燒結(jié)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(yīng)用。技術(shù)研究領(lǐng)域，部分高校和節(jié)能服務(wù)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(yīng)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(wù)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)環(huán)冷機余熱發(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(fēng)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(fēng)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(fēng)、雙通道鍋爐、循環(huán)風(fēng)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(fēng)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(fēng)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(fēng)速、料層厚度、入口風(fēng)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(yīng)用，但仍具有重要的指導(dǎo)意義。

冷卻機取風(fēng)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(fēng)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(fēng)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(fēng)機型號、數(shù)量的多變也是取風(fēng)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(xué)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)環(huán)冷機作業(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)環(huán)冷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(yù)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(xí)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。

因此，建設(shè)余熱發(fā)電系統(tǒng)后，燒結(jié)生產(chǎn)在追求自身作業(yè)率的同時，還需要注意以下幾點：

（1）對于單爐單機系統(tǒng)而言，提高檢修效率、縮短故障停機時間較為重要。應(yīng)盡可能將故障停機時間控制在臨界時間范圍內(nèi)，減少發(fā)電系統(tǒng)起停次數(shù)。

（2）對于多爐一機系統(tǒng)，需做好計劃檢修安排，避免多條燒結(jié)機的計劃停機時間重疊，降低計劃停機對于機組運行的影響。

4 燒結(jié)生產(chǎn)穩(wěn)定性

燒結(jié)環(huán)冷機生產(chǎn)的工藝特點，決定環(huán)冷機廢氣的參數(shù)一直處于波動變化之中。通過部分項目的運行記錄和現(xiàn)場測量，正常生產(chǎn)中，環(huán)冷機一段廢氣一天內(nèi)的波動范圍一般為100℃以內(nèi)，波動間隔多以分鐘計，無固定周期。正常情況下，余熱發(fā)電系統(tǒng)能夠適應(yīng)以上范圍的波動。

當燒結(jié)生產(chǎn)中原料混勻、布料、燒結(jié)終點控制、燒結(jié)機排礦量、環(huán)冷機布料、布風(fēng)等因素穩(wěn)定性較差時，環(huán)冷機前段廢氣參數(shù)的波動情況將加劇，嚴重影響余熱發(fā)電的安全穩(wěn)定運行。

此問題對于單爐單機項目具有大的現(xiàn)實意義，對項目的實際運行效益可能產(chǎn)生決定性影響。國內(nèi)存在部分案例，燒結(jié)機作業(yè)率達標，廢氣平均溫度高于或接近設(shè)計值，但由于燒結(jié)生產(chǎn)穩(wěn)定性差，環(huán)冷機廢氣溫度波動劇烈，導(dǎo)致機組頻繁停機，作業(yè)率低于15%，幾乎無法連續(xù)正常運行。而對于國內(nèi)不同規(guī)模、不同企業(yè)性質(zhì)的鋼鐵企業(yè)，燒結(jié)機作業(yè)率的差距不大，但生產(chǎn)穩(wěn)定性體現(xiàn)企業(yè)多方面的綜合管理水平，差距相對較大，且往往容易被忽略。

5 余熱電站運行

國內(nèi)已投運的燒結(jié)余熱發(fā)電項目中，余熱電站多由鋼鐵企業(yè)或節(jié)能服務(wù)企業(yè)兩者之一負責(zé)運行管理。運行管理人員中，骨干人員多由當?shù)匦⌒碗姀S或鋼鐵企業(yè)熱電廠招聘或抽調(diào)，電力院校應(yīng)屆畢業(yè)生所占的比例較高，整體人員配置水平和電力行業(yè)存在差距，對于余熱發(fā)電的接觸時間也往往較短。但是，從行業(yè)反饋來看，運行人員的操作水平并非余熱電站運行中的關(guān)鍵問題，這是由于：

（1）目前行業(yè)內(nèi)項目投運后的主要矛盾，仍為項目運行指標低于設(shè)計指標的矛盾。矛盾的主要原因在于項目設(shè)計、施工、燒結(jié)生產(chǎn)等環(huán)節(jié)，電站運行人員身處矛盾的解決者或補救者的身份。

（2）矛盾的解決過程中，即投運后發(fā)電能力的提升過程中，需要的并非對于發(fā)電系統(tǒng)運行穩(wěn)定運行的認識，而是對于燒結(jié)生產(chǎn)和余熱發(fā)電之間關(guān)聯(lián)關(guān)系的認識。

燒結(jié)生產(chǎn)和余熱發(fā)電之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，一方面可從理論、數(shù)據(jù)分析得來，另一方面可從運行經(jīng)驗歸納得來。加強行業(yè)內(nèi)燒結(jié)余熱電站運行經(jīng)驗的交流，仍是提高行業(yè)整體水平迫切需要的有效手段。

6 結(jié)論及建議

（1）燒結(jié)余熱發(fā)電技術(shù)發(fā)展迅速，但尚未完善，當前的研究中，關(guān)鍵的是對燒結(jié)礦在冷卻機上冷卻過程的模型研究，如何在模型中定量的引入料層厚度、機速、燒結(jié)礦溫、冷卻風(fēng)量等生產(chǎn)運行參數(shù)對于廢氣流場分布的影響，是控制目前設(shè)計值偏離問題的關(guān)鍵。

（2）對于單爐單機項目，環(huán)冷機廢氣溫度的穩(wěn)定性問題不容忽視，極易對項目的投運效果造成嚴重影響，鋼鐵企業(yè)需對燒結(jié)生產(chǎn)的綜合管理水平和停機時間統(tǒng)計給予足夠的重視。

（3）對于燒結(jié)生產(chǎn)和余熱發(fā)電之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系的認識是余熱電站運行中需要積累提高的關(guān)鍵內(nèi)容，和發(fā)電效益的提升關(guān)系緊密，行業(yè)內(nèi)仍需加強運行經(jīng)驗的交流。