环冷机密封对烧结余热回收效率影响的研究

李向超

前言

随着社会的发展，人们对于节能的重视程度越来越高，大量的节能技术被应用在社会各个领域当中。其中，烧结余热回收是一种较为重要的节能技术。经过不断的发展和改进，余热回收效率和相应的发电量都发生了很大的提升。当前较为常用的烧结余热回收工艺主要有开式系统和闭路循环。但是在这两种工艺当中，基本上都会面临环冷机漏风的问题，使得余热回收效率有所降低。不过，在对环冷机进行密封改造之后，发现余热回收效率并没有发生明显的提升。因此，本文对相关问题进行了研究，并且分析了环冷机密封与烧结余热回收效率之间的关系。

一、烧结余热回收的热量转换

在余热回收的过程当中，烧结矿中的显热，会被转化为水蒸汽中的显热，需要分两步完成这个转移过程。首先，在鼓风机的作用下，环境空气会将环冷机台车当中的烧结矿料层穿透。在这一过程中，20摄氏度的空气会被升温至380摄氏度。烧结矿中没有完全燃烧的烧结矿将会与空气中的氧气发生反应。从而会将冷空气转化为高温的烟气，并且吸收烧结矿当中的热量。此后，380摄氏度的高温热烟气在锅炉换热面积中穿过，对换热管当中的常温水进行加热，使其转化为水蒸汽。此时热烟气的温度会下降，并将其中的热量传递给水蒸汽。在整个余热回收过程当中，这两个步骤的效率，将会对热回收的效率产生直接的影响。其中，在第二个步骤中的反应和转换过程较为简单，锅炉的换热效率将会对该步骤的转换效率产生直接的影响。在当前的烧结余热锅炉当中，换热效率基本上能够达到80%到85%左右。而第一个步骤中，有很多不同的因素会对转换效率产生影响。例如冷却风机风量、环冷机密封效果、烧结矿透气性等方面的因素。如果环冷机具有越好的密封效果，冷却风机就能够有更多的越多的风量穿透料层，烧结矿的热量也就会被空气带走更多。不过，在穿透料层当中，空气温度并不会一直上升，因此，烧结余热回收的效率也不会一直保持上升。

二、余热回收效率影响测试系统

在某钢厂当中，拥有两台360平方米的烧结机，并且配套安置了415平方米的环冷机。在烧结回收余热系统完成安装之后，在两套系统中，分别进行了余热回收效率影响的测试。为了研究环冷机密封情况对烧结余热回收效率的影响，对其中一套设备进行了环冷机密封改造，从而研究在环冷机密封效果更好的情况下，环冷机鼓风量与余热回收效率之间的关系。而另一套系统并没有进行环冷机密封改造，通过套系统的测试，与第一套系统进行对比，从而研究环冷机密封对烧结余热回收效率的影响。在第一套系统中，自变量选取为环冷机鼓风量，利用鼓风机出口调节阀进行调节，并将流量计安装在鼓风机的风量入口和出口管道之间，对鼓风量进行测量。应变量则选取为烟罩出口的烟气量和温度，并对流量和温度进行测量。在测试过程中，将鼓风机的阀门设置为50%到100%的开度，并对烟气温度、烟气量、鼓风量的小时平均值进行测量。在第二套系统当中，自变量选取为环冷机的鼓风量，调节通过鼓风机抽口调节阀来进行。应变量选取为余热锅炉的蒸汽产量，将蒸汽流量计安装在余热锅炉汽包出口，对蒸汽量的小时平均值进行测量。

三、测试流程

在烧结余热回收系统正常的工作状态下，进行该项测试，并且在两套不同的系统当中，使用了完全相同的原料和参数。具体的参数为360平方米的烧结机面积、415平方米的环冷机面积、1500毫米的料层厚度、每小时51万立方米的环冷机风量、以及5个环冷一区风箱。对第一套系统的阀门开度进行调整，同时测量烟气温度、烟气量、鼓风量的小时平均值。对于第二套系统，并没有对相应的测点进行增加，只是利用系统中已有的测点，在运行过程中，测量了蒸汽产量、烟气流量和阀门开度。

四、测试分析

通过对第一套系统测试得出的烟气温度和烟气流量，能够根据相关公式计算出烟气的理论焓值。在测试过程中，将余热锅炉出口的烟气温度控制在120摄氏度左右。在计算过程中，不对余热锅炉和管道的漏风情况进行考虑，因此余热锅炉出口的烟气量与环冷机出口的烟气量相同。通过这些条件，能够通过计算得出烟气出口的焓值。通过对第一套系统的测试和计算能够得出，当阀门处于50%到75%开度的时候，烟气温度不会发生显著的变化。而当阀门达到80%以上开度的时候，烟气温度会发生较大的下降。随着阀门开度的增加，烟气流量也会增加，并呈现出上升的趋势。因此，如果增大阀门的开度，鼓风机的风量也会增大，就会有更多的烟气量穿透料层。当阀门达到80%开度的时候，余热锅炉的产气量会达到最大值，在此之后，烟气流量将会开始下降。因此，在达到最大的余热锅炉产气量的时候，烟气流量、烟气温度等，都不会达到最大值。在第二套系统当中，通过对蒸汽流量、烟气流量、阀门开度之间的关系能够看出，如果阀门开度增加，环冷机烟气流量也会增加。如果阀门开度继续增加，蒸汽流量也会随着上升。当阀门达到90%的开度之后，蒸汽流量会到达最大值，最后就会逐渐下降。经过对比来看，系统蒸汽流量最大值出现时，进行了环冷机密封改造的系统阀门开度要小于没有进行环冷机密封改造的系统。在第一套系统当中，通过计算能够得出蒸汽产量、烟气量、烟气焓值等结果与阀门开度之间的关系。通过相应的计算和分析能够得知，在余热锅炉当中，随着烟气量的增加，其进出口的烟气焓值也会随之提高，并且在最终达到一定数值之后，开始趋于平稳。在余热锅炉中，烟气量和出口焓值之间的关系是线性关系，在烟气量提升的过程当中，锅炉会不断损失更大的排烟量。当阀门达到80%开度的时候，余热锅炉进出口处的焓值差将会达到最大，此后会发生较大的下降。当阀门达到80%开度的时候，余热锅炉产气量将会达到最大值。此外，烟气进出口的焓值差与余热锅炉产气量之间，具有十分相似的曲线趋势。

五、测试结论

通过对两套不同余热回收系统的测试和对比能够得知，在第一套系统当中，当余热锅炉达到最大的产气量，即为每小时45.99吨的时候，鼓风机出口阀门会达到80%的开度，鼓风量会达到每小时41.08万立方米，环冷机出口会达到每小时36.97万立方米的风量，此时环冷机产生了大约10%左右的漏风率。在第二套系统当中，当余热锅炉产气量达到最大值，极为每小时46.55吨的时候，鼓风机出口阀门会达到90%的开度，鼓风量能够达到每小时47.32万立方米。这是由于在第二套余热回收系统当中，没有将烟气流量计安装在鼓风机口，因此，此时风量与第一套系统烧结机鼓风机阀门开度基本相似，为90%的开度。此外，环冷机出口能够达到每小时36.4万立方米的风量，环冷机产生了大约23%左右的漏风率。通过对比分析两套余热回收系统的相关数据能够发现，在第一套余热回收系统在进行了环冷机密封改造之后，与第二套余热回收系统相比，漏风率大约实现了13%左右的下降。由此可以看出，在进行了环冷机密封改造之后，能够将系统的漏风率明显的降低。但是对于余热回收效率来说，并没有太过于明显的提升效果。究其原因，是由于当有更多的风量穿透料层之后，在余热锅炉入口处，烟气焓值将会提高，而余热锅炉出口出的烟气焓值也会提升。如果烟气超过了一定的数量，在余热锅炉入口处的烟气焓值增加量，将会低于余热锅炉出口处的焓值增加量。此时，余热锅炉进出口的焓值差反而发生了降低，蒸汽产量也发生了下降。就采用的测试系统而言，在第二套测试系统中，将环冷鼓风机的阀门保持在了90%左右的开度。此时如果对其进行环冷机密封改造，将环冷机漏风率控制在10%左右，将会产生每小时42.5万立方米的烟气流量，此时的余热回收系统产生的蒸汽量将会下降到每小时35吨以下，余热回收效率就会明显的降低。

结论

通过相关的研究和测试能够看出，在环冷机密封和烧结余热回收效率之间的影响当中，当环冷机抽口烟气流量达到最高值，或是环冷机出口烟气温度达到最高值的时候，余热回收系统都不会达到最高的余热回收效率。因此，在實际运行控制过程中，应当综合各种因素进行调节，掌握环冷机密封对烧结余热回收效率的影响，从而进行适当的调整。

（作者单位：河南省安装集团有限责任公司）