AA浅谈烧结余热综合利用的技术方案_李海凤

◇科技论坛◇2013年15

期

浅谈烧结余热综合利用的技术方案

李海凤

（1.山东省冶金设计院股份有限公司

山东

济南

1

孙振巍

1

兰军鹏

2

250101；2.山东耀华能源投资管理有限公司山东济南250101）

在钢铁企业中，烧结工序能耗占总能耗的10～12%，仅次于炼铁而居第二位，我国烧结生产的能耗指标和先进国家相比差距较大。大体上而言，每吨烧结矿的平均能耗要高出20kg标煤。国内先进企业烧结工序的燃气单耗一般为0.065GJ/t，而先进国家的指标则已达0.025-

温烟气从上部排出。

环冷机前两个区段上方设置内绝热烟罩，并分成两个相对独立的区段，每个区段均设置一座烟囱，烟囱上设置三通管道，配置电动蝶阀，正常工作时，电动阀均将烟气导入锅炉烟道，必要时将烟气直接排入大气。利用环冷机高温段烟气余热回收，锅炉烟囱尾气循环利用，不存在废气的直接排放，且不需新增燃料，无烟尘、SO2等污染物排放增加。

一冷区的切换蝶阀将烟气通过烟道送入锅炉的高温烟气进口；二冷区的切换蝶阀将烟气通过烟道送入锅炉的低温烟气进口。

环冷机1段、2段来的烟气通过烟道及锅炉设计，保持混合时两路烟气的压力基本一致。

在余热锅炉停止运行时，关闭烟气进入余热锅炉的通道。为保证余热发电的有效生产，环冷机风箱应相互隔离，以免串风，同时应根据各个区段的送风量，予以合理分区。

为了确保烧结锅炉蒸汽产量、质量，对烟气温度、烟气流量等进行多因素动态控制，消除烧结生产不稳定带来的烧结锅炉产汽的影响及波动。

从环冷机1段烟囱来的高温烟气引至锅炉高温烟气进口，首先经过高压过热器段后与环冷机2段烟囱来的中温烟气混合，至高压蒸汽发生器段，至高压省煤器段，至低压蒸汽发生器段，至凝水加热器段，降至145℃左右出锅炉。

余热锅炉的操作要领：在锅炉启动阶段，其升温曲线靠逐步开启锅炉进口挡板和变频循环风机来保证；锅炉的甩炉操作靠关闭锅炉进口挡板和变频循环风机来实现；正常生产时靠变频循环风机来调节烟气流量以平衡烟气温度。烧结余热发电系统受烧结机工况影响较大，在烟温不高的情况下，需调节烟气流量来确保烟气温度以满足发电需要：即在烟气温度较低时降低循环风机风量降低锅炉负荷，避免甩炉；在烟气温度较高时提高循环风机风量提高发电量，因此循环风机采用变频模式非常必要。

0.03GJ/t。

烧结生产放散到大气中的气体显热为烧结总热耗的50%，其中冷却机废气带走的热量约占烧结总热量的30%左右，把这些气体的余热加以回收利用是烧结厂节能的重要途径。

烧结余热回收主要有两部分：一是烧结机尾部废气余热，二是热烧结矿在冷却机前段空冷时产生的废气余热。这两部分废气所含热量约占烧结总能耗的50%，充分利用这部分热量是提高烧结能源利用效率，显著降低烧结工序能耗的途径之一。

目前，国内烧结废气余热回收利用主要有三种方式：一是直接将废烟气经过净化后作为点火炉的助燃空气或用于预热混合料，以降低燃料消耗，这种方式较为简单，但余热利用量有限，一般不超过烟气量的10%；二是将废烟气通过热管装置或余热锅炉产生蒸汽，并入全厂蒸汽管网，替代部分燃煤锅炉；三是将余热锅炉产生蒸汽用于驱动汽轮机组发电。

为了充分提高烧结余热能源梯级利用的高效性、经济性以及提高余热回收效率，本文分三部分对烧结余热进行能量梯级利用。

首先是是利用烧结大烟道余热利用主抽烟道内的高温段废气进行余热回收，产生中压饱和蒸汽，之后该部分饱和蒸汽送入烧结环冷余热回收装置进行过热，最后送至汽轮发电机组发电。

烧结机尾处烟箱的平均温度为335-350℃，该处烟气温度虽然高，但是含有部分二氧化硫，且废烟气中含有大颗粒粉尘，故此余热回收难度较大。此处余热回收的难点在于如何控制余热利用后的烟气温度不低于露点温度，如何保证换热器的使用寿命及使用效率，为解决这一难题，拟采用热管式蒸汽回收装置回收烟气余热解决废气颗粒磨损问题，如果采用常规翅片管换热器，一旦出现磨损导致换热器漏水，则整个大烟道都会被废气中的二氧化硫腐蚀，采用热管换热器，烟气和水彻底分离，即使出现爆管现象也不至于腐蚀大烟道，此外由于烟气中含有大量粉尘，沉积在热管上会影响换热效率，为保持热管的有效性，同时保证大烟道的喷涂物不至于脱落，采用声波清灰器清灰。最后在主抽烟道余热回收段加旁通管及阀门保证大烟道内排烟温度不低于130℃（露点温度以上）。

此外采用烧结大烟道余热回收后，大烟道内废气温度降低，烟气工况流量减少，可减少除尘布袋用量及后续脱硫工艺的脱硫剂用量，采用该方案不但可以回收余热，而且可以降低烧结工艺能耗。

其次是对环冷机余热进行回收，该部分回收分两部分进行，第一部分是对环冷机高温段回收，该部分回收方案利用高温烟气产生双压蒸汽，中压过热蒸汽用于汽轮发电机组主蒸汽，低压蒸汽除了为大烟道余热锅炉、环冷机余热锅炉及环冷机热水锅炉除氧外，剩余部分用作汽轮发电机组补汽。

环冷台车分成4个冷却区段，第一区、第二区设置封闭式烟罩用于余热回收，第三区设置封闭式烟罩用于热水锅炉，第四区段设置开放式烟罩。

下面详细介绍一下环冷机余热回收利用的两种方式：

2.烧结热水装置

目前，普遍烧结环冷机一段及二段温度较高的烟气已经进行回收，产生蒸汽进行利用，而后续几段尚未利用，剩余几段烟气温度仍然能达到200℃左右，同样具有可观的利用性。

所以，为了对烧结余热利用进一步利用，在烧结环冷机三段设置热水换热器对烟气进行余热回收。

本工艺烧结烟气回收技术采用环冷机机上布置、烟气直排工艺，本工艺是将余热回收装置直接安装在烧结环冷机上部烟罩上，冷风由环冷机原有冷却风机加压后穿过料层，产生高温烟气，高温烟气经余热回收装置换热后排入大气；系统供水采用闭式循环，供热水由循环泵加压，经余热回收装置加热后，供给用户使用。

烟气流程：冷却风机→风箱→烧结料矿层→高温烟罩→烟气阀门→余热回收装置→钢制烟囱→大气

供水流程：供水总管→恒压变频循环泵→余热回收装置→高温供水总管道→换热站→用户

本工艺优点是：换热设备直接安装在环冷机上部，合理利用现有资源，占地面小、投资省、能耗低、操作简单。此外本系统可根据用户负荷变化情况，系统运行应能够满足各时段负荷变化、季节性负荷变化及分期建设的需求，且保证不间断供热的要求。

该工艺的产生的热水可供烧结一混、二混预热加湿物料使用，剩余部分可供生活热水、采暖等等。

对烧结工艺余热回收采用以上三种方案相结合，可以最大程度利用烧结余热，降低烧结生产能耗。科

1．环冷余热锅炉

烧结机在生产过程中，环冷机风机由台车从料层底部向料层鼓风，强制冷却料矿，冷风穿过料层与其进行热交换，经料层加热后，高

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