硅铁炉余热标定及结果分析

张晓玲　安江铎　李涛

摘要：硅铁炉余热利用的基础是正确标定出可利用的余热量。文章以鄂尔多斯某硅铁生产企业为例，介绍了标定的步骤及注意事项、数据整理和分析的方法，得出了合理的可利用热量及选择合适的装机容量。

关键词：硅铁炉；余热利用；余热标定；可利用热量；装机容量 文献标识码：A

中图分类号：X52 文章编号：1009-2374（2015）12-0063-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.12.031

1 概述

我国工业硅冶炼炉的热能利用率普遍较低，半密闭式矿热炉烟气显热占矿热炉整个输出热量的63%，冶炼过程中余热的利用、回收就显得尤为重要，大多数硅铁炉厂家采用汽轮机发电的方式进行余热利用，而余热烟气量的标定是确定装机容量的第一手数据，直接决定了装机容量的大小，装机容量过大，造成投资浪费，资金回收慢；而装机容量小，则容易在蒸汽量过多时放汽造成能源的浪费，所以如何能正确地标定硅铁炉的废气以及由此如何确定相应的装机容量是硅铁炉余热发电工程项目的基础。

2 烟气量的标定

以鄂尔多斯某集团4×36000kVA硅铁炉生产线为例，硅铁炉在生产过程中排放大量的中低温烟气，烟气温度在250℃～600℃之间，为了达标排放，需要通过空冷器降温至200℃以下，然后经布袋收尘器收尘后排放，资源浪费严重。

为了充分利用硅铁炉排放的废气余热，采用余热发电技术，建设余热电站，以减少废气排放对环境的热污染、降低企业的生产成本、提高企业经济效益。为了确定电站装机容量，先对生产线进行了余热标定。标定步骤如下：

2.1 对需要标定的硅铁炉生产线进行整体了解

了解生产线规模、操作规律以及现场烟气管道的位置等。

2.2 根据图纸或现场确定标定位置

测点位置及标定项目的确定是得到正确数据的关键。一般设置在需要利用烟气的总管上，选取最长的直管段。标定前可亲自到现场选择测点的位置，在测点处进行标记，要求工人按标定要求开出符合标定要求的测量孔（可用短节法兰封闭，测定时旋开即可）。在测量孔处搭建合适的安全的操作平台。

2.3 根据生产工况确定标定时间

整个标定是在系统稳定状态下的检测，必须保证稳定生产，通常标定不同时间段的几组数据加以比较，以确保数据准确并具有代表性。标定时和硅铁炉生产线中控室保持联系，将测定同时间段的控制画面进行截图保存，以便在标定完毕之后对整个系统的工况进行分析。

2.4 实施标定

准备好测量仪器、耗材（电池、滤筒）等。

2.4.1 标定前的准备：（1）通过与标定项目技术人员的交流，掌握当地大气压力、气温等气象资料以及测点所在管道的规格等资料，作为标定计算依据；（2）针对标定项目，选定3#、4#矿热炉的烟气分支管道测点位置，选定1#、2#、3#、4#矿热炉烟气总出口处测点位置；（3）在测定地点准备220V交流电源插座；（4）准备2～3双劳保手套及一些棉纱；（5）清点所用仪器及配套附件完整无缺，校正仪器。

2.4.2 主要标定过程：（1）接好电源线，打开主机电源。仪器自检完毕后，在设置功能中，输入日期、时间、当地大气压、管道直径等参数后，仪器按照内置软件将风管截面分成一定量的同心的等面积圆环，并以各等面积圆环的中心点作为采样点，此时记录各采样点到测孔外壁的距离数值；（2）烟气温度、静压的测量。采用手持式热电偶测量烟气温度或开通仪器上的自动记录温度功能。采用自动烟尘/气测试仪的压力传感器测量静压，并由仪器记录保存；（3）烟气流量、含尘量的测量。采用自动烟尘/气测试仪，按各采样点到测孔外壁的距离数值依次测量，由仪器自动记录流速、动静压、全压、流量等需要标定的数据。

2.5 记录标定数据

将标定数据记录好，并保存好数据。

3 数据整理和分析

从标定结果来看，3#、4#炉温度较1#、2#炉温度较低，但对每条炉来说都有温度较高的时候，也有温度相对低的时候，并且温差较大，流量也有一定变化，烟气温度高的生产线流量较低，但综合所有炉子来看，四条线总流量变化不大，可利用热量总量变化不大，因此，该项目的余热发电适合多炉一机的装机模式，多台炉子互补，达到进汽机流量相对稳定的目的。

测试点距离烟道出口处有大约10m的裸露管道，管道直径3200mm，壁厚10mm，测量时间为11月30日，测量点附近温度在10℃左右，冬季管道散热较为严重，计算风量风温时考虑这一因素。

测试点接近弯头处，不符合测量的直管段要求，气流扰动较大，所以计算时考虑一定的误差量。

测量时，设备运行工况正常，虽然每条线负荷不同，但都在正常范围之内，因此测量测试数据是真实可靠的，通过考虑运行工况、裸露管道、烟道直管段等因素之后，可以作为计算余热发电装机容量的第一手

数据。

考虑到烟气中可能含有微量的硫，若烟气温度低于露点，则容易导致设备腐蚀等，因此，本次余热锅炉的出口温度设计为150℃，烟气再通过管道进入布袋收尘器时，沿途具有一定的热量散失，能够保证布袋收尘器的烟气温度在120℃左右。

由此可计算出4×36000kVA硅铁炉余热炉温度降至锅炉出口有效利用热约在4×5484万kJ/h，装机容量可设置为12MW，主蒸汽参数选择为1.6MPa，310℃，

70t/h。

4 结语

标定时要同时关注硅铁炉生产线负荷，修正直管段不够或散热等引起的偏差，参考鄂尔多斯集团的余热利用量，单条36000kVA硅铁炉可配置3MW余热汽轮机来综合利用余热。

作者简介：张晓玲（1973-），女，供职于洛阳矿山机械工程设计研究院有限责任公司，研究方向：光学仪器及工厂过程控制。

（责任编辑：秦逊玉）