环冷机上部密封对余热发电的影响

第２７卷第２期

Ｚ０１３年３月

发电没备

ＰＯＷＥＲ

ＥＱＵＩＰＭＥＮＴ

Ｖ０１．２７，Ｎｏ．２Ｍａｒ．２０１３

环冷机上部密封对余热发电的影响

周勇平，刘海明，黄

华，易

庆，姚

琼，潘增生，何世民

（浙江西子联合工程有限公司，杭州３１００１９）

摘要：针对钢铁厂环冷机余热利用问题，结合一台４１５ｍ２环冷机的烟罩与其台车顶面之间的漏风进行研究，计算了对该间隙进行密封改造前后发电量的差异。结果表明：环冷机密封改造后可增加发电功率

４８１

ｋＷ，环冷机上部的密封改造十分必要。

关键词：余热发电；环冷机；密封

中图分类号：Ｘ７０６

文献标识码：Ａ

文章编号：１６７１—０８６Ｘ（２０１３）０２—０１３６—０３

ＩｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆＵｐｐｅｒＳｅａｌｉｎｇＣｏｎｄｉｔｉｏｎｏｆＣｉｒｃｕｌａｒＣｏｏｌｅｒ

ｏｎ

Ｗａｓｔｅ

ＨｅａｔＰｏｗｅｒＧｅｎｅｒａｔｉｏｎ

ＺｈｏｕＹｏｎｇｐｉｎｇ，ＬｉｕＨａｉｍｉｎｇ，ＨｕａｎｇＨｕａ，ＹｉＱｉｎｇ，ＹａｏＱｉｏｎｇ，ＰａｎＺｅｎｇｓｈｅｎｇ，ＨｅＳｈｉｍｉｎ

（ＺｈｅｊｉａｎｇＸｉｚｉＵｎｉｔｅｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｈａｎｇｚｈｏｕ３１００１９，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｉｍｉｎｇａｔｔｈｅｗａｓｔｅｈｅａｔｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｃｉｒｃｕｌａｒｃｏｏｌｅｒｍａｄｅｉｎｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｗｉｔｈ

ａ

ｉｎｓｔｅｅｌｗｏｒｋｓ，ｒｅｓｅａｒｃｈｅｓｈａｖｅｂｅｅｎ

４１５

ｍ２ｃｉｒｃｕｌａｒｃｏｏｌｅｒ，ｉｎｗｈｉｃｈａｉｒｌｅａｋａｇｅｅｘｉｓｔｓｉｎｔｈｅｇａｐｂｅｔｗｅｅｎｉｔｓｇａｓ

ｈｏｏｄａｎｄｔｒｏｌｌｅｙｔｏｐｓｕｒｆａｃｅ．Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｏｆｐｏｗｅｒｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｈａｓｂｅｅｎｐｅｒｆｏｒｍｅｄｂｅｆｏｒｅａｎｄａｆｔｅｒｓｅａｌｉｎｇｒｅｔｒｏｆｉｔｔｏｔｈｅｇａｐ．Ｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗ

ｔｈａｔ

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ｋＷａｆｔｅｒｒｅｔｒｏｆｉｔ，

ｐｒｏｖｉｎｇｔｈｅｓｅａｌｉｎｇｒｅｔｒｏｆｉｔｔｏｂｅｎｅｃｅｓｓａｒｙａｎｄｅｆｆｅｃｔｉｖｅｆｏｒｔｈｅｕｐｐｅｒｐａｒｔｏｆｔｈｅｃｉｒｃｕｌａｒｃｏｏｌｅｒ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｗａｓｔｅｈｅａｔｐｏｗｅｒ

ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ；ｃｉｒｃｕｌａｒｃｏｏｌｅｒ；ｓｅａｌｉｎｇ

在钢铁生产过程中，烧结环冷机余热已得到了越来越多的利用。然而由于环冷机回转运行的自身特点以及环冷机加工的粗制，环冷机密封已成为进一步提高余热发电效率的瓶颈。基于此种情况，针对环冷机上部烟罩与台车顶面之间存在的漏风问题，建议对环冷机上部增设密封装置，减少冷风的漏入，以提高后续余热发电的效率。１

项目

表１（续）

数值

１５００４１５

环冷机料层厚度／ｒａｍ

环冷机面积／ｍ２环冷机直径／ｍ台车内径／ｍ台车外径／ｍ

８

∞们

¨Ⅲｍ２

图１为环冷机平面图。

设备概况

某工程一台４１５ｍ２的烧结环冷机设备主要

参数见表１。

表１

４１５

ｍ２的烧结机、

环冷机生产线设备的主要参数

项目烧结面积／ｍ２烧结料层厚度／ｍｍ

数值

３６０７００～４７５

震黧甏瓣

∞

烧结矿产量／（ｔ・ｈ＿１）

环冷机入口矿料温度／＇Ｃ

７００～８００（设计值７５０）

①～＠为轴的编号，两轴闻夹角除注明者外均为１４。

图１环冷机平面图（单位：ｒａｍ）

收稿日期：２０１２—１１—１５

作者简介：周勇平（１９７８一），男，工程师，主要从事节能、环保等电站设计开发工作。

Ｅ－ｍａｉｌ：ｚｈｏｕｙｏｎｇｐｉｎｇ＠ｘｉｚｉｕｅｃ，ｃｏｒｎ

万方数据

第２期

周勇平，等：环冷机上部密封对余热发电的影响

根据环冷机的烧结矿料产量以及原始设计参数，选取从环冷机落料口开始，即③轴至⑩轴作为环冷机余热利用段，其中：③轴至⑧轴为高温利用段；⑧轴至⑩轴为低温利用段；两段中利用角度为１４１。。两段烟气分别进入双压余热锅炉产生双压蒸汽，最后进人补汽式汽轮发电机组进行发电。图２为余热发电系统图。

图２余热发电系统图

余热锅炉及汽轮发电机组参数见表２。

表２发电系统设备参数

项目

数值

项目

数值

锅炉人口高温烟气量／

４００ＯＯＯ

（ｍ３．ｈ一１）

锅炉排烟温度／。Ｃ

１５０

锅炉入口高温烟气ｌ－９６～

温度／＇Ｃ

妻芋机主进汽压力／ＭＰａ

锅炉入口低温烟气量／４０００００

娄轮机主进汽温度／３７０…

（ｍ３・ｈ１）

℃

锅炉入口低温烟气３２０

磬轮机丰进汽流量／５２．１

‘

温度／＇ｃ

（ｔ・ｈ一１）

锅炉高压额定蒸汽

１．９６

压力／ＭＰａ

釜笋机补进汽压力／ＭＰａ

ｏ．４９

…。

锅炉高压额定蒸汽３７５

温度／℃

害轮机补进汽温度７

２２８

锅炉低压额定蒸汽

ｏ

．

４９压力／ＭＰａ

＿ｃ气轮机？ｈ进汽流量／２１．３

。

（ｔ・ｈ一１）

锅炉低压额定蒸汽２３３

汽轮机排汽压力／

一

温度／℃

ｋＰａ

２烧结环冷机烟罩与台车间的漏风问题

２．１间隙１０ｍｉｌｌ时的漏风

通常环冷机烟罩与台车之间设计间隙为

５

ｍｍ，但由于环冷机烟罩的变形及磨损，其烟罩

与环冷机台车顶面之间的间隙平均在１０ｍｍ左右，其上部密封结构形式见图３。

环冷机上部烟室压力基本控制在一１００

Ｐａ，

因此在运行时，环冷机烟罩与台车顶面之间的间隙就成为冷风漏入点，从而导致利用烟气温度的降低，影响余热的回收。

万方数据

ｆ余热烟气

／＼

图３烟罩与台车结构示意图（单位：ｒａｍ）

图３中烟罩壁厚仅５ｍｍ左右，烟气流向是从外向内流动，空气漏人的阻力可以忽略摩擦阻力，只考虑该部位的局部阻力。空气漏入的间隙

可以等效为图４中两个模型。

（ａ）由大空Ｉ可到小空间（ｂ）由小空间到大空间

图４间隙的等效图

局部阻力△户ｔ公式：

△户ｆ一善告１０

（１）

ｐ一－ｌＤ。焘

（２）

为１。２９３ｋｇ／ｍ３。

计算的基本条件为：大气压力为１０１３２５Ｐａ，

环境温度２５℃。

图４中：（ａ）为空气从无穷大的一个空间向一空间向无穷大的空间流出。

（ａ）中的局部阻力系数为￡。，（ｂ）中的局部阻环冷机烟室的压力为一１００Ｐａ，因此根据式（１）可以算出烟罩和台车间隙内风速为１０．２７３ｍ／ｓ。

根据流体力学基本公式，可知漏入风量

（Ｑｅ）为：

Ｑｆ一７ｒｄｗＡｈＯ／３６０

（３）

气体密度，ｋｇ／ｍ３。

式中：拿为局部阻力系数；叫为气体流速，ｍ／ｓ；ｐ为

式中咖为标准状态下的气体密度，ｋｇ／ｍ３；空气

个有限大的空间流入，（ｂ）则是空气从有限大的力系数为已，经查表‘１１可知：｛，＋已＝１．６。

式中：ｄ为环冷机直径，ｍ；Ａｈ为烟罩与台车顶部

・

１３８・

发电没务

第２７卷

间隙，ｍ；口为环冷机余热利用段角度，（。）。

环冷机外径（ｄ。）为４７．７１２ＩＴＩ，内径（ｄ，）为

４０．２４８

前循环风机多消耗电功率为８６ｋＷ［１］。而漏人风温为２５℃，锅炉排烟温度为１５０℃，因此密封前烟气多带走热量６

４６０

ｒｆｌ，利用段角度为１４１。，环冷机的漏风间ＭＪ／ｈ。根据低温余热

隙取１０ｍｍ。因此由式（３）可得：漏入２５℃的冷空气量为５６

５５７

发电总体热效率为２０％～２５％（取２２％）进行计算，密封改进前烟气多带走的热量相当于输出功

率３９５ｋＷ。

ｍ３／ｈ。

２．２改进后间隙４ｍｍ时的漏风

假定进行上部密封后，可以将间隙缩小至

４

综合上述两项损失，密封改进后可以多输出

４８１

ｍｍ。根据以上公式可知：密封后漏入的冷风

０１０

ｋＷ的发电功率。按照年运行８

０００

ｈ，电价

为１６

ｍ３／ｈ，并以此作为本项目发电部分烟

０．５元／（ｋＷ・ｈ）进行核算，每年可产生效益１９２．４万元。以上计算是基于环境温度为２５℃的情况，在冬天则收效更大。

４

气利用量的设计基准。

３环冷机上部密封改进后的收效

由于本工程烟气总利用量为８００

０００

ｍ３／ｈ，

结语

由上述分析可知：对环冷机上部密封的改造

漏入的冷风占总风量的份额约８％，本工程因此可忽视冷风漏人对烟气抽取产生的影响，对锅炉的烟气排放也不产生影响，只考虑漏入的冷风引起的循环风机电耗增加以及漏人冷风吸热后变成高温烟气排出所损失的热量。

本工程循环风机风压为６漏入风量差为４０

５４７

５００

使烟罩和台车间的间隙缩小，可以减少冷风的漏入，减少锅炉排烟损失，提高余热发电效率。参考文献：

Ｅ１］锅炉房实用设计手册编写组．锅炉房实用设计手册［Ｍ］．２

版．ｊＥ京：机械工、出出版社，２００１．

Ｐａ，密封前、后

ｍ３／ｈ，因此上部密封改进

≯“口Ｍ“ｍ％…”２”ｗ２““‘“”””Ｎ’“７”‘。”“。“…“２“…”。”…”。“。”４”。““９“。４节

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§大连华鸿工业技术有限公司…………………………………………………………………………封面Ｓ

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；无锡润和叶片制造有限公司…………………………………………………………………………封２《

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Ｚ

２深圳东方锅炉控制有限公司…………………………………………………………………………封３

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；徐州罗特艾德回转支承有限公司……………………………………………………………………封底ｌ≈句

Ｓ劳氏工业技术服务（上海）有限公司……………………………………………………………………Ａ１

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；北京维太新材科技有限公司……………………………………………………………………………Ａ２；

２福斯特惠勒动力机械有限公司…………………………………………………………………………Ａ３；

２

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≥大连华鸿工业技术有限公司……………………………………………………………………………Ａ４

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３湖北新冶钢有限公司……………………………………………………………………………………Ｂ１；

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≤辽宁飞鸿达蒸汽节能设备有限公司……………………………………………………………………Ｂ２

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东Ａ－电气（广州）重型机器有限公司……………………………………………………………………Ｂ３≮

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２上海希希埃动力控制设备有限公司……………………………………………………………………Ｂ４

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｛上海发电设备成套设计研究院…………………………………………………………………前黑白页；

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万方数据

环冷机上部密封对余热发电的影响

作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：

周勇平， 刘海明， 黄华， 易庆， 姚琼， 潘增生， 何世民， Zhou Yongping， Liu Haiming，Huang Hua， Yi Qing， Yao Qiong， Pan Zengsheng， He Shimin浙江西子联合工程有限公司,杭州,310019发电设备

Power Equipment2013,27(2)

1. 《锅炉房实用设计手册》编写组 锅炉房实用设计手册 2001

本文链接：http://d.wanfangdata.com.cn/Periodical_fdsb201302018.aspx