秦建新， 張聯(lián)兵
（首鋼長(zhǎng)治鋼鐵有限公司， 山西 長(zhǎng)治 046031）
摘 要：結(jié)合首鋼長(zhǎng)鋼公司燒結(jié)余熱項(xiàng)目投產(chǎn)以來運(yùn)行效果不佳的情況，系統(tǒng)分析了影響因素，并采取了相應(yīng)的改進(jìn)控制措施，使其運(yùn)行效果得以改進(jìn)和提升。
關(guān)鍵詞：燒結(jié)余熱；回收利用；影響對(duì)策
首鋼長(zhǎng)鋼公司始建于 1947 年，是中國(guó)共產(chǎn)黨于戰(zhàn)爭(zhēng)年代在太行山革命根據(jù)地創(chuàng)建的第一個(gè)鋼鐵企業(yè)，2009 年與首鋼總公司聯(lián)合重組。經(jīng)過 70 年的發(fā)展，形成年產(chǎn)鐵 260 萬 t、鋼 360 萬 t、材 375 萬 t 的生產(chǎn)能力，產(chǎn)品包括 H 型鋼、棒材、線材、熱軋帶肋鋼筋、礦渣水泥。主要工藝裝備有 2座 6.0 m 復(fù)熱式搗固焦 爐年產(chǎn)焦炭 140 萬 t、200 m2 燒結(jié)機(jī) 2 臺(tái)、1 080 m3 高爐 2 座、80 t 轉(zhuǎn)爐 3 座、20 000 m3 /h 和 30 000 m3 /h 制氧機(jī)組各一套、60 萬 t/年熱軋 H 型鋼生產(chǎn)線 1 條、55 萬 t/年高速線材生產(chǎn)線 2 條、棒材生產(chǎn)線 3 條、100 萬 t/年礦渣超細(xì)粉水泥生產(chǎn)線 1 條等。目前， 高爐焦比、噴煤比、冶金焦灰分等技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)位列 全國(guó)同類型企業(yè)前列。
首鋼長(zhǎng)鋼公司兩座 200 m2 燒結(jié)機(jī)，分別于 2004和 2008 年投產(chǎn)，年產(chǎn)能 456 萬 t。原燒結(jié)環(huán)冷機(jī)的余熱回收方式是將環(huán)冷機(jī) 1 段產(chǎn)生的高溫?zé)煔馔ㄟ^螺旋翹翅式換熱器由蒸發(fā)器產(chǎn)生飽和蒸汽，再經(jīng)過熱器產(chǎn)生過熱蒸汽，用于燒結(jié)機(jī)混合料預(yù)熱，剩余部分并入公司蒸汽管網(wǎng)。多年運(yùn)行以來，此傳統(tǒng)燒結(jié)余熱利用方式存在效率低、回收的廢氣余熱量少（僅占總熱量的 10%左右）等弊端。近年來，隨著低溫?zé)煔庥酂徨仩t技術(shù)和低參數(shù)補(bǔ)汽凝汽式汽輪發(fā)電機(jī)組技術(shù)不斷發(fā)展，燒結(jié)環(huán)冷機(jī)煙氣余熱發(fā)電項(xiàng)目在國(guó)內(nèi)多家鋼鐵企業(yè)得到成功實(shí)施，并能夠取得較好的經(jīng)濟(jì)效益。
為了高效利用余熱資源，充分利用燒結(jié)環(huán)冷機(jī)煙氣余熱，長(zhǎng)鋼公司提出了實(shí)施燒結(jié)環(huán)冷機(jī)煙氣余熱發(fā)電項(xiàng)目。
1 燒結(jié)余熱發(fā)電項(xiàng)目情況簡(jiǎn)介
2 臺(tái) 200 m2 燒結(jié)機(jī)，平均利用系數(shù) 1.3~1.4 t/m2· h，工作制度為連續(xù)工作制，作業(yè)率 94.98%。燒結(jié)機(jī) 配套 228 m2 鼓風(fēng)帶冷機(jī)，環(huán)冷機(jī)由臺(tái)車及回轉(zhuǎn)框架、鼓風(fēng)系統(tǒng)等組成。帶冷機(jī)配有 4 臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)，設(shè)計(jì)條件下風(fēng)機(jī)風(fēng)量 450 000 m3 /h，風(fēng)機(jī)全壓 3 800 Pa。
燒結(jié)環(huán)冷機(jī)煙氣余熱發(fā)電項(xiàng)目采用“2+2+1”建制，即 2 臺(tái)環(huán)冷機(jī)垣2 臺(tái)余熱鍋爐垣1 臺(tái)汽輪發(fā)電。兩臺(tái)燒結(jié)機(jī)配套建設(shè)兩套自除氧雙參數(shù)自然循環(huán)余熱鍋爐、一臺(tái)補(bǔ)汽—凝汽式汽輪發(fā)電機(jī)組，發(fā)電端電力就近接入企業(yè) 10.5 kV 母線段，配套建設(shè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)、除鹽水制備系統(tǒng)、供配電系統(tǒng)、自動(dòng)控制系統(tǒng)等。
兩套余熱鍋爐型號(hào)為 QC216（128）/380（280）-23.6（8）-2.0（0.39）/330（180），1 臺(tái) 10 MW 的補(bǔ)汽凝汽式汽輪機(jī)組型號(hào)為 BN10-1.9/0.35+QF-W12-2 10.5 kVQ，通過雙壓余熱鍋爐產(chǎn)生 2.0 MPa、330℃ （18.2 t/h）和 0.65 MPa、192 ℃（6 t/h）的過熱蒸汽，驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)進(jìn)行發(fā)電。
按照設(shè)計(jì)，該項(xiàng)目建成投產(chǎn)后，小時(shí)發(fā)電量約8 000 kW·h，年發(fā)電達(dá) 6 000 余萬 kW·h，扣除自用電年凈發(fā)電量 5 000 余萬 kWh，所發(fā)電量分別并入燒結(jié)主抽風(fēng)機(jī)配電站，自發(fā)自用。
燒結(jié)余熱發(fā)電項(xiàng)目總投資 6 500 萬元，于 2016 年 4 月 10 日建成投運(yùn)，投運(yùn)初期，運(yùn)行效果不理想 2016 年 4—6 月份總計(jì)發(fā)電 705.7 萬 kW·h，折合噸礦發(fā)電 7.03 kW·h，與設(shè)計(jì)發(fā)電指標(biāo) （噸礦發(fā)電15 kW·h）存在較大差距[1]。
鑒此，公司成立項(xiàng)目專題攻關(guān)組，從設(shè)備、工藝、 操作和生產(chǎn)組織及外圍配套協(xié)調(diào)等方面，深入分析研究，采取多項(xiàng)措施，取得積極成效。
2 主要采取措施及成效
1）合理調(diào)整、優(yōu)化燒結(jié)機(jī)生產(chǎn)組織模式，為機(jī)組穩(wěn)定高效運(yùn)行提供有力支撐。
燒結(jié)機(jī)穩(wěn)定、連續(xù)的生產(chǎn)秩序是燒結(jié)余熱發(fā)電項(xiàng)目正常運(yùn)行的基礎(chǔ)和保障。為盡快摸索出燒結(jié)機(jī)生產(chǎn)與余熱發(fā)電的最佳運(yùn)行模式和參數(shù)，結(jié)合公司機(jī)燒和鐵產(chǎn)能及爐料配比等情況，前后嘗試采用兩臺(tái)燒結(jié)機(jī)同時(shí)適當(dāng)控制產(chǎn)能、以不攢料不停機(jī)的生產(chǎn)模式，但試驗(yàn)效果欠佳（日發(fā)電量超過 10 萬 kW·h天數(shù)僅有 4 d，且僅為略超過 10 萬 kW·h）；之后，在總結(jié)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，調(diào)整為采用兩臺(tái)燒結(jié)機(jī)滿負(fù)荷生產(chǎn)至存夠一定燒結(jié)礦后交替安排燒結(jié)機(jī)檢修的生產(chǎn)方式，在 2 臺(tái)燒結(jié)機(jī)正常生產(chǎn)時(shí)，日發(fā)電量均在11 萬度以上（7 月 28 日至 8 月 2 日連續(xù) 6 d 日均發(fā)電量 16.2 萬 kW·h，折合噸礦發(fā)電 13.7 kW·h），但在燒結(jié)機(jī)交替檢修期間發(fā)電量影響較大（7 月 15—17日、22 日、25 日、26 日 6 天檢修期間日均發(fā)電量?jī)H為 5.9 萬度，折合噸礦發(fā)電 7.3 度）。
針對(duì)上述狀況，在繼續(xù)鞏固現(xiàn)有燒結(jié)機(jī)生產(chǎn)模式的基礎(chǔ)上進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，在保證目前日產(chǎn)量的前提下，安排燒結(jié)機(jī)集中生產(chǎn)，適當(dāng)庫存燒結(jié)礦，結(jié)合環(huán)保及檢修工作，階段性安排一臺(tái)燒結(jié)機(jī)停產(chǎn)檢修，保障燒結(jié)噸礦發(fā)電量。通過上述實(shí)踐，驗(yàn)證了該種模式在提升發(fā)電量及控制燒結(jié)成本方面存在較大的優(yōu)勢(shì)，并在后續(xù)生產(chǎn)組織中予以沿用。
2）發(fā)揮技術(shù)專業(yè)優(yōu)勢(shì)，強(qiáng)化工藝操作和改進(jìn)，通過技術(shù)措施提高機(jī)組發(fā)電量。
強(qiáng)化燒結(jié)環(huán)冷機(jī)漏風(fēng)治理，減少熱量損失。環(huán)冷機(jī)漏風(fēng)是影響燒結(jié)煙氣溫度的重要因素之一，在實(shí)際生產(chǎn)過程中，動(dòng)力廠、煉鐵廠對(duì)環(huán)冷機(jī)的密封狀況進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)控，適時(shí)掌握環(huán)冷機(jī)漏風(fēng)狀況，并利用燒結(jié)機(jī)停產(chǎn)時(shí)機(jī)及時(shí)更換維護(hù)環(huán)冷機(jī)臺(tái)車密封板，開展漏風(fēng)治理工作，降低煙風(fēng)系統(tǒng)熱量損失。
利用燒結(jié)機(jī)檢修時(shí)機(jī)，在環(huán)冷機(jī)煙氣高低溫段設(shè)置隔斷，降低冷風(fēng)摻入量。改造完成后平均煙氣溫度提高 10 ℃以上，提溫效果比較明顯。
調(diào)節(jié)優(yōu)化燒結(jié)生產(chǎn)工藝，通過控制燒結(jié)礦終點(diǎn)溫度、終點(diǎn)位置和大煙道煙氣溫度等方式，盡力實(shí)現(xiàn)滿足發(fā)電運(yùn)行的最優(yōu)生產(chǎn)模式。7 月份以來燒結(jié)工
藝按 300~350 ℃的范圍控制終點(diǎn)溫度，終點(diǎn)位置保持在 23 號(hào)（倒數(shù)第二個(gè)）風(fēng)箱，同時(shí)控制大煙道排煙溫度不高于 150 ℃，以降低燒結(jié)礦余熱損失量。
加強(qiáng)設(shè)備點(diǎn)檢維護(hù)工作，確保設(shè)備正常連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)提高機(jī)組發(fā)電量。8 月 23 日至 9 月 12 日期間燒結(jié)及發(fā)電設(shè)備基本維持 100%的運(yùn)轉(zhuǎn)率，總計(jì)發(fā)電量332.2 萬度，折合噸礦發(fā)電 13.7 度，平均發(fā)電負(fù)荷達(dá)到 6 600 kW，基本達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)。
摸索總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，提高機(jī)組的運(yùn)行操作技術(shù)水平。 循環(huán)風(fēng)機(jī)是燒結(jié)生產(chǎn)工藝和余熱鍋爐發(fā)電機(jī)組之間建立聯(lián)系的關(guān)鍵設(shè)施設(shè)備，對(duì)取熱量多少、鍋爐進(jìn)氣溫度、產(chǎn)蒸汽量及品質(zhì)等影響機(jī)組發(fā)電量的關(guān)鍵性指標(biāo)有著至關(guān)重要的作用。動(dòng)力廠在總結(jié)前期運(yùn)行管控經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，逐步摸索規(guī)范循環(huán)風(fēng)機(jī)運(yùn)行操作，使循環(huán)風(fēng)機(jī)的工作狀態(tài)進(jìn)一步趨近風(fēng)量及風(fēng)壓滿足取熱量條件的最佳匹配工況，機(jī)組發(fā)電量得以有效提升[2]。
3）建立、完善聯(lián)系協(xié)作、管控及考核機(jī)制，為提升發(fā)電水平提供支撐和激勵(lì)。
鑒于發(fā)電機(jī)組運(yùn)行及燒結(jié)生產(chǎn)分屬動(dòng)力廠和煉鐵廠管控，對(duì)上述單位從調(diào)度、中控和崗位等各個(gè)層面建立完善了聯(lián)系協(xié)作制度，避免出現(xiàn)發(fā)電運(yùn)行及燒結(jié)生產(chǎn)之間的管理及信息脫節(jié)，保障了上下游環(huán)節(jié)的均衡穩(wěn)定。
制定并下發(fā)《燒結(jié)環(huán)冷機(jī)煙氣余熱發(fā)電項(xiàng)目運(yùn)行管理辦法》，結(jié)合設(shè)計(jì)指標(biāo)對(duì)操作管理、技術(shù)參數(shù)管控、職責(zé)分工等方面予以明確。同時(shí)采用正向激勵(lì)的考核機(jī)制，以 10 萬度/日為保底目標(biāo)，設(shè)立發(fā)電量攻關(guān)臺(tái)階，充分調(diào)動(dòng)開展攻關(guān)工作的積極性。期間發(fā)電量最好指標(biāo)完成 20.01 萬度/日，折合噸礦發(fā)電16.72 kW·h，并且實(shí)現(xiàn)了在燒結(jié)正常生產(chǎn)的前提下發(fā)電量逸10 萬度/日的目標(biāo)。
定期組織召開總結(jié)分析會(huì)，對(duì)下階段的工作目標(biāo)及任務(wù)進(jìn)行安排部署并督促落實(shí)，同時(shí)針對(duì)機(jī)組運(yùn)行出現(xiàn)的問題及時(shí)進(jìn)行分析討論并提出改進(jìn)意見，鞏固攻關(guān)工作取得的成效。
3 下一步鞏固措施和改進(jìn)建議
通過上述措施和努力，燒結(jié)余熱項(xiàng)目運(yùn)行得到較大提升和改善，發(fā)電量從日均 8~9 萬 kW·h 逐步并穩(wěn)定到日均 12~13 萬 kW·h 的水平，取得了明顯效果。針對(duì)存在制約發(fā)電量提升的管理、操作等因素，下一步的措施和建議如下。
3.1 理順燒結(jié)發(fā)電管理體制
燒結(jié)余熱發(fā)電系統(tǒng)與燒結(jié)生產(chǎn)主體息息相關(guān)，燒結(jié)礦粉種類配比、燒結(jié)生產(chǎn)穩(wěn)定、終點(diǎn)位置、終點(diǎn)溫度、石灰摻入量、固體燃料消耗和漏風(fēng)率等情況直接決定著后續(xù)燒結(jié)余熱發(fā)電機(jī)組的正常運(yùn)行，而目前由于燒結(jié)余熱發(fā)電和燒結(jié)生產(chǎn)分屬兩個(gè)單位，實(shí)際運(yùn)行過程中存在信息不對(duì)稱、協(xié)調(diào)聯(lián)系渠道不夠暢通、分析調(diào)整時(shí)機(jī)和手段較為滯后和被動(dòng)等問題，同時(shí)經(jīng)咨詢相關(guān)鋼企，大部分將燒結(jié)余熱發(fā)電歸燒結(jié)生產(chǎn)主體統(tǒng)一管理，因此考慮參照高爐 TRT 發(fā)電運(yùn)行管理模式，將燒結(jié)余熱發(fā)電機(jī)組統(tǒng)一劃歸煉鐵廠運(yùn)行管理，以提升生產(chǎn)和發(fā)電之間的協(xié)調(diào)力度和溝通渠道，便于統(tǒng)籌運(yùn)行管理，樹立“一盤棋”運(yùn)行思路，實(shí)現(xiàn)一體化協(xié)調(diào)管理。
3.2 提高精細(xì)化操作水平
影響燒結(jié)余熱發(fā)電量的因素較多且存在交織，最直接、直觀的參數(shù)是燒結(jié)煙氣溫度，盡管前期圍繞提升煙氣溫度采取了一些措施并取得一定成效，但更深層次的影響因素（如燒結(jié)礦粉配比、石灰摻入量、固體燃料消耗等燒結(jié)機(jī)內(nèi)部因素）由于受專業(yè)、系統(tǒng)和管理體制等限制，無法進(jìn)行具體的量化分析和明晰判定并整改；另外，當(dāng)前循環(huán)風(fēng)機(jī)的頻率調(diào)整操作，由于沒有一個(gè)直觀性參數(shù)能反應(yīng)出是否達(dá)到最佳取熱效果，在發(fā)電量波動(dòng)的情況下更增加了調(diào)整循環(huán)風(fēng)機(jī)至最佳匹配工況的工作難度，一定程度上也制約了發(fā)電量的提升。在整體劃歸煉鐵廠后，下一步要求煉鐵廠進(jìn)一步提高燒結(jié)生產(chǎn)的精細(xì)化操作水平，為定性定量分析余熱發(fā)電量變化提供數(shù)據(jù)支撐，同時(shí)結(jié)合燒結(jié)工況條件繼續(xù)探索循環(huán)風(fēng)機(jī)的最佳運(yùn)行工況，推進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)化操作，實(shí)現(xiàn)發(fā)電量最大化。
3.3 提供機(jī)組發(fā)電效率及持續(xù)穩(wěn)定順行
重點(diǎn)針對(duì)余熱蒸汽品質(zhì)達(dá)不到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)致發(fā)電汽耗高、效率低（主蒸汽設(shè)計(jì)指標(biāo)為 1.9 MPa，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際僅為 1.4~1.5 MPa）和受煙氣溫度變化影響（燒結(jié)機(jī)計(jì)劃、非計(jì)劃?rùn)z修、環(huán)保停機(jī)、故障停機(jī)、臨停檢修、工藝調(diào)整等因素均能造成煙氣溫度較大變化）， 機(jī)組的發(fā)電量波動(dòng)現(xiàn)象，下一步在保證蒸汽產(chǎn)量的基礎(chǔ)上要盡力提高蒸汽品質(zhì)以提高發(fā)電效率，同時(shí)加強(qiáng)設(shè)施設(shè)備的巡檢維護(hù)，盡量避免非計(jì)劃故障停機(jī)，為穩(wěn)定提升余熱發(fā)電量奠定基礎(chǔ)。
參考文獻(xiàn)
[1] 李冬慶.燒結(jié)冷卻機(jī)余熱發(fā)電系統(tǒng)及其關(guān)鍵技術(shù)[J].燒結(jié)球團(tuán), 2010，35（6）：5-12.
[2] 劉志鋒，曹曉鳳.燒結(jié)余熱的基本特點(diǎn)及其對(duì)燒結(jié)余熱發(fā)電的 影響與對(duì)策[J].河南科技，2013（16）：55.