浅谈长钢烧结发电项目的设计特点

　　首钢长治钢铁有限公司现有2台200m2烧结机配套的环冷机，采用了机上锅炉产低压蒸汽的简单余热利用模式。本项目在不改变现有烧结工艺的前提下，对200m2烧结机配套的环冷机进行余热回收改造，拆除原有机上布置的锅炉，建设新的高效余热锅炉，并配套汽轮发电机组，充分利用烧结余热余能，到收益最大化。按照2+2+1模式建设发电系统，即两台烧结环冷机建设两台锅炉建设一套发电机组。其中配套2台25t+8t双压锅炉，一套10MW汽轮机组，一台12MW发电机，具有设备配置高效合理，余热回收效率高的特点。
　　1 工艺介绍
　　首钢长治钢铁有限公司4#、5#烧结机配套的2台228m2环冷机的1#烟囱、2#烟囱烟气温度较高，本项目对该烟气进行回收利用。设计锅炉采用双通道烟气进气系统，低温烟气进入余热锅炉的低温段进行换热；高温烟气进入余热锅炉的过热段换热，高温烟气烟温降至与低温烟气相当后，两股烟气混合再与其余的受热面换热，充分利用烟气的不同品质，实现烟气热能的梯级利用。换完热量后的全部废气通过引风机排入大气，不再循环利用。
　　环冷机排气烟囱与进锅炉的烟道之间设置切换挡板，正常运行时挡板打开，烟气进入余热锅炉换热；当余热锅炉或发电设备发生故障时，挡板关闭，烟气排空。
　　余热锅炉为双压设计，中压过热蒸汽和低压过热蒸汽全部用于发电。两路锅炉蒸汽合并进入1台汽轮机，发电机组选用双进汽单缸凝汽式发电机组。主汽门、高压调节汽阀蒸汽室与汽缸为一体，新蒸汽从主汽门下部直接进入高压调节汽阀蒸汽室内。汽缸下部有补汽口，汽缸排汽室通过排汽接管与凝汽器刚性连接。
　　当汽轮机组停止运行时，锅炉的中压过热蒸汽通过主蒸汽管道旁路减温减压至厂区蒸汽外网的压力和温度后并入厂区管网，实现蒸汽外供。低压过热蒸汽由于压力过低且流量较小，通过低压蒸汽管路的集汽箱放散。
　　2 技术特色
　　2.1 本项目为节能技改项目，充分利用烧结厂区内余热余能，将产生的中压蒸汽综合后进行拖动烧结主抽风机，直接减少烧结生产的吨矿燃耗，间接减少了CO2、SO2、粉尘排放，支援了环境建设。
　　2.2 本项目中烧结采用非补燃的余热锅炉，不消耗化石燃料，无新增排放物。
　　2.3 为了确保烧结锅炉蒸汽产量、质量，将环冷机落料点的高温除尘烟气引入环冷机高温收集烟道，对烟气温度、烟气流量等进行多因素动态控制，减少烧结生产不稳定带来的烧结锅炉产汽的影响及波动。
　　2.4 将从环冷机烟罩收集到的两路烟气分别进入余热锅炉，热烟气由余热锅炉换热排除后，全部通过循环风机回送至第一冷区，一冷区烧结矿料采用热风冷却；其余冷区采用原有环冷鼓风机送来的冷空气冷却。循环风机正常运转时，停用一冷区鼓风机。
　　3 技術成效与深度
　　烟气收集是余热利用的关键，首先准确计算及校核环冷机的热量同时能最大化的收集余热是高效利用余热的前提。根据长治钢铁烧结生产特点及现有原料配比状况采用热平衡计算及经验校核成品烧结矿温度，并采取以下措施最大化的收集环冷机烟气。
　　（1）采用专有的刚柔性密封技术改造烟罩与台车上缘之间的密封装置。（2）采用三维仿真校核烟罩设计，使烟罩的设计达到消除烟罩死角，压力均等，并对烟罩进行保温处理，避免热量辐射损失。（3）为适应烧结过程的波动，以及优化热烟气的参数，对烟罩和风道均进行了合理的分区。（4）封闭环冷机高温区域除尘点，设计降尘烟罩从而增加高温烟气的收集量。（5）管系的合理布置，精确计算和管径的选择，经过计算的管道布置合理，管道内风速合理，进入锅炉后混合均匀，减少了对管道的磨损和对锅炉的冲击，增加了设备及管道寿命。（6）合理匹配各工艺参数，达到工艺及操作合理、简单。（7）根据长钢年停产次数及停产时间，合理设计年工作时间，尽可能的避免因为紧急停产导致的汽轮机组解列，最大化的利用环冷机烧结矿余热，从而实现优质高效回收。
　　以上技术的应用，促使环冷机降低了漏风率，降低了风机能耗，更好的为烧结矿与循环烟气换热提供了条件，为提高发电量及降低能源的浪费奠定了基础，是余热回收技术的关键所在。
　　4 综合效益
　　本项目工艺设计采取了环保高效的理念，循环利用烟气技术先进，年含尘烟气排放减少5.3×109m3，环保效益良好。利用现场有限的空地进行合理布置，在不影响烧结机检修的基础上，有效的配合烧结机生产，利用环冷机余热发电，工程投资低，效益高，投资回收期短，解决了资源浪费问题，为首钢长治钢铁有限公司排忧解难，达到了预期的目的，且产生了良好的经济效益。
　　在烧结机正常生产条件下，在不增加任何CO2排放的情况下，年发电量可达到6.5×107kWh，相当于节省标准煤8000t，约相当于减排2.9万吨CO2，环保效益显著。本项目实施后，正常生产年外供电4.758×107kWh，在不增加任何热源的条件下，该项目投产后的经济效益也非常可观。

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