刘晓军,胡海青

(马鞍山钢铁股份有限公司 炼铁总厂 安徽马鞍山 243000)

烧结工序是炼铁生产的配套工序之一，其工序能源消耗总量仅次于高炉，因此烧结节能工作一直占钢铁企业内部节能工作的重要地位。在烧结生产中，有50%以上的热能通过带式冷却机废气和烧结机烟气以显热形势排入大气，回收利用这部分余热资源对烧结在有限的资源内降低工序能耗十分重要。

马钢两台380 m2烧结机分别于2006年、2007年竣工投产，设计年产烧结矿840万吨。而烧结余热发电项目于2008年7月开工建设，2009年10月底建成投产，发电机装机容量为20MW，年作业率80%的情况下，发电在1.4亿度。

1 马钢380 m2余热发电系统基本情况

1.1 带冷余热设备

马钢380 m2余热发电项目的主体设备由A、B机两套锅炉系统，一套水循环系统、一台补汽凝汽式汽轮发电机组等设备组成。余热锅炉为双温双压，蒸汽产汽量设计值为中压35 t/h，低压10 t/h，热源为两台烧结带冷机排放的高温废气。

1.2 大烟道余热设备

烧结机大烟道余热资源丰富，为促进烧结节能降耗水平，提升余热利用效率。在确保对烧结主体工艺影响较小的前提下， A烧结机大烟道余热利用项目于2014年5月建成投产。该系统设计产气量：≥15 t/h，大烟道余热产蒸汽通过旋转隔板并入主蒸汽管道进入汽轮机做功发电。

马钢380 m2烧结余热系统流程见图1。

图1 烧结余热系统流程

2 烧结余热系统运行的现状

2.1 带冷机密封的影响

马钢两台380 m2烧结机自投产至2017年11月，已运行11年，期间没有进行过大中修，原带冷机台车与风箱间密封为橡胶件，高温环境下易老化，使用寿命较短，造成带冷机沿线撒料较多，环境状况较差，高温废气损失较大。

2.2 余热系统补水率较高

余热补水率取决于锅炉排污率和汽水损失率。以软水为补给水的蒸汽余热锅炉，一般控制排污率不超过5%，汽水损失率不超过3%。而余热系统在实际运行中余热锅炉补水率达到11%-20%，软化水实际消耗量为300 t/d-340 t/d，热损失大。从表1可以看出，软水硬度基本达标，负荷国家标准软化水≤2 mg/L，而烧结A炉、B炉、烟道余热锅炉水品质严重偏离设计值。综合比较，可判断出：① 余热锅炉受热面有结垢；② 除氧器除氧效果差，给水系统氧腐蚀较严重；③ 汽轮机凝汽器冷凝管内壁有结垢。

表1 2017年4-5月份水质日检数据统计

2.3 汽轮机气耗偏大，效率下降

2014年新上A机大烟道余热锅炉后，余热发电指标未得到显著提升，从表2数据上看，发电机组的自身流通率下降，通过发电效率下降分析判断，机组内部转子叶片、隔板等结垢。机组设计负荷较大，长期在低负荷运行，存在不同程度气蚀，水蚀现象等并发问题。

2.4 烧结工艺进步影响

从表3看出，近些年,马钢烧结工艺烧结工艺在料层厚度突破至900 mm以上超厚料层后，烧结机速逐渐从2.05 m/min下降至1.52 m/min。其主要热源中焦粉、煤粉利用率上升用量下降，余热发电系统受其影响，蒸汽产生量及品质不断下降。

单以A机为列，夏季取7-9月份，冬季取1-3月份。13-14年夏季锅炉主蒸汽温度360 ℃，主蒸汽量24 t/h；冬季主蒸汽温度320 ℃，主蒸汽量20 t/h。到了16年-17年夏季锅炉主蒸汽温度320 ℃，主蒸汽量16 t/h；冬季主蒸汽温度不到300 ℃，主蒸汽量12 t/h。从以上数据看，自16年开始不仅主蒸汽品质在下降，而且产气量也在萎缩。

表2 大烟道余热投入前后数据对比

历年烧结机速变化、发电和固耗数据见表3。

表3 2013-2017年烧结机固耗、余热发电数据

3 提高余热发电采取的措施

3.1 带冷机密封综合技术创新

(1)2017年3月-8月进行带冷密封工艺综合治理研究。选具有良好耐蚀、耐热、低温强度的柔性符合密封装置，并多次进行现场试验形成最终方案。

(2)2017年12月份利用B#烧结机检修机会在带冷机进行实施应用。从运行情况看，带冷机沿线环境状况得到大大改善，尾部漏风明显降低，带冷风机电耗相对下降，余热发电量同步提升4%。

3.2 烧结发电锅炉补水系统优化

2017年11月在烧结现场增设一座15 t/h二级反渗透除盐水站。到2018年5月，经过一段时间的水量置换和排污调整后，排污率从22%下降至8%左右，余热锅炉日补水量从投运前300 t左右，下降至170 t左右，现场三套锅炉水质得到明显改善。

3.3 余热锅炉对流受热面热负荷性能优化

2017年11-12月利用余热检修计划，结合锅炉换热段割管后的腐蚀和结垢情况，将A、B炉凝加管内所有炉管换为鳍片管，并根据炉管外壁积灰较为轻微，将鳍片密度由4 mm改为3 mm，增加烟气换热量。改造后带冷两台余热蒸发量合计上升约9 t/h(B机蒸汽量上升较多，含带冷密封改造优化后的提升)。表4为A、B带冷蒸发量趋势。

表4 2015年-2018年A、B机带冷锅炉蒸汽量数据

3.4 汽轮机及辅机系统优化

(1)2017年10月对汽轮机冷端系统和轴密封系统优化改造，降低机组冷端损失，提高机组发电效率。改造后发电气耗较前期下降，发电总量明显提升。表5为改造后发电气耗统计数据。

表5 改造后发电气耗统计数据

(2)2017年10月对凝汽器进行酸洗消除冷凝管内壁结垢，并新增加在线胶球清洗装置。根据冷凝管管径，一次投放Φ21 mm胶球1500只，回收率95%，保持凝汽器清洁度。改造后凝汽器真空明显得到改善，真空度从-78 kPa提高到-90 kPa。

3.5 稳定终点温度，优化操作提升余热系统稳定率 (1)稳定烧结终点温度，对每班终点温度操作曲线进行点评，并根据余热发电量高低进行绩效考评，提高烧结生产人员与发电系统配合的积极性。

(2)组织技术攻关，余热热源的连续性，降低了因补炉篦条、更换台车等停机事件造成余热系统甩炉次数。

4 效果

经过一段时间的稳定运行，2018年3月份-10月份在继续保持930 mm超高料层厚度下，烧结机速1.52 m/min和固耗50.37 kg/t.矿双下降的情况，发电指标较2015年-2017年平均水平提升2.0 kwh/t.矿以上，节能效益较为明显。表7为2015年-2018年烧结机固耗、余热发电等数据统计。

5 结语

针对余热发电机组的状况，进行有针对性的技改技措，合理调整工艺允许参数，加强设备维护等工作着手，实现两者有机结合，继而实现负荷提升，系统经济性提升的目的。维护和建设好烧结余热发电系统，既有利于企业内部提升自发电能力，对于节能减排也有较好的经济效益，更能取得较好的环境效益和社会效益，符合钢铁企业绿色发展的需求。

表7 2015-2018年烧结机固耗、余热发电等数据