沈宏伟

摘 要：介绍了烧结余热的基本特点，讨论了这些基本特点对烧结余热发电的影响，并就烧结余热发电设计、运行过程中的可能出现的问题给出了解决建议。

关键词：烧结；余热回收；发电；特点

一、烧结余热的基本特点

烧结矿冷却过程产生的高温废气是烧结余热发电的主要热源，这一热源具有如下基本特点。

1.1 烧结余热热源品质整体较低，低温部分所占比例大

随着烧结矿冷却过程的进行，带冷机烟囱排出的废气温度逐渐降低，烟气温度从450℃逐渐降低到150℃以下。高温部分温度在300～450℃之间，根据我们的测量结果，这部分废气占整个废气量的30%～40%；低于300℃的废气量占所有冷却废气量的60%以上。整体来讲烧结余热属于中低品质热源，且低品质所占比例较大。烧结矿冷却过程中废气温度分布

1.2 废气温度波动大

烧结生产中，随着烧结矿在烧结机上的烧成情况不同，其冷却过程中产生的废气温度也不同。烧结矿欠烧时，冷却过程中产生的废气温度高；过烧时，冷却过程产生的废气温度低。以济钢第二烧结厂320m2烧结机为例，余热回收段废气温度最高能达到520℃，最低时只有280℃。

1.3 热源的连续性难以保证

热源的连续性是对余热进行有效回收的必要条件。烧结余热主要来自热烧结矿所携带的物理显热，只有当烟气回收段连续不断的有烧结矿通过时，烧结余热才能成为一种连续的热源。若烧结矿物流中断，整个余热回收系统的热源也就中断了。在烧结生产中由于设备运行的不稳定性，短时间的停机很难避免，烧结矿物流的中断是经常出现的情况，所以烧结余热热源的连续性难以保证。

二、烧结余热发电对高温废气热源的要求

2.1 对热源做出要求的原因

关于烧结余热发电方面，发电机机组包括余热锅炉、汽轮机以及发电机等，其对废弃热源提出一定的要求，即废气不但要有足够的数量和可供回收利用的品质，还有要求其温度具有一定的稳定性。如果热源温度过高，会加快余热锅炉的老化进程，降低其适用年限，甚至有可能给汽轮机的正常运行带来一定的安全隐患；如果热源的温度过低，就很难维持蒸汽温度，同样还会对汽轮机的安全运行带来威胁，当温度降低到汽轮机所要求的最低限度时，就会造成机组停机。

2.2 对温度的具体要求

在运用烧结余热进行发电时，应该首要处理烟气温度大范围波动的特点。通常而言，发电机组的汽轮机所应允的蒸汽温度波动幅度保持在规定温度的15℃左右，烟气溫度的波动幅度最好处在不要超过设计温度数值的30℃。一旦出现温度波动幅度过大的状况，就应该分析研究其处理措施。

三、烧结余热发电设计和运行中应解决的问题

3.1 烧结余热发电机组的装机容量

烧结余热发电机组的装机容量是设计过程中需要解决的基本问题。装机容量主要取决于废气流量和温度，废气的温度较易获得，但是烟气流量较难测得。在设计中，装机容量可以根据烧结机的生产能力来估算，根据理论计算和实际生产经验，笔者认为：装机容量按照吨矿15～1815kW比较合适（此处所指烧结矿包含返矿，即所有进入鼓风冷却的烧结矿）。

3.2 汽轮机的型号要与热源的品质相匹配

汽轮机是整个余热发电机组的核心设备，其运行情况直接关系到机组工作的稳定性。汽轮机对进汽参数有着严格的要求，太高或太低都不能进入汽轮机。当蒸汽温度过高时还可以通过喷减温水来降低蒸汽温度，蒸汽温度过低则没有有效的解决措施。因此，余热发电机组中蒸汽参数不能满足汽轮机要求的情况，绝大多数是蒸汽温度太低。

3.3 烟气回收系统应设计烟气温度调节机构

如前所述，烧结余热具有温度波动大的特点，其波动范围远远超出了机组正常运行时的要求。适当选择进汽参数低的汽轮机，在一定程度上解决了烟气温度低对余热发电的影响。为解决烟气温度过高，可以在烟气回收系统中设计温度调节机构，吸引回收段以后的低温烟气来降低锅炉入口的烟气温度。

3.4 烟气回收系统的密封

烟气回收系统漏风会大大降低余热回收效率。密封效果的好坏直接关系到烟气温度的高低和余热回收效率的高低，因此，在烧结余热发电设计和运行过程中要高度重视烟气回收系统的密封，尽可能地减少系统漏风。

3.5 烟气循环系统

为提高烟气温度和余热回收效率，在烧结余热发电设计中，一般都采用烟气循环技术。即把锅炉排出的烟气（温度100℃以上）通过一台风机增压后，代替原来常温的空气来冷却烧结矿，从而提高烟气温度和余热回收效率。

3.5.1 烟气部分循环

烟气部分循环即把锅炉尾部排出烟气的一部分通过循环风机增压，鼓入冷却机下部，代替常温空气冷却烧结矿，另一部分则通过烟囱排入大气。这种循环方式其优点是可以通过调整循环风的风量，来控制烟气的温度，确保锅炉入口烟气温度不至太高；缺点是在无除尘设备的情况下，外排的烟气可能达不到排放标准；而若增加除尘设备，又将大大增加烟气系统的阻力，进而增加引风机的负荷，其建设成本和运行成本都将增加。

3.5.2 烟气闭式循环

烟气闭式循环方式是将锅炉排烟全部通过循环风机增压，鼓入冷却机下部来冷却烧结矿，其优点是热量得到了充分利用，余热回收效率高；由于采用闭式循环，烟气不外排，可以免去系统中的除尘设备，降低烟气系统的阻力。因此，其建设成本和运行成本都较部分循环方式低。

3.6 烧结过程要稳定

如前所述，烧结过程的波动会导致冷却过程中烟气温度的大幅度波动，进而引起蒸汽温度的波动，影响机组的安全运行，甚至导致停运。为确保烧结余热发电机组的稳定运行，应该从根本上稳定烧结过程，保证烧结终点在合适的位置。实际生产过程中，我们建议终点控制采用BRP（Burn2RisingPosition）控制方式，这种控制方式与BTP控制方式相比，可以提前判断终点位置，有助于及时做出调整，确保烧结过程稳定，从而保证烧结余热发电系统的稳定运行。

3.7 烧结机必须具有较高的作业率

如前所述，烧结矿物流的中断将导致烧结余热热源的中断，进而威胁烧结余热发电系统的安全运行。为确保热源的连续性，必须保证烧结矿物流的连续性，即尽量减少烧结机的设备停机，确保较高的作业率。

结束语

烧结余热具有热源品质低、废气温度波动大和连续性较差几个基本特点，给回收余热进行发电带来了一定的难度，但是通过优化系统设计和加强运行管理可以有效地克服这些问题，从而保证烧结余热发电系统的稳定运行。

参考文献

[1]沈志远.烧结余热发电系统优化实践.能源与节能，2013（3）

[2]李志红.烧结余热发电系统数学模型和最优控制策略.冶金能源，2012（01）.