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淺談影響余熱發(fā)電環(huán)冷機發(fā)電的幾個因素

發(fā)布日期:2023-11-13 02:03:59 作者: 點擊:

余熱發(fā)電環(huán)冷機廠家結(jié)合國內(nèi)余熱發(fā)電環(huán)冷機發(fā)電技術(shù)發(fā)展、應用現(xiàn)狀,從系統(tǒng)的設(shè)計、運行角度,對冷卻機取熱、熱力系統(tǒng)設(shè)計、燒結(jié)機作業(yè)率等幾個影響余熱回收效益的重要因素進行了分析,提出了相關(guān)觀點和建議。

余熱發(fā)電環(huán)冷機余熱發(fā)電技術(shù)自引進以來,經(jīng)過馬鋼、寶鋼等工程的示范,隨著國內(nèi)低溫余熱發(fā)電市場的形成,近年來發(fā)展迅猛,已在燒結(jié)行業(yè)得到大量推廣應用。技術(shù)研究領(lǐng)域,部分高校和節(jié)能服務企業(yè)針對國內(nèi)燒結(jié)礦冷卻工藝、裝備特點及余熱發(fā)電技術(shù)現(xiàn)狀,對燒結(jié)礦冷卻模型的建立、系統(tǒng)熱力參數(shù)的選擇等問題已開展了部分研究,取得了一些成果;工程應用領(lǐng)域,國內(nèi)大量項目已經(jīng)投運,鋼鐵企業(yè)和節(jié)能服務企業(yè)已經(jīng)就同類項目的運行積累了量的經(jīng)驗。但縱觀行業(yè)內(nèi)的整體情況,技術(shù)方面,燒結(jié)余熱發(fā)電技術(shù)的相關(guān)研究處于起步階段,系統(tǒng)設(shè)計的理論模型仍未系統(tǒng)化,有待深入研究;從燒結(jié)余熱發(fā)電項目的實際運行狀況看,余熱發(fā)電能力達到設(shè)計水平的項目為數(shù)不多,部分項目建成后甚至難以投運。行業(yè)的發(fā)展整體上處于粗放模式。

經(jīng)過近年來的發(fā)展,隨著行業(yè)的成熟,燒結(jié)余熱發(fā)電技術(shù)在設(shè)計、運行等各方面存在的問題大多已浮出水面,業(yè)內(nèi)也已對于一些關(guān)鍵影響因素形成統(tǒng)一認識。作為燒結(jié)生產(chǎn)的附屬部分,從工藝原理上,燒結(jié)余熱發(fā)電系統(tǒng)可分為煙風系統(tǒng)和熱力系統(tǒng)兩個相對獨立的部分,從生產(chǎn)關(guān)系上,先后受到燒結(jié)生產(chǎn)運行和電站運行兩級操作的控制和影響,本文將按照從前到后的順序,從各個環(huán)節(jié)選出一些影響項目運行效益的重要因素,分別進行分析討論。

1 冷卻機取熱

煙風系統(tǒng)為燒結(jié)工藝和發(fā)電工藝之間的銜接單元,該系統(tǒng)以熱空氣為介質(zhì),從冷卻機內(nèi)燒結(jié)礦的冷卻過程中吸收熱量,在余熱鍋爐內(nèi)放熱,將熱量轉(zhuǎn)移到蒸汽動力循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)。以熱量的轉(zhuǎn)移效率為目標,現(xiàn)有技術(shù)形成了兩段取風、雙通道鍋爐、循環(huán)風等幾項主流技術(shù),目前的技術(shù)路線中,鍋爐端的換熱技術(shù)已較為成熟,目前的關(guān)鍵技術(shù)問題和研究主要集中在冷卻機端。

取熱技術(shù)研究的關(guān)鍵和基礎(chǔ),在于燒結(jié)礦冷卻模型的研究。燒結(jié)礦在帶冷機或環(huán)冷機中的冷卻,屬于移動床非規(guī)則堆積顆粒氣固傳熱過程。董輝等對燒結(jié)礦的冷卻過程進行了實驗研究,分別研究了料層厚度和冷卻風量兩個因素對換熱的影響,實驗結(jié)果表明了料層厚度和冷卻風量的存在。張小輝等通過對燒結(jié)礦冷卻過程的數(shù)值仿真,分別對燒結(jié)礦粒徑、冷卻風速、料層厚度、入口風溫等操作參數(shù)進行了優(yōu)化研究。由于其中涉及冷卻機的裝備及生產(chǎn)調(diào)整,其研究結(jié)論目前尚未投入工程應用,但仍具有重要的指導意義。

冷卻機取風參數(shù)的選取屬現(xiàn)有技術(shù)中較為突出的設(shè)計問題,因取風參數(shù)選取過高而造成系統(tǒng)運行效率極差的項目為數(shù)不少。由于缺少換熱模型的支撐,業(yè)內(nèi)當前的項目設(shè)計中,冷卻機取風參數(shù)主要依靠熱平衡計算結(jié)合經(jīng)驗選取,料層厚度、機速等操作因素的影響,主要通過經(jīng)驗修正體現(xiàn)。而冷卻機的配置中,冷卻面積、冷卻風機型號、數(shù)量的多變也是取風參數(shù)難以通過經(jīng)驗把握的重要原因之一。

2 熱力系統(tǒng)設(shè)計

熱力系統(tǒng)的設(shè)計優(yōu)化為近年來燒結(jié)余熱發(fā)電乃至整個低溫余熱發(fā)電領(lǐng)域技術(shù)研究的熱點之一。

從系統(tǒng)的整體設(shè)計上,經(jīng)過針對孤立的燒結(jié)余熱發(fā)電系統(tǒng),雙壓系統(tǒng)從單壓系統(tǒng)、閃蒸系統(tǒng)中脫穎而出,其優(yōu)越性得到廣泛承認,已成為行業(yè)內(nèi)的主流選擇。在雙壓系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,目前已開展的研究主要針對熱力參數(shù)的優(yōu)化問題。王學斌等在針對純低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)的研究中指出,鍋爐入口煙溫、蒸汽壓力、鍋爐窄點溫差是影響系統(tǒng)效率的關(guān)鍵因素;王毅等對燒結(jié)余熱發(fā)電系統(tǒng)的主蒸汽參數(shù)進行優(yōu)化計算后,認為主蒸汽壓力范圍為1.6~1.9MPa。目前,行業(yè)內(nèi)項目設(shè)計中選擇的主蒸汽壓力多為1.6~2.4MPa,低壓蒸汽壓力多為0.3~0.5MPa。

經(jīng)過調(diào)研和分析,對于項目的實際運行而言,雙壓系統(tǒng)的選擇相對重要,其效率的提高相對于單壓系統(tǒng)較為顯著,而雙壓系統(tǒng)的蒸汽壓力選擇對系統(tǒng)的影響有限,其原因主要為以下兩點:

(1)計算表明,對于同一系統(tǒng),在低壓蒸汽壓力相同的情況下,主蒸汽壓力在1.6~2.4MPa內(nèi)變化,對于系統(tǒng)整體發(fā)電量的影響較小,小于2%;

(2)余熱發(fā)電項目在實際運行中多采用滑參數(shù)方式,蒸汽運行壓力低于設(shè)計值0.2MPa以上的情況普遍存在且變化頻率較快,設(shè)計壓力的差異在實際運行中的影響被大大弱化。

3 燒結(jié)機作業(yè)率

燒結(jié)機作業(yè)率是余熱發(fā)電運轉(zhuǎn)率的基礎(chǔ),直接影響余熱回收效益。國內(nèi)燒結(jié)機的設(shè)計作業(yè)率一般為90.4%,絕大部分燒結(jié)生產(chǎn)線能夠達到這一設(shè)計指標,大部分企業(yè)為95%左右。燒結(jié)機作業(yè)率對于余熱發(fā)電的影響,需要針對停機種類進一步討論。

燒結(jié)機停機可分為故障停機和計劃停機兩種,通常情況下,故障停機為臨時停機,難以提前預測,出現(xiàn)頻率較高,單次停機時間較短;計劃停機可人為安排時間,出現(xiàn)次數(shù)較少但時間較長。對于燒結(jié)余熱發(fā)電而言,燒結(jié)機停機時間超過長度后,隨著蒸汽參數(shù)的下降,系統(tǒng)則需要被迫停機,根據(jù)操作習慣及水平的不同,此臨界時間一般為10~30min。燒結(jié)生產(chǎn)線可快速重新啟動,而發(fā)電機組停機后,重新啟動需要2小時以上。因此,即使對于相同的燒結(jié)機作業(yè)率,停機時間的具體組成仍可能造成發(fā)電系統(tǒng)運轉(zhuǎn)率的較大差異。

淺談影響余熱發(fā)電環(huán)冷機發(fā)電的幾個因素



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