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      浅谈影响余热发电环冷机发电的几个因素

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      浅谈影响余热发电环冷机发电的几个因素

      发布日期:2018-10-23 作者: 点击:

      余热发电环冷机厂家结合国内余热发电环冷机发电技术发展、应用现状,从系统的设计、运行角度,对冷却机取热、热力系统设计、烧结机作业率等几个影响余热回收效益的重要因素进行了分析,提出了相关观点和建议。

      余热发电环冷机余热发电技术自引进以来,经过马钢、宝钢等工程的示范,随着国内低温余热发电市场的形成,近年来发展迅猛,已在烧结行业得到大量推广应用。技术研究领域,部分高校和节能服务企业针对国内烧结矿冷却工艺、装备特点及余热发电技术现状,对烧结矿冷却模型的建立、系统热力参数的选择等问题已开展了部分研究,取得了一些成果;工程应用领域,国内大量项目已经投运,钢铁企业和节能服务企业已经就同类项目的运行积累了量的经验。但纵观行业内的整体情况,技术方面,烧结余热发电技术的相关研究处于起步阶段,系统设计的理论模型仍未系统化,有待深入研究;从烧结余热发电项目的实际运行状况看,余热发电能力达到设计水平的项目为数不多,部分项目建成后甚至难以投运。行业的发展整体上处于粗放模式。

      经过近年来的发展,随着行业的成熟,烧结余热发电技术在设计、运行等各方面存在的问题大多已浮出水面,业内也已对于一些关键影响因素形成统一认识。作为烧结生产的附属部分,从工艺原理上,烧结余热发电系统可分为烟风系统和热力系统两个相对独立的部分,从生产关系上,先后受到烧结生产运行和电站运行两级操作的控制和影响,本文将按照从前到后的顺序,从各个环节选出一些影响项目运行效益的重要因素,分别进行分析讨论。

      1 冷却机取热

      烟风系统为烧结工艺和发电工艺之间的衔接单元,该系统以热空气为介质,从冷却机内烧结矿的冷却过程中吸收热量,在余热锅炉内放热,将热量转移到蒸汽动力循环系统内。以热量的转移效率为目标,现有技术形成了两段取风、双通道锅炉、循环风等几项主流技术,目前的技术路线中,锅炉端的换热技术已较为成熟,目前的关键技术问题和研究主要集中在冷却机端。

      取热技术研究的关键和基础,在于烧结矿冷却模型的研究。烧结矿在带冷机或环冷机中的冷却,属于移动床非规则堆积颗粒气固传热过程。董辉等对烧结矿的冷却过程进行了实验研究,分别研究了料层厚度和冷却风量两个因素对换热的影响,实验结果表明了料层厚度和冷却风量的存在。张小辉等通过对烧结矿冷却过程的数值仿真,分别对烧结矿粒径、冷却风速、料层厚度、入口风温等操作参数进行了优化研究。由于其中涉及冷却机的装备及生产调整,其研究结论目前尚未投入工程应用,但仍具有重要的指导意义。

      冷却机取风参数的选取属现有技术中较为突出的设计问题,因取风参数选取过高而造成系统运行效率极差的项目为数不少。由于缺少换热模型的支撑,业内当前的项目设计中,冷却机取风参数主要依靠热平衡计算结合经验选取,料层厚度、机速等操作因素的影响,主要通过经验修正体现。而冷却机的配置中,冷却面积、冷却风机型号、数量的多变也是取风参数难以通过经验把握的重要原因之一。

      2 热力系统设计

      热力系统的设计优化为近年来烧结余热发电乃至整个低温余热发电领域技术研究的热点之一。

      从系统的整体设计上,经过针对孤立的烧结余热发电系统,双压系统从单压系统、闪蒸系统中脱颖而出,其优越性得到广泛承认,已成为行业内的主流选择。在双压系统的基础上,目前已开展的研究主要针对热力参数的优化问题。王学斌等在针对纯低温余热发电系统的研究中指出,锅炉入口烟温、蒸汽压力、锅炉窄点温差是影响系统效率的关键因素;王毅等对烧结余热发电系统的主蒸汽参数进行优化计算后,认为主蒸汽压力范围为1.6~1.9MPa。目前,行业内项目设计中选择的主蒸汽压力多为1.6~2.4MPa,低压蒸汽压力多为0.3~0.5MPa。

      经过调研和分析,对于项目的实际运行而言,双压系统的选择相对重要,其效率的提高相对于单压系统较为显著,而双压系统的蒸汽压力选择对系统的影响有限,其原因主要为以下两点:

      (1)计算表明,对于同一系统,在低压蒸汽压力相同的情况下,主蒸汽压力在1.6~2.4MPa内变化,对于系统整体发电量的影响较小,小于2%;

      (2)余热发电项目在实际运行中多采用滑参数方式,蒸汽运行压力低于设计值0.2MPa以上的情况普遍存在且变化频率较快,设计压力的差异在实际运行中的影响被大大弱化。

      3 烧结机作业率

      烧结机作业率是余热发电运转率的基础,直接影响余热回收效益。国内烧结机的设计作业率一般为90.4%,绝大部分烧结生产线能够达到这一设计指标,大部分企业为95%左右。烧结机作业率对于余热发电的影响,需要针对停机种类进一步讨论。

      烧结机停机可分为故障停机和计划停机两种,通常情况下,故障停机为临时停机,难以提前预测,出现频率较高,单次停机时间较短;计划停机可人为安排时间,出现次数较少但时间较长。对于烧结余热发电而言,烧结机停机时间超过长度后,随着蒸汽参数的下降,系统则需要被迫停机,根据操作习惯及水平的不同,此临界时间一般为10~30min。烧结生产线可快速重新启动,而发电机组停机后,重新启动需要2小时以上。因此,即使对于相同的烧结机作业率,停机时间的具体组成仍可能造成发电系统运转率的较大差异。

      浅谈影响余热发电环冷机发电的几个因素



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