唐鋼新建燒結環(huán)冷機余熱鍋爐的研制

1、唐鋼新建燒結環(huán)冷機余熱鍋爐的研制黃恩民金巖方會斌劉云(鞍山熱能研究院 摘要 為回收燒結礦顯熱 , 研制出燒結環(huán)冷機余熱鍋爐 。關鍵詞 余熱鍋爐燒結機環(huán)冷機THE D EVELOP M ENT OF W ASTE HEAT B O I L ER OF SINTER R INGM ACH INE M AD E RECENT LY OF TANGGANGH uang Enm in J in Yan Fang Yun(A nshan R 2Abstract T he w m ach ine w as developed to recover sensible heat of .w bo iler si

2、ntering m ach ine ring co ld m ach ine1前言燒結工序的能耗在鋼鐵企業(yè)生產過程中約 占 10%, 僅次于煉鐵而居第二位 。燒結工序的 節(jié)能效果直接影響鋼鐵企業(yè)總能耗的降低 。 燒 結工序中冷卻機廢氣的顯熱約占全部工序能耗 的 35%, 必須重視它的余熱回收 。我們在鞍鋼 燒結廠三燒車間 1號 、 4號帶冷機上安裝翅片 管式余熱鍋爐取得了成功 。 新的環(huán)冷機余熱鍋 爐 , 即將在唐鋼燒結廠新建 265m 2燒結機的 280m 2環(huán)冷機上應用 。 本文主要介紹該余熱鍋 爐 。2余熱鍋爐的設計該余熱鍋爐由鞍山熱能研究院設計制造 , 并配備了軟水站和儀表室等附屬設施

3、 。211基本概況燒結機面積 :265m 2環(huán)冷機面積 :280m 2臺車寬度 :312m環(huán)冷機直徑 :33m生產能力 :630t h熱燒結礦溫度 :750850冷燒結礦溫度 : 150212設計條件環(huán)冷機余熱鍋爐原始設計條件由鞍山冶金 設計研究院提供 :鍋爐受熱面布置于環(huán)冷機四個豎煙道 上 , 其平面圖見圖 1。廢氣溫度 :350標態(tài)廢氣回收總量 :3102×105m 3 h 豎煙道斷面尺寸 :31486m ×21506m 省煤器軟化水入口溫度 :20213工藝流程給水軟水站省煤器汽包鍋爐受熱 面汽包蒸汽管網214設計參數(shù)該余熱鍋爐設計參數(shù)見表 1。215鍋爐系統(tǒng) 該余熱

4、鍋爐系統(tǒng)有鍋筒 、 四個鍋爐受熱面 83冶金能源 18卷 5期 199919 1鍋爐受熱面布置圖 1 環(huán)冷機入料口 2 1、 2、 3號鍋爐受熱面 3 省煤器及 4號鍋爐受熱面表 1環(huán)冷機余熱鍋爐設計參數(shù)參數(shù)鍋爐受熱面 1234標態(tài)廢氣量 ,m 3 h 7550075500755007550075500廢氣入口溫度 , 270350350350350廢氣出口溫度 , 210210210210270回收熱量 , GJ h 610121312131213618廢氣阻損 , Pa 7819619619698蒸汽發(fā)生量 , t h 511511511217省煤器水入口溫度 , 20省煤器水入口壓力 ,

5、 M Pa 110供省煤器水管管徑 , mm 70省煤器水出口溫度 , 100飽和蒸汽溫度 , 170170170170設計絕對壓力 , M Pa 018018018018018設計蒸汽產量 , t h 18設計年蒸汽產量 , t 129600熱回收率 , %3416和省煤器 , 通過上升管和下降管連接 , 組成自 然循環(huán)系統(tǒng) , 如圖 2所示 。 其系統(tǒng)自然循環(huán)倍 率為 70, 循環(huán)流速 012m s 。216排污系統(tǒng)排污系統(tǒng)由鍋筒的排污管和四個鍋爐受熱 面的上 、 下聯(lián)箱排污管組成 。 排污水直接排入 下水管網 。圖 2鍋爐系統(tǒng)圖1 上升管 2 1、 2、 3號鍋爐受熱面 3 下降管 4

6、鍋筒 5 4號鍋爐受熱面 6 省煤器3鍋爐結構311鍋爐及內部裝置(1 鍋筒該余熱鍋爐的四個鍋爐受熱面合用一只鍋 筒 , 因蒸汽產量受燒結機產量的影響 , 余熱鍋 爐負荷在短時間內變化較為劇烈 , 水位波動幅 度較大 , 故鍋筒長度及直徑均設計得較大 。 鍋 筒 內 徑 為 1600mm , 鍋 筒 筒 身 直 段 長 8000mm , 鍋筒兩端為橢圓封頭 , 在一封頭上裝 設人孔裝置 , 鍋筒壁厚 20mm , 材料為 20g 。鍋 筒正常水位位于鍋筒中心線上 , 波動范圍在±250mm 之間 。在鍋筒底部設 1根 57mm 排污管 , 鍋筒 最低處設 7個 245mm 下降管孔

7、, 其兩側上方 93 18卷 5期 199919 冶金能源 與水平夾角 40°處各開一排 108mm 上升管 孔 , 一側 19孔 , 一側 23孔 。 鍋爐頂部安裝兩 個 D N 80重錘式安全閥 。鍋筒由兩只底座支撐在 +1815m 平臺上 , 其中心線標高為 +191814m 。(2 內部裝置鍋筒內部布置二次汽水分離裝置 , 一次 擋板式汽水分離器 。 二次為均氣孔板汽水 分離器 。 經二次汽水分離的蒸汽進入蒸汽管 網 。312上升管與下降管系統(tǒng)鍋筒與 1、 2、 3號鍋爐受熱面分別由 2根 245mm 的下降管和 12根 108mm 上升管 連接 , 鍋筒與 4號鍋爐受熱面由

8、 1根 245mm 下降管和 6根 108mm 上升管連接余熱鍋爐的自然循環(huán)系統(tǒng)313(1、 下聯(lián)箱 、 翅片管束 及箱體構成 。 其中上聯(lián)箱 24根 , 管徑為 80mm , 下聯(lián)箱 24根 , 管徑為 70mm 。翅片管 布置為 24行 22列錯列排列方式 。 箱體作為環(huán) 冷機部分煙道 , 其外型尺寸為 (mm :3486×2506×4610, 安裝在環(huán)冷機上方 +11100mm 平 臺上 。(2 傳熱特點鍋爐受熱面的傳熱是熱廢氣通過管壁傳 導 , 將熱量直接傳遞給管內飽和水進行換熱 , 屬 于一次換熱 。 因為是氣水換熱 , 水側傳熱系 數(shù)遠大于廢氣側的傳熱系數(shù) 。

9、所以傳熱的限制 環(huán)節(jié)在煙氣側 。傳遞熱量 Q =K F t , 在綜合傳 熱系數(shù) K 和對數(shù)平均溫差 t 一定時 , Q 與鍋 爐受熱面煙氣側面積成正比 。 因此 , 主體換熱 元 件選用翅片管 , 單位 體 積 的 受 熱 面 積 為 30m 2 m 3。翅片管參數(shù)如下 :光管外徑 :38mm翅片管外徑 :70mm翅片厚度 :112mm翅化比 :5164翅片間距 :10mm翅片管長度 :4002mm(3 鍋爐受熱面參數(shù)迎風面管束區(qū)長度 :3155m迎風面管束區(qū)寬度 :2115m氣流方向管束區(qū)高度 :3111m給熱氣體實際流速 :8186m s翅片管橫向間距 :100mm翅片管縱向間距 :14

10、0(4, 、 裂管現(xiàn)象 , 必 , 且時間長 , 影響主體設備的正常 生產運行 。 而該余熱鍋爐管間聯(lián)接點均在煙道 外部 , 在運行中如有斷管 、 裂管 、 焊口開裂等 事故 , 不必打開煙道 , 在外部就能解決 , 所需 時間短 , 基本上不影響燒結機的正常工作 。 該余熱鍋爐的翅片管在煙道中 , 可沿翅片 管軸線方向任意伸縮 , 可緩解由于熱膨脹受阻 產生斷管 、 裂管事故 。 由于翅片平行于煙氣流 動方向 , 煙氣對翅片管的翅片具有沖刷作用 , 減 少積灰 , 增強換熱效果 。(5 制造工藝余熱鍋爐受熱面有 24層翅片管束 , 其層間 距 140mm , 每層翅片管束內有 22列翅片管

11、, 其 列間距 100mm , 如圖 3所示 。這樣 , 翅片管與圖 3上 、 下聯(lián)箱與翅片管關系圖 1 上 、下聯(lián)箱 2 翅片管 3 豎煙道 04冶金能源 18卷 5期 199919上 、 下聯(lián)箱的焊接操作空間很小 , 不能進行操 作 。 利用翅片管在煙道中可沿翅片管軸線方向 任意伸縮的特點 , 實現(xiàn)了層間相對移動 , 增加 焊接操作空間 , 解決了焊接空間小的難題 。 5結束語余熱鍋爐系統(tǒng)投資 185萬元 , 與自控儀表 和軟化水站及鍋爐本體安裝等項費用總計為 300萬元 。蒸汽價格按 60元 t 計算 , 余熱鍋爐 年運行 300天 , 年產蒸汽 129600t , 折合人民幣 7771

12、6萬元 , 5個月收回投資 。環(huán)冷機余熱鍋爐是燒結工序的重要節(jié)能設 備 。 余熱鍋爐的安全可靠運行與整個工藝流程 的正常運行息息相關 。 特別是軟化水的處理和 排污的好壞 , 直接影響余熱鍋爐的壽命和蒸汽 產量 , 建議嚴格按工藝操作規(guī)程進行 。 同時盡 可能杜絕燒結機在不正常的工況下運行 , 以確 保余熱鍋爐的安全正常運行 。(收稿日期 :1999年 6月 羅文泉 編輯(上接第 31頁 (3 進料端下水箱梁原爐尾進料端下水箱梁見圖 1, 作用主要 是利用反力矩固定縱水管 , 防止縱水管因受熱 而發(fā)生變形 ; 其次是支撐縱水管 。下水箱梁 ,2所示3。4改造效果經過一年多的生產實踐 , 新增回

13、路后汽化 冷卻系統(tǒng)運行正常 。 完全解決了管道結垢堵塞 問題 , 明顯改善了水冷效果 , 大大延長了加熱 爐水冷部件的使用壽命 。 徹底取消了凈循環(huán)水 冷卻系統(tǒng) , 全 t ; k h 增加蒸汽產 100h ; 全年 , 減少水冷系統(tǒng)設備維護費用 5萬元 。 累計年創(chuàng)造經濟效益 114萬元 。5結語(1 只要水冷部件結構設計合理 , 軋鋼加 熱爐可以實現(xiàn)全爐水冷部件的全汽化冷卻 , 運 行安全可靠 。(2 加熱爐實現(xiàn)全爐汽化冷卻 , 節(jié)水 、 節(jié) 電 、 節(jié)省備件消耗和處理事故時間 , 經濟效益 顯著 。(收稿日期 :1999年 1月 羅文泉 編輯(上接第 33頁 風總量不變 。 在現(xiàn)有條件下 , 爐溫應控制在如 下范圍 :預熱段 650800 ; 下加熱 1200 1300 ; 上加熱 11801250 ; 均熱段 1200 1280 , 這樣才能既保證鋼溫又避免或減少積 渣 。(4 550加熱爐投產以來 , 為解決積渣易清 除的問題 , 加熱段爐底結構曾采用多種辦法 , 但 都不理想 。 后采用在爐底上先鋪一層 200 300mm 厚的片石 , 主要成分是 CaO , 然后再在 片石上鋪一層 70100mm 厚的鎂砂 , 主要成 分是 M gO , 采用此方法后 , 積渣疏松易清除 , 這 對減輕工人勞動強度