235m2环冷机废气余热锅炉的研发.pdf

工业锅炉 2 0 1 3年第 6期 总第 1 4 2期 文章编号 1 0 0 4 8 7 7 4 2 0 1 3 0 6 - 0 0 2 4 - 0 3 2 3 5 m2环冷机废气余热锅炉的研发 刘美丽 西安陕鼓动力股份有限公司 工程设计院， 陕西 西安 7 1 0 0 7 5 摘要 主要阐述了烧结系统余热发电技术及其配套的余热锅炉。该型余热锅炉有效地 解决了磨损 、 漏风、 保温等难题， 并能很好地适应烧结生产工艺的波动， 具有一定的推广价值。 关键 词 余热锅炉 ； 余热发 电； 研 发 中图分类 号 T K 2 2 9 ． 9 2 9 文献标识码 A Re s e a r c h a n d De v e l o p m e n t o f 2 3 5 m2 S i n t e r i n g Fl ue Ga s W a s t e He a t Re c o v e r y Bo i l e r o f Ri n g Co o l e r 第一作 者 刘美丽 ， 1 9 8 6年 毕 业 于西 安 交大热能工程专业 ， 研究方向锅炉设备 、 余 热 发 电 以及 O R C 系统研究。 X i a n S h a a n g u P o w e r C o ． L t d ． ， X i a n 7 1 0 0 7 5， C h i n a Ab s t r a c t Ma i n l y i n t r o d u c e s t h e w a s t e h e a t r e c o v e r y b o i l e r w h i c h c a n s o l v e e f f e c t i v e l y wi t h w e a r ，a i r l e a k a g e ，h e a t i n s u l a t i o n a n d o t h e r p r o b l e ms ，a n d c a n w e l l a d a p t t o f l u c t u a t i o n s i n s i n t e r i n g p r o d u c t i o n l i n e ，a n d h a s a c e r t a i n p o p u l a ri z a t i o n v a l ue ． Ke y wo r d s wa s t e h e a t r e c o v e r y b o i l e r；g e n e r a t e e l e c t r i c i t y b y wa s t e h e a t ； r e s e a r c h a n d d e v e l o p m e n t 0 前 言 我国是世界第一钢铁生产大 国。2 0 1 0年钢产 量为 6 2 7 0 0万 吨， 占世界总产量的 5 0 ％ ， 钢铁生产 能源消耗约占全国生产总能耗的 1 5 ％， 成为 国家节 能减排的重点领域 。钢铁企业烧结工序能耗仅次于 炼铁工序 ， 居第二位 ， 烧结工序 的能耗约 占企业总能 耗 1 2 ％， 其排放的余热约占总能耗热量 4 9 ％。据统 计我国烧结工序的废气余热 回收利用率不到 3 0 ％ ， 烧结工序能耗指标与先进 国家相 比差距较大 ， 每吨 烧结矿的平均能耗要高于 2 0 k g c e ， 节 能潜力很大 。 从能源梯级利用的高效性和经济性 的角度分析 ， 余 热发电是最为有效的途径之一 。 1 烧结余热资源特性分析 烧结工艺余热回收主要有两大部分 ， 其一是烧 结矿的显热占烧结过程总带入热量 的约 4 4 ． 5 ％ ， 在 冷却机高温段的废气温度为 3 5 0 4 2 0℃； 其二是烧 结烟气显热 占烧结过程总带入热量的约 2 3 ． 6 ％ ， 在 烧结机尾部倒数 四个风箱排 出的废气温度为 3 0 0 3 8 0℃ 。在烧结生产过程中 ， 有近 5 0 ％的热 能以烧 结烟气和冷却机废气的显热形式排人大气 ， 如图 1 。 本文只讨论环冷机废气显热利用锅炉的设计 。 对 2 3 5 m 环冷机废气进行气 固换热计算 ， 环冷 机可用废气为 1 烟罩 、 2 烟罩两部分， 其 中， 1 烟罩 废气对应于 1 环冷鼓风机 ， 2 烟罩废气对应于 2 环 冷鼓风机。当烧结机实 际运行状况符合设计条件， 1 0 0 ％负荷运转， 废气参数如表 1 。 表 1 废气参数 收稿 日期 2 0 1 3 -06 - 0 4 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 6 工业锅炉 2 0 1 3年第 6期 总第 1 4 2期 2 必须考虑烧结烟气参数波动大的特点 ； 3 必须采用先进可靠 的密封结构 、 保温结构 ， 尽可能减少漏风 ， 减少热损失 ； 4 采用可靠的水循环结构， 确保水循环安全 ； 5 采用模块式结构形式， 减少现场安装工作量。 2 ． 3 锅炉结构 锅炉为双压 自然循环 ， 立式布置 ， 全支撑管箱结 构。锅炉 由进 口烟箱 、 高压段过热器 、 高压段蒸发 器 、 高压段省煤器 、 低压段过热器、 低压段蒸发器 、 低 压段省煤器管箱 、 出口烟箱 、 钢架 、 平台扶梯 、 高压段 锅筒 、 低压段锅筒、 除氧器等组成 如图 3 。 4 5 1 2 1 4 l ～高压段锅筒2 一进 口烟道3 一除氧器4 一低压段锅 筒5 一 高压蒸发器6 一高压过热器7 一低压过热器 8 一高压省煤器9 一低压蒸发器 1 O 一低压省煤器 1 1 一 沉降室 1 2 一出口烟道1 3 一钢架l 4 一平台扶梯 图 3 锅炉总 图 锅炉给水经省煤器加热到接近饱和温度后进入 锅筒 ， 再经下降管进入蒸发器 ， 在蒸发器内吸热变成 汽水混合物 回到锅 筒， 在分离器 中进行 汽水分离。 高压段的饱和蒸汽进入过热器过热后经主汽管送入 汽轮机 ； 低压段饱和蒸汽经过低压过热器加热成过 热蒸汽 ， 送入汽轮机的补汽口。 高压段锅筒内径为 6 0 0 mm 2 6 m m， 内设二 级分离器 ， 汽水混合物先经一级旋风分离器分离 ， 再 进入波形板和匀汽孔板分离后进入过热器， 保证蒸 汽品质 ； 低压段锅筒 内径为 2 2 0 0 fi l m X 2 4 m m， 内 设二级分离器 ， 一级为圆弧挡板惯性分离器 ， 二级为 带钢丝网的分 离器。在低压锅筒 上部设计 了除 氧 头 ， 除氧水箱 与低压锅筒 合二为一 ， 锅炉 自带除氧 ， 降低 了设备的复杂性 。 整台锅炉的换热面 由六个管箱组成 ， 分别为高 压段过热器 、 高压段蒸发器 、 高压段省煤器 、 低压段 过热器 、 低压段蒸发器 、 低压段省煤器管箱 ， 每个管 箱由换热管 、 集箱、 管板 、 侧板 、 密封箱组 成模块结 构 ； 受热面管采用水平错列布置螺旋翅片管 ， 大大增 加了换热面积。 2 ． 4锅炉主要特点 1 采用防磨设计 在受热面选取较低烟气流 速的同时烟气进 口设有烟气均流装置， 在高温过热 器上部管束采用防磨翅片管， 在管组四周设防磨导 流板 、 隔板 ， 减少烟气流动的不均匀性 ； 管箱内集箱 、 管组弯头处设防磨装置 ； 高温区域管箱材料选用耐 高温材料 。 2 采用新型密封设计 理论上烟气侧漏风率 由 1 ％增加到2 ％， 锅炉蒸发量下降0 ． 8 ％左右。但 实际上在锅炉投运后 ， 由于各种因素的共 同作用 ， 锅 炉蒸发量下降远远大于 0 ． 8 ％ ， 所 以余热锅 炉的运 行工况对锅炉的密封设计提出更高要求 ， 漏风量大 会造成系统运行不稳定 ， 余热利用效率下降 ， 所 以管 箱采用 内护板密封 ， 并在厂内进行密封试验检查 ； 采 用 内置集箱 ， 受热面管子不穿墙 ， 集箱穿墙有迷宫式 焊接密封， 有效地改善了锅炉的密封性能， 确保锅炉 漏风率低于 l ％ 。 3 采用保温设计 为了充分利用余热 ， 对锅炉 的保温设计提出更高 的要求。该锅炉采用 1 6 0 m m 厚 的硅酸铝纤维毡做外保温 ， 在环境温度 2 5℃时 ， 锅炉护板外表面温度低于 4 0 c IC。 4 受热面换热管均采用小螺距 高绕翅 片管 ， 从而组织起更为有效的废气流场 ， 加强换热 ， 并且能 在较大程度上减轻磨损 ， 延长检修周期 ， 保证锅炉有 较长的使用年限 。 5 用饱和蒸汽减温器调节过热蒸 汽温度 ， 保 证进入汽轮机的蒸 汽温度稳定 ， 在烧结 系统烟气温 度波动较大时汽轮机能够稳定工作。 3 技术经济分析 2 3 5 m 环冷机余热锅炉经两年的运行证明 锅 炉蒸发量 、 蒸汽温度 、 蒸汽压力、 热效率 、 漏风率等主 要技术指标全面达到设计指标。 余热锅炉高压段产生蒸汽进汽轮机主汽 口参数 为压力 1 ． 5 M P a ， 温度 3 2 5℃ ， 蒸汽流量为 2 2 t ／ h ， 低 压段产 生 蒸 汽进 汽 轮 机 补 汽 口参 数 为压 力 0 ． 5 M P a ， 温度 2 0 0℃ ， 蒸汽流量为 5 ． 4 t ／ h 。 汽 轮 发 电 机 组 的发 电 功 率 为 3 7 6 4 k W ， 按 下转第 3 8页 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m