烧结余热发电运行分析

鲁兰军

　　　　　　　　　烧结余热发电运行分析

　xx炼铁厂烧结余热发电工程采用的是目前先进的、符合烧结余热回收系统发展方向的的烟气全闭式循环系统，即锅炉排烟全部循环用作烧结矿的冷却介质冷却烧结矿，以此来提高环冷机排烟温度。
　由于烧结余热发电工程和烧结机工程并非同时设计、建设，加之烧结余热发电在我国起步不久，鲜有经验可借鉴，烧结余热发电在投产后出现很多问题：
　一、蒸汽参数不稳定影响发电机组正常运行。
　由于烧结生产过程波动，余热发电工程投产后，锅炉蒸汽参数远远没有达到设计要求，发电机组始终未能实现满负荷发电。
　锅炉蒸汽参数低的直接原因是锅炉入口烟气温度低。余热锅炉设计入口烟气温度345℃，而实际温度只有280℃~310℃左右，有时甚至低于250 ℃。
　导致锅炉入口烟气温度低的原因有两个：
1、烧结矿严重过烧或严重欠烧。
　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；严重欠烧时，烧结混合料中的碳未能得到充分燃烧，所产生的热量更少。这两种情况都将导致进入环冷机上的烧结矿所携带的热量减少，进而导致烟气温度降低。
2、锅炉引风量和环冷机鼓风量不匹配。
　  穿过环冷机热矿层的高温烟气才是锅炉的有效热源。但是由于环冷机和烟罩密封不严，当锅炉引风量大于烟气回收段的鼓风量时，将有大量冷风进入，导致进入锅炉的烟气温度急剧下降。
　 针对上述两种原因，可采取以下措施：
　 1、烧结稳定燃烧过程，严禁出现严重过烧和欠烧的情况，尤其是不能出现严重过烧的情况。重点加强对一、二混添加水的控制。水分控制宁可偏大而不偏小，以重点防止严重过烧现象的出现。同时还应充分发挥烧结机自动化程度高的优势，合理控制，稳定烧结过程。
　 2、正常运行时，出现烟气温度下降，可视情况采取措施，如通过调整引风量，使锅炉换热率达到最佳，调整发电负荷，以保证蒸汽参数的稳定。
　 3、采用调整范围相对较大的汽轮机组，以适应烧结烟气温度波动大而导致的锅炉蒸汽参数不稳定。xx炼铁厂烧结余热发电工程所采用的青岛捷能NZ15-2.0/0.5单缸、冲动、补汽凝汽式汽轮机，经过实践证明，正常运行时，其允许蒸汽参数变化范围能够适应烧结机烟气温度不稳定的情况，最大限度地保证了发电机组的运行稳定。实际运行中，汽轮机主汽门前蒸汽压力0.7MPa时，发电机组仍能带4000KW负荷运行，各项运行参数指标正常。
　二、烧结机短时间停机（换台车）影响发电机组正常运行。
　烧结机短时间停机换台车在烧结生产中是不能避免的。这种停机对烧结机作业率的影响不大，但对余热发电机组影响却很大。
　烧结机停机以后 ，不再有热烧结矿卸到环冷机上，此时锅炉的热源只是环冷机上的烧结矿的物理热，这部分热量很快就会消耗完，从而使锅炉蒸汽参数下降；另外，在烧结机短时间停机时 ，烧结操作人员一般是不关主抽风机风门的，这便导致烧结机上原有的料层严重过烧，往往出现重新启机后环冷机烟气温度先小幅上升然后在急剧下降的情况，在不采取任何措施的情况下，将影响余热发电机组的正常运行，严重时解列停机。从发电机组解列到并网，至少需要两小时，若烧结机开机后烧结过程不稳定，所需的时间将更长。如果这种短时间的停机不能很好地解决且没有很好的应对措施，余热发电将不能稳定地运行。
　此时，烧结岗位人员可根据烧结机停机时烧结矿的烧成情况，关闭烧结机后部的风箱翻板，防止烧结机上的料层在停机期间严重过烧。发电机组岗位人员可根据情况降低发电负荷，以维持蒸汽参数稳定，尽可能避免因为烟气温度低导致发电机组停机。
　烧结换台车时，因为需要短时间停止烧结机（一般停机时间3~4分钟），对烟气温度的影响40~50分钟。这段时间因烟气温度降低，主蒸汽参数也会发生变化。此时，采用不同的应对方式，会产生不同的效果。8月31日与9月1日均发生烧结换台车停机的情况，但两次采用的应对方式不同，8月31日采用了定压运行方式，9月1日采用了变压运行方式。现在将两次运行变化做一比较。
　
　
　
　
        　     8月31日        　     9月1日
　        　换台车前        　换台车后        　换台车前        　换台车后
　汽缸上半缸   温 度   ℃        　224        　178        　221        　213
　        
温度变化值℃        　       46        　       8
　汽缸下半缸   温度    ℃        　211        　173        　208        　200
　
温度变化值℃        　       38        　       8
　调节级后蒸汽 温度    ℃         　211        　181        　212        　205
　
温度变化值℃        　       30        　       7
　调节级后法兰 温度1   ℃        　208        　195        　216        　209
　
温度变化值℃        　       13        　       7
　调节级后法兰 温度2   ℃        　202        　188        　208        　202
　
温度变化值℃        　       14        　       6
　 主汽门前蒸汽温度    ℃        　282        　252        　296        　253
　
主蒸汽压力MPa        　1.0        　1.0        　1.0        　0.6
　
　过热度  ℃        　97        　67        　111        　89
　
有功功率kW        　6326        　3053        　6229        　4797
　高压油动机行程mm        　79        　76        　76        　114

　通过上表可以看到：8月31日烧结换台车时，采用的是定压运行方式，即主蒸汽压力保持1.0MPa基本不变。在整个过程中，机组负荷即有功功率由6326kW下降至3053kW，汽缸上半缸温度下降了46℃，汽缸下半缸温度下降了38℃，调节级后蒸汽温度下降了30℃，调节级后法兰温度下降了13~14℃，主蒸汽过热度下降到67℃。
　9月1日换台车时采用的是变压运行方式，主蒸汽压力由1.0MPa下降至0.6MPa左右，调节汽阀开度114mm，基本全开（全开116mm），机组负荷由6229kW下降至4797kW，通流部分温度变化为6~8℃，远低于定压运行时的变化值，主蒸汽的过热度也比定压运行时高22℃。
　两相比较，变压运行无疑减小了高温部件的温度变化，从而减小了汽缸和转子的热应力、热变形，提高了机组的热稳定性，同时也提高了部件的使用寿命。
　变压运行使机组保持了较高的发电效率。从实际运行趋势图可以看出，过程中变压运行的有功功率要比定压运行高1000~1700kW。
　主蒸汽较高的过热度，使低压部分蒸汽的湿度减小，从而减小了湿蒸汽对低压级叶片的水冲蚀，延长了叶片的使用寿命。
　在变压运行中，由于调节汽阀保持全开或基本全开，不像定压运行时需要对其不断进行调整，调节系统工作稳定，机组振动小。
　同时，机组变压运行时，锅炉受热面、主蒸汽管道及汽轮机调节级汽室等，由于主蒸汽压力降低，这些高压部件的工作条件也得到了改善。
　变压运行还使烧结矿生产过程中所产生的高温废气得到最大程度的回收利用，减少热排放，更有利于环境保护。
　变压运行也降低了运行人员的监视、调整难度。
　
　
　
　三、烟气回收系统漏风降低了余热回收效率
　烟气回收系统的漏风是导致余热回收效率低和烟气温度低的主要原因。减少漏风对提高余热回收效率有重要意义。
　由于环冷机台车与烟罩作相对运动，二者之间存在间隙，因此在烟罩下部压力与外界常温空气压力不一致时，就必然存在漏风。漏风有两种情况：一种是因为烟罩内压力为正压时热烟气漏出系统；另一种是因为烟罩内压力小于外界压力时，常温空气顺着间隙进入烟罩。这两种漏风都会降低余热回收效率。由于烟道排烟温度远高于常温空气温度，所以常温空气漏入系统的危害更加严重。为了减少漏风，正常运行时，环冷机烟罩下部尽量保持微正压，同时减小烟罩与台车边缘的间距，采用软密封。
　四、关于烟尘泄漏环保污染问题。
　烟尘泄漏的原因主要是由于烟罩内正压热烟气外泄所致。烟气烟尘含量大才是污染大的根源。而烧结矿粉尘含量增多又是导致烟气烟尘含量增大根源。
　解决烟尘污染问题的途径:  一是烧结调整工艺，将烧结矿粉尘量控制到最低；另一个就是调整好鼓风量与引风量的配比，不让热烟气外泄漏。
　

平静的心

受教，好文章，谢谢！