马钢2×380 m2烧结机余热发电短时停机操作优化实践

马 鹏

（马鞍山钢铁股份有限公司第三炼铁总厂， 安徽 马鞍山 243000）

马钢2×380 m2烧结机余热发电短时停机操作优化实践

马 鹏

（马鞍山钢铁股份有限公司第三炼铁总厂， 安徽 马鞍山 243000）

结合马钢2×380 m2烧结机余热发电优化操作案例，在现有工艺设备基础上，通过增加烧结矿原始蓄热量、减少废气带走热量、减少余热烟气系统冷风带入量、增大余热回收量等措施对操作方法进行合理优化。实践证明：将引起锅炉甩炉的烧结机停机时间由10～15 min延长至30 min，有效减少了短时停机引起的锅炉甩炉、汽机解列次数，在现有条件下提高余热发电量；并最大程度上保证热源的连续性与稳定性，减少系统的开停机次数，从而减少热应力对设备的损坏，延长设备使用周期；显著减少了余热发电频繁甩炉的情况，提高了余热发电系统的稳定性和效率。

烧结 余热发电 短时停机（30 min） 优化操作 效率

钢铁工业是国民经济重要支柱产业，也是能源密集型的产业之一。在钢铁企业中，烧结工序能耗占总能耗的9%～12%，仅次于炼铁工序，节能潜力很大[1]。烧结余热发电是一项将烧结废气余热资源转变为电力的节能技术，该技术不产生额外的废气、废渣、粉尘和其他有害气体[2]。其基本原理为：烧结矿在环冷机或带冷机上通过鼓风冷却，由底部吹入的冷风在穿过炽热的烧结矿层时被加热，吸收热量后变为高温废气。将这些高温的废气通过引风机引入锅炉，加热锅炉内的水产生蒸汽，蒸汽推动汽轮机转动带动发电机发电[3]。烧结工序余热资源量约占吨钢余热资源总量的19.3%[4]，烧结余热回收是降低烧结工序能耗、提高能源利用效率的重要途径。

1 马钢烧结余热系统概况

马鞍山钢铁股份有限公司第三炼铁总厂（全文简称马钢）有两A、B机台380m2烧结机，采用900mm超厚料层，2×20 000 m3/min豪顿华双吸入后弯型主抽风机，配套2台432 m2带冷机，配套2台带冷余热环锅炉与1台烟道余热锅炉，余热发电机组额定功率为20 000 kW，表1为2×380 m2烧结机主要设备规格性能。

表1 2×380 m2烧结机主要设备规格性能

2 存在的现状

烧结生产是一个连续作业的过程，余热发电也是依靠连续不断的热量供应来产生稳定的蒸汽来发电，对烧结余热进行发电的必要条件就是保证热源具备较好的连续性。烧结余热通常是由热烧结矿带来的物理性显热，烧结机短时间的停机（30 min左右）在烧结生产中是很难避免的[5]，这种停机对烧结机作业率影响不大，但是对余热发电机组影响却很大。其影响主要表现在发电机组作业率低、单位小时发电量低于或远远低于额定发电量。我国很多钢铁厂都普遍存在这种问题存在，解决好这个问题有比较广阔的现实意义。

除计划检修外，马钢烧结机可预见性停机的主要原因有补篦条、换台车、生产性皮带跑偏、更换皮带托辊等，停机时间基本上在30 min之内，这种短时停机（30 min左右）无法避免。如下页表2所示，马钢烧结机平均月换台车约10～15辆，每次换台车时间约12～15 min，平均月补炉篦条次数与换台车次数15～20次，其他可预见性计划5～10次，每月烧结机停机次数在35～40次左右。据统计，烧结机停机10～15 min就将导致余热锅炉甩炉，尤其两台机同时停机超过10～15 min便会造成余热发电机组解列。每开停机一次，锅炉、蒸汽管道及汽轮机等将承受一次热交变应力，在多次热交变应力作用下锅炉、汽轮机将因疲劳损坏而大大缩短使用寿命[5]。

表2 2017年1-6月马钢2台机停机换台车次数

从图1温度衰减趋势可以看出，在不采取积极应对措施的情况下，烧结机停机后，热源供应中断，带冷烟罩温度迅速下降，锅炉在得不到持续热量供应的条件下，主蒸汽温度随之迅速下降。马钢余热主蒸汽温度年均值在305～310℃，在停机10～15 min左右，便会导致锅炉因蒸汽质量下降而被迫甩炉甚至汽机解列。恢复生产后，每次余热发电解列后仅汽轮机正常冲转就需要100 min以上，再加上冲转过程中可能的跳机、带冷烟罩温度提升，每次解列影响发电至少要达到3 h以上。

图1 烧结停机后余热主蒸汽温度衰减趋势

3 优化操作措施

针对马钢余热发电现状及余热发电的特点，有计划地制定相应的烧结机生产操作对策，优化生产和余热操作过程，以期减少短时停机（30 min）带来的甩炉、解列次数。从增加烧结矿蓄热量以及减少废气带走的热量两个大方向着手应对，同时配合操作余热系统，从以下4个主要方面优化操作措施。

3.1 增加烧结矿原始蓄热量

合理控制水碳，兼顾烧结矿FeO控制基准和余热生产对热量的需求，适度上调燃料配比约0.5%左右，具体上调时间以料头至带冷机第二个风箱为准倒推；根据当时机速，计算压料时间，提前上调泥辊系数0.05左右，进行压料操作，使停机时压料料头进入带冷机2号风箱；通过在合理范围内适当上调燃料配比，增加压入量，来提高烧结矿饼原始蓄热量。

3.2 减少废气带走热量

压料料头出点火炉以后，根据料头位置，逐个关闭对应的风箱蝶阀开度，开度由全开关至30%，同时根据过程逐步降低主抽频率；压料料头至机尾时主抽频率关至工况要求最低水平38 Hz，视停机时间，风门开度关至5%～25%；停机时关闭4～23号所有风箱蝶阀开度至0；压料料头至机尾时，1号、2号、3号带冷风机风门开度迅速关到10%～15%。通过主抽风门、风箱蝶阀以及带冷风门的控制减少带入大烟道的废气热量和停机时冷风带走烧结矿物理热。

3.3 减少余热烟气系统冷风带入量

压料料头至机尾时，余热循环风机液偶风门开始下调，至停机时液偶、风门关至25%左右，维持在低负荷、低风量状态下运转。低负荷运转可以有效减少将低品质废温带至余热烟气循环系统，减少余热烟气温度下降速度。

3.4 增大余热回收量

压料料头至机尾时，带冷速比下调0.2～0.3，以热矿槽不於料为准（岗位监控）。通过下调带冷速比，提高带冷机内烧结矿料层厚度，使热量富集，同时增加冷风通过烧结矿料层的时间，增大余热回收量。复产时，余热系统可以第一时间从带冷机增大余热回收量。

4 取得效果

通过对前期双机同时停机24 min的优化操作案例进行统计分析，得出以下主要数据。

从下页表3中可以看出，双机同时停机24 min复产后，由于软水在锅炉中进行热交换以及蒸汽在管道中的时间延误，蒸汽质量（压力、温度）和发电机有功功率滞后约10 min，在34 min后下降到最低，其中主汽温度最低值为263℃，距离甩炉临界温度250℃还高出13℃。

当烧结停机30 min时，蒸汽质量会在40 min后下降到最低，通过对下页表3的数据进行线性拟合，从下页图2中可以很明显地看出，当烧结停机30 min时，主蒸汽温度及压力在甩炉临界点之上（主汽温度250℃，主汽压力1.3 MPa）。

表3 烧结机双机停机24 min复产后余热与有功功率的关系

图2 烧结机双机停机30 min后的余热主蒸汽温度、压力线性拟合曲线

同期对应烧结矿成分均在合格范围之内，此种优化操作法未对烧结矿成分造成明显影响。

从表4可以看出，自3月份下旬开始针对烧结余热发电采取上述优化操作，可以有效减少烧结机短时停机（30 min左右）引起的锅炉甩炉与汽机解列次数，显著地提高了余热发电系统的运行效率。

表4 2017年1—6月份余热锅炉甩炉次数统计

5 结语

通过合理优化操作方法，将引起锅炉甩炉的烧结机停机时间由10～15 min延长至30 min，可有效减少短时停机引起的锅炉甩炉，汽机解列次数，在现有条件下提高余热发电量；并最大程度上保证热源的连续性与稳定性，减少系统的开停机次数，从而减少热应力对设备的损坏，延长设备使用周期。

[1] 肖南石，潘春晖.烧结环冷机纯低温余热发电技术的应用效果[J].能源研究与管理，2012（1）：91-94.

[2] 孙健.烧结余热技术在钢铁企业的应用[J].科技创新与应用，2012（22）：48.

[3] 刘小强，陶寿松.烧结余热发电技术在韶钢的推广应用[J].科技创新导报，2012（12）：55-56.

[4] 蔡伊青.基于（火用）效率优化的烧结余热回收系统蒸汽参数动态设定[D].长沙：中南大学，2013.

[5] 张青枝，陈恩鉴，胡巍.烧结生产线的饱和蒸汽发电系统[J].冶金能源，2013（1）：51-54.

（编辑：王瑾）

Optimized Operation Practice of Short-term Shutdown for Waste Heat Power Generation of 2×380 m2Sintering Machine in Masteel

Ma Peng
（Third Iron Smelting Plant,Ma’anshan Iron&Steel Co.,Ltd.,Ma’anshan Anhui 243000）

Combining with the optimization operation of 2×380 m2sintering machine waste heat power generation in Ma'anshansteel,based on the existing technology and equipment,the operation method is optimized by increasing original heat storage of sinter,reducing exhaust heat,reducing cold air intake in Waste heat flue gas system,and increasing waste heat recovery volum and other measures.Practice proves that extending the downtime sintering machine from 10～15 min to 30 min,effectively reduces shutdown times of boiler furnace and turbine caused by short-time shutdown,improves the waste heat power generation under the existing conditions;and to the maximum extent ensures the continuity and stability of heat source to the greatest extent,reduces system downtime,in order to reduce the damage of thermal stress the equipment,extend life cycle of equipment,significantly reduce the waste heat power generation system shutdowns,and improve the stability and efficiency of waste heat power generation system.

sintering,waste heat power generation,short-term shutdown（30 min）,optimization operation,efficiency

TF321

A

1672-1152（2017）04-0107-03

10.16525/j.cnki.cn14-1167/tf.2017.04.40

2017-06-06

马鹏（1989—），男，硕士研究生，毕业于安徽工业大学，助理工程师。