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
thepowergenerationmaybeincreasedby481
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
;
il
<
a
广告
;
l
a
i
旬
s
曲
§大连华鸿工业技术有限公司…………………………………………………………………………封面S
÷
e
;无锡润和叶片制造有限公司…………………………………………………………………………封2《
芝
Z
2深圳东方锅炉控制有限公司…………………………………………………………………………封3
匆
2
争
;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
囊6
S
ee
;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
芝
≥大连华鸿工业技术有限公司……………………………………………………………………………A4
毒
2
9
3湖北新冶钢有限公司……………………………………………………………………………………B1;
孓
S
≤辽宁飞鸿达蒸汽节能设备有限公司……………………………………………………………………B2
辱
g
电
;
Z
≈
东A-电气(广州)重型机器有限公司……………………………………………………………………B3≮
Z
2上海希希埃动力控制设备有限公司……………………………………………………………………B4
毒
2
0甸
{上海发电设备成套设计研究院…………………………………………………………………前黑白页;
s}\%q/斗oto,;\}t也‘\!/;q,≯o窖e‘\!^\!/;\!石\垤芒/:吨石\!石\!/;\!/似百、!/:\!石\!/;吨础百\!^Ny斗!/}o口吧‘吨/;吧石\!/:吨/;\!/:吨/:吨/分o‘\!石\!/;吧石、!/}o乍\!/;\!/;心
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
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
thepowergenerationmaybeincreasedby481
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
;
il
<
a
广告
;
l
a
i
旬
s
曲
§大连华鸿工业技术有限公司…………………………………………………………………………封面S
÷
e
;无锡润和叶片制造有限公司…………………………………………………………………………封2《
芝
Z
2深圳东方锅炉控制有限公司…………………………………………………………………………封3
匆
2
争
;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
囊6
S
ee
;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
芝
≥大连华鸿工业技术有限公司……………………………………………………………………………A4
毒
2
9
3湖北新冶钢有限公司……………………………………………………………………………………B1;
孓
S
≤辽宁飞鸿达蒸汽节能设备有限公司……………………………………………………………………B2
辱
g
电
;
Z
≈
东A-电气(广州)重型机器有限公司……………………………………………………………………B3≮
Z
2上海希希埃动力控制设备有限公司……………………………………………………………………B4
毒
2
0甸
{上海发电设备成套设计研究院…………………………………………………………………前黑白页;
s}\%q/斗oto,;\}t也‘\!/;q,≯o窖e‘\!^\!/;\!石\垤芒/:吨石\!石\!/;\!/似百、!/:\!石\!/;吨础百\!^Ny斗!/}o口吧‘吨/;吧石\!/:吨/;\!/:吨/:吨/分o‘\!石\!/;吧石、!/}o乍\!/;\!/;心
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