235m2環(huán)冷機廢氣余熱鍋爐的研發(fā)

1、工業(yè)鍋爐2013年第6期(總第142期)文章編號：1004—8774(2013)06002403235m2環(huán)冷機廢氣余熱鍋爐的研發(fā)劉美麗(西安陜鼓動力股份有限公司工程設(shè)計院，陜西西安710075)摘要：主要闡述了燒結(jié)系統(tǒng)余熱發(fā)電技術(shù)及其配套的余熱鍋爐。該型余熱鍋爐有效地解決了磨損、漏風(fēng)、保溫等難題，并能很好地適應(yīng)燒結(jié)生產(chǎn)工藝的波動，具有一定的推廣價值。關(guān)鍵詞：余熱鍋爐；余熱發(fā)電；研發(fā)中圖分類號：TK229929文獻標識碼：AResear

2、chandDevelopmentof235m2SinteringFlueGasWasteHeatRecoveryBoilerofRingCooler第一作者：劉美麗，1986年畢業(yè)于西安交大熱能工程專業(yè)，研究方向鍋爐設(shè)備、余熱發(fā)電以及ORC系統(tǒng)研究。(XianShaanguPowerCoLtd，Xian710075，China)Abstract：Mainlyintroducesthewasteheatrecoveryboilerwhic

3、hcansolveeffectivelywithwear，airleakage，heatin—sulationandotherproblems，andcanwelladapttofluctuationsinsinteringproductionline，andhasacertainpopularizationvalueKeywords：wasteheatrecoveryboiler；generateelectricitybywasteh

4、eat；researchanddevelopment0前言我國是世界第一鋼鐵生產(chǎn)大國。2010年鋼產(chǎn)量為62700萬噸，占世界總產(chǎn)量的50％，鋼鐵生產(chǎn)能源消耗約占全國生產(chǎn)總能耗的15％，成為國家節(jié)能減排的重點領(lǐng)域。鋼鐵企業(yè)燒結(jié)工序能耗僅次于煉鐵工序，居第二位，燒結(jié)工序的能耗約占企業(yè)總能耗12％，其排放的余熱約占總能耗熱量49％。據(jù)統(tǒng)計我國燒結(jié)工序的廢氣余熱回收利用率不到30％，燒結(jié)工序能耗指標與先進國家相比差距較大，每噸燒結(jié)礦的平均能耗

5、要高于20kgce，節(jié)能潛力很大。從能源梯級利用的高效性和經(jīng)濟性的角度分析，余熱發(fā)電是最為有效的途徑之一。1燒結(jié)余熱資源特性分析燒結(jié)工藝余熱回收主要有兩大部分，其一是燒結(jié)礦的顯熱占燒結(jié)過程總帶入熱量的約445％，在冷卻機高溫段的廢氣溫度為350—420℃；其二是燒結(jié)煙氣顯熱占燒結(jié)過程總帶入熱量的約236％，在燒結(jié)機尾部倒數(shù)四個風(fēng)箱排出的廢氣溫度為300—380℃。在燒結(jié)生產(chǎn)過程中，有近50％的熱能以燒結(jié)煙氣和冷卻機廢氣的顯熱形式排人大氣

6、，如圖1。本文只討論環(huán)冷機廢氣顯熱利用鍋爐的設(shè)計。對235m環(huán)冷機廢氣進行氣固換熱計算，環(huán)冷機可用廢氣為1煙罩、2煙罩兩部分，其中，1煙罩廢氣對應(yīng)于1環(huán)冷鼓風(fēng)機，2煙罩廢氣對應(yīng)于2環(huán)冷鼓風(fēng)機。當燒結(jié)機實際運行狀況符合設(shè)計條件，100％負荷運轉(zhuǎn)，廢氣參數(shù)如表1。表1廢氣參數(shù)收稿日期：20130604學(xué)兔兔www.xuetutu.com26工業(yè)鍋爐2013年第6期(總第142期)(2)必須考慮燒結(jié)煙氣參數(shù)波動大的特點；(3)必須采用先進可靠

7、的密封結(jié)構(gòu)、保溫結(jié)構(gòu)，盡可能減少漏風(fēng)，減少熱損失；(4)采用可靠的水循環(huán)結(jié)構(gòu)，確保水循環(huán)安全；(5)采用模塊式結(jié)構(gòu)形式，減少現(xiàn)場安裝工作量。23鍋爐結(jié)構(gòu)鍋爐為雙壓自然循環(huán)，立式布置，全支撐管箱結(jié)構(gòu)。鍋爐由進口煙箱、高壓段過熱器、高壓段蒸發(fā)器、高壓段省煤器、低壓段過熱器、低壓段蒸發(fā)器、低壓段省煤器管箱、出口煙箱、鋼架、平臺扶梯、高壓段鍋筒、低壓段鍋筒、除氧器等組成(如圖3)。4—51214l～高壓段鍋筒2一進口煙道3一除氧器4一低壓段鍋筒

8、5一高壓蒸發(fā)器6一高壓過熱器7一低壓過熱器8一高壓省煤器9一低壓蒸發(fā)器1O一低壓省煤器11一沉降室12一出口煙道13一鋼架l4一平臺扶梯圖3鍋爐總圖鍋爐給水經(jīng)省煤器加熱到接近飽和溫度后進入鍋筒，再經(jīng)下降管進入蒸發(fā)器，在蒸發(fā)器內(nèi)吸熱變成汽水混合物回到鍋筒，在分離器中進行汽水分離。高壓段的飽和蒸汽進入過熱器過熱后經(jīng)主汽管送入汽輪機；低壓段飽和蒸汽經(jīng)過低壓過熱器加熱成過熱蒸汽，送入汽輪機的補汽口。高壓段鍋筒內(nèi)徑為600mm26mm，內(nèi)設(shè)二級分

9、離器，汽水混合物先經(jīng)一級旋風(fēng)分離器分離，再進入波形板和勻汽孔板分離后進入過熱器，保證蒸汽品質(zhì)；低壓段鍋筒內(nèi)徑為2200filmX24mm，內(nèi)設(shè)二級分離器，一級為圓弧擋板慣性分離器，二級為帶鋼絲網(wǎng)的分離器。在低壓鍋筒上部設(shè)計了除氧頭，除氧水箱與低壓鍋筒合二為一，鍋爐自帶除氧，降低了設(shè)備的復(fù)雜性。整臺鍋爐的換熱面由六個管箱組成，分別為高壓段過熱器、高壓段蒸發(fā)器、高壓段省煤器、低壓段過熱器、低壓段蒸發(fā)器、低壓段省煤器管箱，每個管箱由換熱管、集

10、箱、管板、側(cè)板、密封箱組成模塊結(jié)構(gòu)；受熱面管采用水平錯列布置螺旋翅片管，大大增加了換熱面積。24鍋爐主要特點(1)采用防磨設(shè)計：在受熱面選取較低煙氣流速的同時煙氣進口設(shè)有煙氣均流裝置，在高溫過熱器上部管束采用防磨翅片管，在管組四周設(shè)防磨導(dǎo)流板、隔板，減少煙氣流動的不均勻性；管箱內(nèi)集箱、管組彎頭處設(shè)防磨裝置；高溫區(qū)域管箱材料選用耐高溫材料。(2)采用新型密封設(shè)計：理論上煙氣側(cè)漏風(fēng)率由1％增加到2％，鍋爐蒸發(fā)量下降08％左右。但實際上在鍋爐

11、投運后，由于各種因素的共同作用，鍋爐蒸發(fā)量下降遠遠大于08％，所以余熱鍋爐的運行工況對鍋爐的密封設(shè)計提出更高要求，漏風(fēng)量大會造成系統(tǒng)運行不穩(wěn)定，余熱利用效率下降，所以管箱采用內(nèi)護板密封，并在廠內(nèi)進行密封試驗檢查；采用內(nèi)置集箱，受熱面管子不穿墻，集箱穿墻有迷宮式焊接密封，有效地改善了鍋爐的密封性能，確保鍋爐漏風(fēng)率低于l％。(3)采用保溫設(shè)計：為了充分利用余熱，對鍋爐的保溫設(shè)計提出更高的要求。該鍋爐采用160mm厚的硅酸鋁纖維氈做外保溫，在

12、環(huán)境溫度25℃時，鍋爐護板外表面溫度低于40cIC。(4)受熱面換熱管均采用小螺距高繞翅片管，從而組織起更為有效的廢氣流場，加強換熱，并且能在較大程度上減輕磨損，延長檢修周期，保證鍋爐有較長的使用年限。(5)用飽和蒸汽減溫器調(diào)節(jié)過熱蒸汽溫度，保證進入汽輪機的蒸汽溫度穩(wěn)定，在燒結(jié)系統(tǒng)煙氣溫度波動較大時汽輪機能夠穩(wěn)定工作。3技術(shù)經(jīng)濟分析235m環(huán)冷機余熱鍋爐經(jīng)兩年的運行證明：鍋爐蒸發(fā)量、蒸汽溫度、蒸汽壓力、熱效率、漏風(fēng)率等主要技術(shù)指標全面達