烧结过程余热资源的高效回收与利用是进一步降低烧结工序能耗的主要措施之一。作为烧结余热回收与利用系统的重要组成部分，动力回收系统是指将温度较高的烧结余热（如350℃以上冷却废气）用来生产蒸汽而后发电的一整套系统，其主要包括冷却机系统、余热锅炉系统和汽轮机-发电机系统。马钢和济钢的生产实践表明，吨矿发电量不仅取决于余热锅炉即蒸汽发生系统，而且也取决于冷却机即“取热”系统:即“取热”系统、蒸汽发生系统和发电系统的有机结合是提高吨矿发电量的有效途径。
围绕“取热”系统、蒸汽发生系统和发电系统的有机结合，本文总结出影响动力回收的三类变量并分析了它们之间的关系。冷却机的鼓入风量（Ⅰ类变量）、出冷却机热空气的温度及流量（Ⅱ类变量）以及余热锅炉出口蒸汽的温度、压力与产量（Ⅲ类变量）是影响系统发电量的主要参数。其中，Ⅰ类变量影响着Ⅱ类变量，进而影响着Ⅲ类变量。
围绕冷却机的鼓入风量与出冷却机热空气的温度、流量之间的关系，借助Fluent软件，采用多孔介质菲稳态气固流动传热模型，模拟了冷却机内的气固流动与传热，得到了烧结矿冷却即“取热”基本规律。研究结果表明，冷却风流量和冷却机内料层厚度是影响冷却机出口热风温度最为主要的两大因素。对于鞍钢三烧系统（烧结面积360m2，环冷机面积415m2）而言，保持冷却机内料层厚度，将每个冷却段的鼓入风量分别设置为58.1万m3/h、53.2万m3/h、48.4万m3/h、43.5万m3/h、38.7万m3/h和33.8万m3/h，则对应的环冷机一、二段出口热空气的平均温度分别为330℃、351℃、377℃、400℃、427℃和452℃。
围绕余热锅炉进口热空气（为出冷却机热空气流量扣除冷却漏风的剩余部分）的温度、流量与锅炉出口蒸汽品质与流量之间的关系，建立了动力回收系统热力学模型，开展了余热锅炉系统热力学分析。结果表明，烧结余热动力回收系统的火用损失集中在余热锅炉段，只有优化余热锅炉的热工参数，降低余热锅炉火用损失，才能提高系统的做功能力;对应不同的入口废气温度及流量，在一定的压力范围内，当余热锅炉效率与汽轮机绝对内效率乘积最大时，系统发电量最高，对应的蒸汽压力为最优压力;通过对不同料层厚度及冷却机鼓入风量下动力回收系统发电量的对比分析，在保持冷却机内料层厚度，当每个冷却段的冷却风量设置为38.7万m3/h时，动力回收系统发电量最大，为14.02MW。
在以上研究的基础上，确定了鞍钢三烧动力回收系统的关键工艺参数与及其流程。在保持现有冷却机料层厚度前提下，每个冷却段的冷却风量设置为38.7万m3/h，对应的余热锅炉主蒸汽压力、温度和流量分别为2.26MPa、410℃和46.18t/h，次蒸汽的压力、温度和流量分别为0.54MPa、220℃和19.07 t/h，系统吨矿发电量20.03kWh;在动力回收系统的流程中，余热锅炉采用双通道烟气进气系统，高温烟气经部分高压受热面换热，低温烟气经部分低压受热面换热，高温烟气烟温降至与低温烟气相当后，两股烟气混合再与其余的受热面换热，充分利用烟气的不同品质，实现烟气热能的梯级利用;锅炉的排气通过循环风机，再次送入环冷机冷却矿料，进一步提高了锅炉的进口烟温以及锅炉的过热蒸汽的温度，从而使能量的品质得到了显著改善。在同样烟气流量下，产生更多、温度更高的过热蒸汽，最大程度的实现了能量循环利用的目的。
- 作 者：
- 胡瀚
- 学科专业：
- 热能工程
- 授予学位：
- 硕士
- 学位授予单位：
- 东北大学
- 导师姓名：
- 蔡九菊董辉
- 学位年度：
- 研究方向：
- 语 种：
- chi
- 基金项目：
