉进口废气量，NM3/H；TOUT锅炉排出废气温度，TOUTTBSTMIN；TMIN最小换热温差；TBS饱和水温度，；C1锅炉入口废气比热；C2锅炉排出废气比热；IBZ蒸汽焓，KJ/KG；IBS饱和水焓，KJ/KG通过公式可以看出决定蒸发量有锅炉排出废气温度、锅炉进口废气量、锅炉最小换热温差三方面因素。4323排烟温度43231锅炉排烟温度计算表热力计算汇总单位额定工况最大工况1炉平均运行参数额定汽压运行1炉平均运行参数滑参数运行烟气条件烟气温度375395322322烟气流量NM3/H450,000520,000450,000450,000烟气成分热空气热空气热空气热空气中压过热器蒸汽流量T/H397495201284出口汽温350350290287入口汽温217217217187出口烟温3563374831683119入口烟温375395322322传热量KCAL/H272170133935577563401463918中压蒸发器出口工温217217217187入口工温217217217187出口烟温2307239325322221入口烟温3563374831683119传热量KCAL/H1827167622782065925089913070922低压过热器蒸汽流量T/H951051010出口汽温217217217187入口汽温155155155135出口烟温2286237325102202入口烟温2307239325322221传热量KCAL/H303608335567319588268041中压省煤器水流量T/H40150206289出口水温217217217187入口水温155155155135出口烟温2106217924182094入口烟温2286237325102202传热量KCAL/H2563093319587613167011549278低压蒸发器出口工温155155155135入口工温155155155135出口烟温1744183420371713入口烟温2106217924182094传热量KCAL/H5164488568093754227135422713凝结水加热器水流量T/H51162321404出口水温155155155135入口水温45454545出口烟温1334140417801448入口烟温1744183420371713传热量KCAL/H5794845703092836402063748454余热利用率675673472582备注计算时锅炉热效率按97，低压汽包定排按05T/H，除氧器排汽按05T/H，低压汽包定排按05T/H。按入炉烟温296计算，滑压运行比定压运行降低排烟温度178144833243232运行中尽量保证较低的排烟温度以最大限度地利用废气余热，排烟温度主要受凝结水进水温度、流量和在锅炉中换热量影响，锅炉设计主汽压力19MPA，中压汽包工作压力209MPA，补汽压力04MPA，低压汽包工作压力044MPA，我们实际运行中为了增加主汽蒸发量，汽轮机实行滑压运行，平均将主汽压力降低为1MPA，中压汽包工作压力117MPA，这样中压汽包饱和温度由217降低到187，中压汽包多利用烟温差21718730，按每小时烟气流量45万NM/H，余热锅炉热效率95计算，中压蒸发器增加换热量3045万NM/H1293KG/M1005KJ/KG951666656GJ/H，按主汽汽化潜热198784KJ/KG计算，每台炉增加主汽量83T/H，因为补汽流量在正常运行中现在保持20T/H不受影响，凝结水流量增加了83/H,凝结水流量增加也起到了降低排烟温度的作用，根据附件中热力计算降低了排烟温度332，按20的热效率计算每台炉增加负荷115MW，两台炉因降低排烟温度增加负荷23MW。不但增加了负荷，而且保证了在环冷机故障时不因入炉烟温降低而造成主汽量急剧减少造成停机（因为汽轮机不允许只在补汽做功下运行）。现在排烟温度不是影响负荷的原因，所以影响负荷的主要原因是烟气量和入炉烟温。4324锅炉进口废气量穿过环冷机热矿层的高温废气才是锅炉的有效热源，锅炉根据烟温和环冷机烟罩压力及时调节循环风机转速，保证环冷机烟罩微正压，减少冷空气漏入环冷机烟罩内降低余热锅炉入炉烟温。根据环冷机热平衡分析，进入环冷机烧结料中440以下热量无法被余热锅炉利用，烧结矿440以上温度占得比例越高余热锅炉烟气带走总热量百分比也提高；同样料温只有烧结矿产量增加才需要增加冷却风量，因此只有提高环冷机进料温度和产量，尽量降低漏风率，合理有效收集废气才能增加余热锅炉烟气带走总热量，提高入炉烟温和烟气量。433锅炉热平衡计算分析锅炉热效率主要受入炉烟温和出炉烟温影响；入炉烟气温度决定了蒸汽可能达到的最高温度；入炉烟温高低受环冷机进料温度、密封及环冷机烟罩负压影响；进出炉烟气温度和烟气量等共同决定蒸汽产量。434提高发电量应采取的措施4341控制好软化水的质量，锅炉及时排污保证水质，防止腐蚀、减少结垢等，保证锅炉同样蒸发量下最小换热温差，减少入炉烟气温度与主汽温度之差，提高环冷机进料温度来提高入炉烟温。4342提高环冷机进料温度和产量，降低环冷机和锅炉烟道的漏风率，合理有效收集废气，根据烟温和环冷机烟罩负压情况及时调整风机转速，尽量提高入炉烟温和增加入炉烟气量。4343滑参数运行尽量降低排烟温度。44汽轮机热平衡计算441汽轮机热平衡计算表项目单位单炉运行双炉运行设计值汽机主汽温度2988306345汽机主汽流量T/H2895788汽机主汽焓值KJ29386296873132主汽带入热量MJ84925169217275616汽机补汽流量T/H1072020汽机补汽温度1591183205汽机补汽焓值KJ277227802872补汽带入热量MJ296605559857440热收入项热收入总热量MJ11458442248146333056排气温度444035凝结水焓值KJ18421675146538凝结水带走焓值MJ72951289515826循环水带走焓值MJ87362163104232177漏汽损失MJ192702375358526热支出项发电机功率换成热量MJ180004644079200凝结器真空KPA92394596发电机功率MW512922汽机总热效率157120662378442影响汽轮机热效率和功率的因素4421影响汽轮机热效率的因素44211正常运行中不同进排汽参数和流量下汽轮机热效率计算表影响汽轮机热效率因素汽温汽压主汽流量汽轮机背压序号不同汽温降低热效率不同汽压降低热效率不同流量降低热效率不同背压降低热效率不同参数下热效率MPAT/HKPA13450001800088050600025212340041171009841205560402467333508216201780250606070241643301231530267637065611023635325164144034724907061482309632020513504368620756220224873152461260516474080629021868310287117060608608563402130930532810806856990906392207310300369099077521110956470201011295410090864812301006550194612290451081094441360105663518811328549207210340148011067151817142805330631113616101156813174944212汽轮机热效率主要受汽轮机背压、汽轮机进汽流量、温度、压力影响，具体影响效率情况如上表序号影响汽轮机功率和汽耗因素不同汽温降低功率不同汽压降低功率不同流量降低功率不同背压降低功率按汽轮机背压平均893KPA计算不同按汽轮机背压平均893KPA计算不同参参数下功率数下汽耗单位MPAT/HKPAMWKG/KWH13450001800088050600022491234007617101484400606070201518333514816203180800606070195264330233153044761180699139185345325305144058721550699139175436320377135072681910815283165517315449126085642270815283155683105221170996026108933771415699305594108112562940893377131578103006660912552327010559812258811295738081384835801055981145981229081007151443880117750105608132858830616440417011775097619142809550517736445013695289631443汽轮机热平衡计算分析汽轮机功率和热效率主要受进汽量（由于采取节流调节，一定的进汽流量对应一定的进汽压力，所以进汽压力降低的热效率应合并进进汽流量影响热效率），进汽温度，排汽压力三方面影响。4431进汽量及进汽压力影响2012年汽轮机平均主汽流量只有56T/H，低于额定值22T/H，进汽量越低汽轮机缸效率越低，经查表因主汽流量低降低热效率99，在汽温和真空保证额定值时降低功率294；4432进汽温度影响汽轮机进汽温度低于额定值，锅炉入口平均烟温322，低于额定入炉烟温5