燒結環(huán)冷機余熱發(fā)電技術自引進以來，經過馬鋼、寶鋼等工程的示范，隨著國內低溫余熱發(fā)電市場的形成，近年來發(fā)展迅猛，已在燒結行業(yè)得到大量推廣應用。技術研究領域，部分高校和節(jié)能服務企業(yè)針對國內燒結礦冷卻工藝、裝備特點及余熱發(fā)電技術現狀，對燒結礦冷卻模型的建立、系統(tǒng)熱力參數的選擇等問題已開展了部分研究，取得了一些成果；工程應用領域，國內大量項目已經投運，鋼鐵企業(yè)和節(jié)能服務企業(yè)已經就同類項目的運行積累了量的經驗。但縱觀行業(yè)內的整體情況，技術方面，燒結環(huán)冷機余熱發(fā)電技術的相關研究處于起步階段，系統(tǒng)設計的理論模型仍未系統(tǒng)化，有待深入研究；從燒結余熱發(fā)電項目的實際運行狀況看，余熱發(fā)電能力達到設計水平的項目為數不多，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。

經過近年來的發(fā)展，隨著行業(yè)的成熟，燒結余熱發(fā)電技術在設計、運行等各方面存在的問題大多已浮出水面，業(yè)內也已對于一些關鍵影響因素形成統(tǒng)一認識。作為燒結生產的附屬部分，從工藝原理上，燒結余熱發(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，從生產關系上，先后受到燒結生產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，從冷卻機內燒結礦的冷卻過程中吸收熱量，在余熱鍋爐內放熱，將熱量轉移到蒸汽動力循環(huán)系統(tǒng)內。以熱量的轉移效率為目標，現有技術形成了兩段取風、雙通道鍋爐、循環(huán)風等幾項主流技術，目前的技術路線中，鍋爐端的換熱技術已較為成熟，目前的關鍵技術問題和研究主要集中在冷卻機端。

取熱技術研究的關鍵和基礎，在于燒結礦冷卻模型的研究。燒結礦在帶冷機或環(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礦冷卻過程的數值仿真，分別對燒結礦粒徑、冷卻風速、料層厚度、入口風溫等操作參數進行了優(yōu)化研究。由于其中涉及冷卻機的裝備及生產調整，其研究結論目前尚未投入工程應用，但仍具有重要的指導意義。

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

2 熱力系統(tǒng)設計

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

從系統(tǒng)的整體設計上，經過針對孤立的燒結余熱發(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)內的主流選擇。在雙壓系統(tǒng)的基礎上，目前已開展的研究主要針對熱力參數的優(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)效率的關鍵因素；王毅等對燒結余熱發(fā)電系統(tǒng)的主蒸汽參數進行優(yōu)化計算后，認為主蒸汽壓力范圍為1.6～1.9MPa。目前，行業(yè)內項目設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。

經過調研和分析，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方式，蒸汽運行壓力低于設計值0.2MPa以上的情況普遍存在且變化頻率較快，設計壓力的差異在實際運行中的影響被大大弱化。

3 燒結機作業(yè)率

燒結環(huán)冷機作業(yè)率是余熱發(fā)電運轉率的基礎，直接影響余熱回收效益。國內燒結機的設計作業(yè)率一般為90.4%，絕大部分燒結生產線能夠達到這一設計指標，大部分企業(yè)為95%左右。燒結機作業(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，難以提前預測，出現頻率較高，單次停機時間較短；計劃停機可人為安排時間，出現次數較少但時間較長。對于燒結余熱發(fā)電而言，燒結機停機時間超過長度后，隨著蒸汽參數的下降，系統(tǒng)則需要被迫停機，根據操作習慣及水平的不同，此臨界時間一般為10～30min。燒結生產線可快速重新啟動，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)運轉率的較大差異。

因此，建設余熱發(fā)電系統(tǒng)后，燒結生產在追求自身作業(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。應盡可能將故障停機時間控制在臨界時間范圍內，減少發(fā)電系統(tǒng)起停次數。

（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 燒結生產穩(wěn)定性

燒結環(huán)冷機生產的工藝特點，決定環(huán)冷機廢氣的參數一直處于波動變化之中。通過部分項目的運行記錄和現場測量，正常生產中，環(huán)冷機一段廢氣一天內的波動范圍一般為100℃以內，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)能夠適應以上范圍的波動。

當燒結生產中原料混勻、布料、燒結終點控制、燒結機排礦量、環(huán)冷機布料、布風等因素穩(wěn)定性較差時，環(huán)冷機前段廢氣參數的波動情況將加劇，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實意義，對項目的實際運行效益可能產生決定性影響。國內存在部分案例，燒結機作業(yè)率達標，廢氣平均溫度高于或接近設計值，但由于燒結生產穩(wěn)定性差，環(huán)冷機廢氣溫度波動劇烈，導致機組頻繁停機，作業(yè)率低于15%，幾乎無法連續(xù)正常運行。而對于國內不同規(guī)模、不同企業(yè)性質的鋼鐵企業(yè)，燒結機作業(yè)率的差距不大，但生產穩(wěn)定性體現企業(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

國內已投運的燒結余熱發(fā)電項目中，余熱電站多由鋼鐵企業(yè)或節(jié)能服務企業(yè)兩者之一負責運行管理。運行管理人員中，骨干人員多由當地小型電廠或鋼鐵企業(yè)熱電廠招聘或抽調，電力院校應屆畢業(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鍵問題，這是由于：

（1）目前行業(yè)內項目投運后的主要矛盾，仍為項目運行指標低于設計指標的矛盾。矛盾的主要原因在于項目設計、施工、燒結生產等環(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，而是對于燒結生產和余熱發(fā)電之間關聯(lián)關系的認識。

燒結生產和余熱發(fā)電之間的關聯(lián)關系，一方面可從理論、數據分析得來，另一方面可從運行經驗歸納得來。加強行業(yè)內燒結余熱電站運行經驗的交流，仍是提高行業(yè)整體水平迫切需要的有效手段。

6 結論及建議

（1）燒結余熱發(fā)電技術發(fā)展迅速，但尚未完善，當前的研究中，關鍵的是對燒結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、燒結礦溫、冷卻風量等生產運行參數對于廢氣流場分布的影響，是控制目前設計值偏離問題的關鍵。

（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)需對燒結生產的綜合管理水平和停機時間統(tǒng)計給予足夠的重視。

（3）對于燒結生產和余熱發(fā)電之間的關聯(lián)關系的認識是余熱電站運行中需要積累提高的關鍵內容，和發(fā)電效益的提升關系緊密，行業(yè)內仍需加強運行經驗的交流。