濟(jì)鋼120m2燒結(jié)機(jī)余熱回收系統(tǒng)改造

王榮光

（山鋼股份濟(jì)南分公司 煉鐵廠，山東 濟(jì)南 250101）

1 余熱回收系統(tǒng)概況

山鋼股份濟(jì)南分公司煉鐵廠120燒結(jié)區(qū)域現(xiàn)有1#、2#余熱鍋爐均運(yùn)行多年，其中1#余熱鍋爐2002年投用，2#余熱鍋爐2004年投用，單臺(tái)鍋爐設(shè)計(jì)產(chǎn)汽量7 t/h，產(chǎn)汽壓力1.0 MPa，過(guò)熱蒸汽溫度220 ℃。經(jīng)過(guò)改造，過(guò)熱蒸汽溫度到250 ℃，鍋爐系統(tǒng)主體設(shè)備設(shè)計(jì)使用壽命15 a 以上，余熱利用穩(wěn)定高效。余熱鍋爐所產(chǎn)蒸汽主要用于燒結(jié)機(jī)混合料蒸汽預(yù)熱、配料室料倉(cāng)保溫、除塵器保溫、蒸汽并網(wǎng)外供等，對(duì)燒結(jié)系統(tǒng)降本增效工作起到了重要作用。

1#、2#余熱鍋爐系統(tǒng)使用至今，早已超過(guò)設(shè)備本體3～5 a 的使用壽命，主產(chǎn)汽設(shè)備蒸汽發(fā)生器燒損嚴(yán)重，80%的熱管已經(jīng)彎曲斷裂，大大影響了設(shè)備的產(chǎn)汽能力；蒸汽加熱器下垂變形嚴(yán)重，多處出現(xiàn)開(kāi)裂現(xiàn)象，每次計(jì)劃?rùn)z修均需進(jìn)行加固和焊補(bǔ)處理。1#、2#余熱鍋爐安裝于帶冷機(jī)密封罩與煙筒之間，如遇鍋爐系統(tǒng)出現(xiàn)故障，必須停機(jī)配合處理，影響到燒結(jié)生產(chǎn)的正常運(yùn)行。目前，該兩臺(tái)余熱鍋爐每臺(tái)產(chǎn)汽量?jī)H為2 t/h，產(chǎn)汽壓力0.15 MPa，過(guò)熱蒸汽溫度150 ℃，已遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。帶冷機(jī)余熱利用率低。為此，對(duì)該余熱回收系統(tǒng)進(jìn)行改造。

2 改造方案和改造措施

拆除1#、2#帶冷機(jī)上部現(xiàn)有無(wú)機(jī)傳熱蒸汽發(fā)生器4 套，拆除蒸汽加熱器2 套，對(duì)現(xiàn)有4 個(gè)煙筒及鋼結(jié)構(gòu)框架重新進(jìn)行校驗(yàn)加固，在原余熱鍋爐位置安裝煙道式余熱鍋爐2套，同時(shí)設(shè)置煙氣旁通閥門，確保余熱鍋爐的檢修不影響帶冷機(jī)的正常運(yùn)行；余熱鍋爐控制系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)改造，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)上水，配套儀表系統(tǒng)對(duì)鍋爐各項(xiàng)主要參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，并配置報(bào)警保護(hù)功能裝置，保證鍋爐系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

2.1 余熱回收系統(tǒng)換熱設(shè)備配置

1）1#煙囪處配置蒸汽過(guò)熱器（250 ℃）、余熱鍋爐（1.0 MPa）、水預(yù)熱器（140 ℃）各1 臺(tái)。2）2#煙囪處配置余熱鍋爐（1.0 MPa）、水預(yù)熱器（140 ℃）各1臺(tái)。3）3#煙囪處配置水預(yù)熱器1臺(tái)（140 ℃）。

2.2 汽水流程

處理后的軟水（水質(zhì)應(yīng)符合中低壓鍋爐給水標(biāo)準(zhǔn)）經(jīng)除氧泵送至加氫除氧器內(nèi)進(jìn)行除氧，處理后進(jìn)入除氧水箱，20 ℃除氧水通過(guò)給水泵軟水預(yù)熱器升溫到140 ℃左右，送入余熱鍋爐汽包中，產(chǎn)生1.0 MPa 飽合蒸汽，經(jīng)蒸汽過(guò)熱器過(guò)熱到250 ℃后并入主蒸汽管網(wǎng)，完成1.0 MPa 余熱蒸汽回收系統(tǒng)的換熱循環(huán)［1］。

2.3 熱工設(shè)計(jì)參數(shù)

管內(nèi)蒸汽的流動(dòng)速度21 m/s，管內(nèi)蒸發(fā)換熱系數(shù)6573 W/（m2·℃）；煙氣側(cè)管間最大流速7.06 m/s，煙氣側(cè)對(duì)流換熱系數(shù)53.5 W/（m2·℃）；翅片密度143個(gè)/m，翅化系數(shù)8.5，翅化效率0.65；蒸汽發(fā)生器總傳熱系數(shù)206 W/（m2·℃）；對(duì)數(shù)平均溫差150.3 ℃；煙氣側(cè)阻力降：蒸汽發(fā)生器Ⅰ，260 Pa；蒸汽發(fā)生器Ⅱ，212 Pa。

2.4 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

翅片管φ38×3.5，螺距H8；翅片外徑D78，翅片厚度δ1.2。蒸汽發(fā)生器傳熱面積：發(fā)生器Ⅰ，1370 m2；發(fā)生器Ⅱ，820 m2。分翅片管式蒸汽過(guò)熱器1臺(tái)，本方案中在2#煙道處（溫度為350 ℃）布置過(guò)熱器可提高蒸汽產(chǎn)量。

1）已知條件。蒸汽壓力P=1.0 MPa；過(guò)熱蒸汽溫度tg=250 ℃；過(guò)熱蒸汽焓I”=2840.2 kJ/kg，180 ℃飽和蒸汽焓I’=2466.4 kJ/kg；煙氣入口溫度ty1=580 ℃，煙氣出口溫度ty2=485 ℃，過(guò)熱蒸汽入口溫度to=180 ℃，過(guò)熱蒸汽出口溫度即tg=250 ℃；過(guò)熱蒸汽量V=7000 kg/h。

2）熱工設(shè)計(jì)。過(guò)熱蒸汽所需熱負(fù)荷Qg=（I”-I’）×V=2.62×106kJ/h（726.6 kW）。根據(jù)煙氣入口溫度、出口溫度以及煙氣流量計(jì)算煙氣的熱負(fù)荷，即Q’煙=2.73×106kJ/h，熱損失按5%計(jì)算，則Q”煙=2.60×106kJ/h（721.2 kW）。加熱過(guò)熱蒸汽所需熱量與煙氣熱負(fù)荷相平衡，故Q’煙≈Qg”。

經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)計(jì)算，管內(nèi)蒸汽入口流速為25 m/s，煙氣間最大流速為7.5 m/s。余熱鍋爐系統(tǒng)設(shè)備設(shè)計(jì)參數(shù)見(jiàn)表1［2］。

3 改造效果

改造前（2011年）后（2012年）各取上半年余熱回收量進(jìn)行對(duì)比（見(jiàn)表2），改造后平均月回收熱量由5.12×107J增加為7.64×107J。

1#、2#余熱鍋爐產(chǎn)汽量穩(wěn)定高效，除滿足120 m2燒結(jié)機(jī)區(qū)域工藝消耗使用外，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定外供蒸汽量達(dá)5 t/h。余熱鍋爐同步作業(yè)率100%，系統(tǒng)有效作業(yè)率95%，1.0 MPa飽和蒸汽市場(chǎng)價(jià)約150元/t，年外供蒸汽效益為615.6萬(wàn)元。

表1 余熱鍋爐系統(tǒng)設(shè)備設(shè)計(jì)參數(shù)

表2 改造前后系統(tǒng)回收熱量對(duì)比（×107）J

［1］河北鋼鐵集團(tuán)唐鋼實(shí)現(xiàn)鋼鐵企業(yè)余熱全環(huán)節(jié)回收［J］.鋼鐵，2010（12）：91.

［2］沈坷，張忠孝，代百乾.燒結(jié)余能綜合回收利用技術(shù)研究［J］.燒結(jié)球團(tuán)，2010（6）：1-4.