烧结环冷机余热发电技术自引进以来，经过马钢、宝钢等工程的示范，随着国内低温余热发电市场的形成，近年来发展迅猛，已在烧结行业得到大量推广应用。技术研究领域，部分高校和节能服务企业针对国内烧结矿冷却工艺、装备特点及余热发电技术现状，对烧结矿冷却模型的建立、系统热力参数的选择等问题已开展了部分研究，取得了一些成果；工程应用领域，国内大量项目已经投运，钢铁企业和节能服务企业已经就同类项目的运行积累了量的经验。但纵观行业内的整体情况，技术方面，烧结环冷机余热发电技术的相关研究处于起步阶段，系统设计的理论模型仍未系统化，有待深入研究；从烧结余热发电项目的实际运行状况看，余热发电能力达到设计水平的项目为数不多，部分项目建成后甚至难以投运。行业的发展整体上处于粗放模式。

经过近年来的发展，随着行业的成熟，烧结余热发电技术在设计、运行等各方面存在的问题大多已浮出水面，业内也已对于一些关键影响因素形成统一认识。作为烧结生产的附属部分，从工艺原理上，烧结余热发电系统可分为烟风系统和热力系统两个相对独立的部分，从生产关系上，先后受到烧结生产运行和电站运行两级操作的控制和影响，本文将按照从前到后的顺序，从各个环节选出一些影响项目运行效益的重要因素，分别进行分析讨论。

1 冷却机取热

烟风系统为烧结工艺和发电工艺之间的衔接单元，该系统以热空气为介质，从冷却机内烧结矿的冷却过程中吸收热量，在余热锅炉内放热，将热量转移到蒸汽动力循环系统内。以热量的转移效率为目标，现有技术形成了两段取风、双通道锅炉、循环风等几项主流技术，目前的技术路线中，锅炉端的换热技术已较为成熟，目前的关键技术问题和研究主要集中在冷却机端。

取热技术研究的关键和基础，在于烧结矿冷却模型的研究。烧结矿在带冷机或环冷机中的冷却，属于移动床非规则堆积颗粒气固传热过程。董辉等对烧结矿的冷却过程进行了实验研究，分别研究了料层厚度和冷却风量两个因素对换热的影响，实验结果表明了料层厚度和冷却风量的存在。张小辉等通过对烧结矿冷却过程的数值仿真，分别对烧结矿粒径、冷却风速、料层厚度、入口风温等操作参数进行了优化研究。由于其中涉及冷却机的装备及生产调整，其研究结论目前尚未投入工程应用，但仍具有重要的指导意义。

冷却机取风参数的选取属现有技术中较为突出的设计问题，因取风参数选取过高而造成系统运行效率极差的项目为数不少。由于缺少换热模型的支撑，业内当前的项目设计中，冷却机取风参数主要依靠热平衡计算结合经验选取，料层厚度、机速等操作因素的影响，主要通过经验修正体现。而冷却机的配置中，冷却面积、冷却风机型号、数量的多变也是取风参数难以通过经验把握的重要原因之一。

2 热力系统设计

热力系统的设计优化为近年来烧结余热发电乃至整个低温余热发电领域技术研究的热点之一。

从系统的整体设计上，经过针对孤立的烧结余热发电系统，双压系统从单压系统、闪蒸系统中脱颖而出，其优越性得到广泛承认，已成为行业内的主流选择。在双压系统的基础上，目前已开展的研究主要针对热力参数的优化问题。王学斌等在针对纯低温余热发电系统的研究中指出，锅炉入口烟温、蒸汽压力、锅炉窄点温差是影响系统效率的关键因素；王毅等对烧结余热发电系统的主蒸汽参数进行优化计算后，认为主蒸汽压力范围为1.6～1.9MPa。目前，行业内项目设计中选择的主蒸汽压力多为1.6～2.4MPa，低压蒸汽压力多为0.3～0.5MPa。

经过调研和分析，对于项目的实际运行而言，双压系统的选择相对重要，其效率的提高相对于单压系统较为显著，而双压系统的蒸汽压力选择对系统的影响有限，其原因主要为以下两点：

（1）计算表明，对于同一系统，在低压蒸汽压力相同的情况下，主蒸汽压力在1.6～2.4MPa内变化，对于系统整体发电量的影响较小，小于2%；

（2）余热发电项目在实际运行中多采用滑参数方式，蒸汽运行压力低于设计值0.2MPa以上的情况普遍存在且变化频率较快，设计压力的差异在实际运行中的影响被大大弱化。

3 烧结机作业率

烧结环冷机作业率是余热发电运转率的基础，直接影响余热回收效益。国内烧结机的设计作业率一般为90.4%，绝大部分烧结生产线能够达到这一设计指标，大部分企业为95%左右。烧结机作业率对于余热发电的影响，需要针对停机种类进一步讨论。

烧结环冷机停机可分为故障停机和计划停机两种，通常情况下，故障停机为临时停机，难以提前预测，出现频率较高，单次停机时间较短；计划停机可人为安排时间，出现次数较少但时间较长。对于烧结余热发电而言，烧结机停机时间超过长度后，随着蒸汽参数的下降，系统则需要被迫停机，根据操作习惯及水平的不同，此临界时间一般为10～30min。烧结生产线可快速重新启动，而发电机组停机后，重新启动需要2小时以上。因此，即使对于相同的烧结机作业率，停机时间的具体组成仍可能造成发电系统运转率的较大差异。

因此，建设余热发电系统后，烧结生产在追求自身作业率的同时，还需要注意以下几点：

（1）对于单炉单机系统而言，提高检修效率、缩短故障停机时间较为重要。应尽可能将故障停机时间控制在临界时间范围内，减少发电系统起停次数。

（2）对于多炉一机系统，需做好计划检修安排，避免多条烧结机的计划停机时间重叠，降低计划停机对于机组运行的影响。

4 烧结生产稳定性

烧结环冷机生产的工艺特点，决定环冷机废气的参数一直处于波动变化之中。通过部分项目的运行记录和现场测量，正常生产中，环冷机一段废气一天内的波动范围一般为100℃以内，波动间隔多以分钟计，无固定周期。正常情况下，余热发电系统能够适应以上范围的波动。

当烧结生产中原料混匀、布料、烧结终点控制、烧结机排矿量、环冷机布料、布风等因素稳定性较差时，环冷机前段废气参数的波动情况将加剧，严重影响余热发电的安全稳定运行。

此问题对于单炉单机项目具有大的现实意义，对项目的实际运行效益可能产生决定性影响。国内存在部分案例，烧结机作业率达标，废气平均温度高于或接近设计值，但由于烧结生产稳定性差，环冷机废气温度波动剧烈，导致机组频繁停机，作业率低于15%，几乎无法连续正常运行。而对于国内不同规模、不同企业性质的钢铁企业，烧结机作业率的差距不大，但生产稳定性体现企业多方面的综合管理水平，差距相对较大，且往往容易被忽略。

5 余热电站运行

国内已投运的烧结余热发电项目中，余热电站多由钢铁企业或节能服务企业两者之一负责运行管理。运行管理人员中，骨干人员多由当地小型电厂或钢铁企业热电厂招聘或抽调，电力院校应届毕业生所占的比例较高，整体人员配置水平和电力行业存在差距，对于余热发电的接触时间也往往较短。但是，从行业反馈来看，运行人员的操作水平并非余热电站运行中的关键问题，这是由于：

（1）目前行业内项目投运后的主要矛盾，仍为项目运行指标低于设计指标的矛盾。矛盾的主要原因在于项目设计、施工、烧结生产等环节，电站运行人员身处矛盾的解决者或补救者的身份。

（2）矛盾的解决过程中，即投运后发电能力的提升过程中，需要的并非对于发电系统运行稳定运行的认识，而是对于烧结生产和余热发电之间关联关系的认识。

烧结生产和余热发电之间的关联关系，一方面可从理论、数据分析得来，另一方面可从运行经验归纳得来。加强行业内烧结余热电站运行经验的交流，仍是提高行业整体水平迫切需要的有效手段。

6 结论及建议

（1）烧结余热发电技术发展迅速，但尚未完善，当前的研究中，关键的是对烧结矿在冷却机上冷却过程的模型研究，如何在模型中定量的引入料层厚度、机速、烧结矿温、冷却风量等生产运行参数对于废气流场分布的影响，是控制目前设计值偏离问题的关键。

（2）对于单炉单机项目，环冷机废气温度的稳定性问题不容忽视，极易对项目的投运效果造成严重影响，钢铁企业需对烧结生产的综合管理水平和停机时间统计给予足够的重视。

（3）对于烧结生产和余热发电之间的关联关系的认识是余热电站运行中需要积累提高的关键内容，和发电效益的提升关系紧密，行业内仍需加强运行经验的交流。