烧结余热环冷回收模式下余热锅炉操作参数优化

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烧结矿余热回收被作为《钢铁工业调整升级规划(2016-2020年)》中绿色改造升级发展重点之一。基于环冷机模式的余热回收是目前国内外烧结矿显热回收的主要形式,其在“十三五”乃至更长期间的发展重点之一在于技术升级改造。而技术升级改造的基础工作之一是优化环冷机和余热锅炉热工参数及其匹配关系。针对于余热锅炉热工参数优化,本研究团队开展了前期研究,可知我国烧结余热锅炉的操作参数有着一定的提升空间。此外,本研究团队对环冷机的热工参数进行了优化,使得环冷机出口的冷却空气携带的焓(炯)有所提升,即余热锅炉入口热载体的温度和流量有所提升,因此有必要对余热锅炉的热工参数进行重新审视。基于此,本文拟开展烧结余热锅炉热工参数的初步优化,为我国烧结余热锅炉参数提升的技术攻关奠定理论基础。
  本文吸纳研究团队竖罐式余热锅炉的研究成果,以国内某360m2烧结系统为例,探讨了余热锅炉的总体结构型式,建立了余热锅炉操作参数热经济学优化模型,编写了热力计算等程序,分析了操作参数对锅炉内流动阻力、出口蒸汽(炯)值和年度化费用的影响,采用Matlab遗传算法优化得出了锅炉适宜操作参数,在此基础上修正了余热锅炉的结构参数。
  主要研究内容及创新:
  (1)余热锅炉操作参数优化的基本方法:在考虑资金时间价值、设备初始投资和运行费用的情况下,以(炯)单价为目标函数建立热经济学优化模型,利用锅炉设计计算模型编写设计计算程序确定结构参数,利用Matlab遗传算法优化操作参数;
  (2)影响余热锅炉性能指标主要因素有流动阻力、年度化费用和出口蒸汽(炯)值。在生产可调范围内,余热锅炉烟气流动阻力、工质流动阻力、年度化费用和出口蒸汽(炯)值随高、低压蒸汽温度升高而逐渐增大,随高、低压蒸汽压力、高、低压节点温差和接近点温差升高而逐渐减小;
  (3)以某360m2烧结系统余热锅炉为研究对象,其进口热载体为420℃和380℃、38.246万m3/h的两股空气;经优化可知,余热锅炉适宜操作参数:高压蒸汽385℃、2.7MPa;低压蒸汽237℃、0.63MPa;高压节点和接近点温差分别为15.4℃、16.2℃,低压分别为15.7℃、15.3℃;余热锅炉的发电功率可达19.2MW,比设计能力提高了6.7%,比生产实际提升了28%。
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