燒結(jié)余熱技術(shù)的研究與應用

李世成

摘 要 燒結(jié)工藝生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量的中低溫余熱資源，如何將這些資源變廢為寶，有效利用，值得我們研究和探討。文章分析了燒結(jié)余熱的特點及回收利用技術(shù)，重點介紹了燒結(jié)余熱發(fā)電技術(shù)，以供參考。

關(guān)鍵詞 燒結(jié)余熱；回收利用；發(fā)電

中圖分類號：X757 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）07-0106-01

近年來，隨著社會化大發(fā)展，能源短缺和環(huán)境污染嚴重的問題受到社會各界的高度重視，節(jié)能、減排、降耗已成為一個全球性的焦點話題。為此，國家出臺了一系列環(huán)境保護法規(guī)和鼓勵鋼鐵企業(yè)發(fā)展燒結(jié)余熱回收利用的政策。我國的鋼鐵工業(yè)是能耗大戶，約占全國總能耗的15%，而燒結(jié)工序生產(chǎn)過程中能耗約占鋼鐵企業(yè)總能耗的10%～20%，比煉鐵工序略低。在燒結(jié)生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生大量的余熱，由于受工藝和技術(shù)等因素的限制，目前余熱利用率不足30%，浪費嚴重，與這方面做得比較好的發(fā)達國家相比，還有一定的差距，節(jié)能潛力很大。從節(jié)省能源、降低能耗、保護環(huán)境、提高企業(yè)經(jīng)濟效益和社會效益出發(fā)，盡可能多的回收和利用燒結(jié)余熱。

1 燒結(jié)余熱的特點

燒結(jié)生產(chǎn)過程中，余熱資源主要包括兩部分，一是燒結(jié)機燒結(jié)的高溫廢煙氣余熱；二是燒結(jié)環(huán)冷機廢氣余熱，也叫燒結(jié)礦顯熱。在燒結(jié)工序總能耗中，這兩部分廢氣余熱帶走了有近50%的熱能到大氣中，不僅造成嚴重的環(huán)境污染，還造成能源的浪費。如果能將二者熱量有效回收，對提高燒結(jié)能源利用效率，降低燒結(jié)工序能耗意義重大。

1.1 燒結(jié)機燒結(jié)高溫廢煙氣

燒結(jié)機高溫廢氣的特點：

1）燒結(jié)廢氣溫度受工藝參數(shù)和燒結(jié)過程終點控制、料層透氣性等因素影響，如燒結(jié)礦過燒時，產(chǎn)生的廢氣溫度就低，相反，產(chǎn)生的廢氣溫度就高。廢氣溫度一般都在200～500e之間波動，平均溫度350e左右。廢煙氣溫度穩(wěn)定性差，溫差可達近300e，給燒結(jié)余熱的利用帶來了很大困難。

2）燒結(jié)礦生產(chǎn)過程中，廢煙氣含粉塵量為300～400 mg/m3，含硫化氣體為3000～4000 mg/m3，對余熱回收設備、除塵器設備等具有磨損和腐蝕作用。因此，燒結(jié)生產(chǎn)過程中，應避開燒結(jié)煙氣的酸露點，燒結(jié)機尾煙氣余熱回收裝置的出口煙氣溫度需嚴格控制在180℃～190℃，從而確保主抽風機入口煙氣溫度在130℃左右。另一方面，設備應選擇耐酸腐蝕和抗磨損的材質(zhì)制造或者對現(xiàn)有設備進行耐酸腐蝕和抗磨損的保護改造，除塵器一般選擇靜電除塵器或高抗結(jié)露的布袋除塵器，都能夠有效收集粉塵中的鐵砂，起到節(jié)能環(huán)保的作用。

3）由于設備操作失誤或者燒結(jié)礦物流的中斷，短時間的“停機”現(xiàn)象很難避免，所以燒結(jié)余熱資源的連續(xù)性難以保證。因此，需規(guī)范操作人員操作過程，加強燒結(jié)礦物流管理。

1.2 燒結(jié)環(huán)冷機廢氣顯熱

燒結(jié)環(huán)冷機氣體溫度、流量的特點：

1）高溫燒結(jié)礦進入冷卻工序后，經(jīng)多段環(huán)冷鼓風冷卻，溫度逐漸降低。而環(huán)冷機廢氣溫度逐漸升高。燒結(jié)環(huán)冷機廢氣溫度分為3個區(qū)段，即高溫段450～300e、中溫段300～200e、低溫段200～150e。

2）受環(huán)冷機氣體溫度、流量以及礦料溫度、厚度、松軟度等因素的影響，廢氣溫度波動范圍較大，余熱資源品位整體較低，低溫部分所占比例較大，占所有冷卻廢氣量的60%以上。

3）隨著冷卻機氣體品相的變化，導致燒結(jié)礦冷卻速度發(fā)生改變，進而對燒結(jié)礦質(zhì)量產(chǎn)生影響，如燒結(jié)礦的礦物組成和礦相結(jié)構(gòu)等。因此，燒結(jié)環(huán)冷機廢氣余熱的回收，首先要確保燒結(jié)礦的冷卻質(zhì)量，然后增強對熱源參數(shù)波動的適應性，從而提高余熱回收效率和穩(wěn)定運行。

2 燒結(jié)余熱回收利用

2.1 燒結(jié)余熱發(fā)電

燒結(jié)余熱發(fā)電是指燒結(jié)工藝生產(chǎn)過程中，燒結(jié)機尾落礦風箱及燒結(jié)冷卻機密閉段產(chǎn)生大量的高溫廢氣，由余熱回收設備收集后，用引風機引入鍋爐并加熱鍋爐內(nèi)的水產(chǎn)生飽和蒸汽，推動汽輪機轉(zhuǎn)動帶動發(fā)電機發(fā)電。從能源利用和經(jīng)濟學角度看，采用燒結(jié)余熱發(fā)電，符合能級匹配的原則。目前國內(nèi)燒結(jié)余熱發(fā)電技術(shù)比較成熟的有4種形式，分為單壓、雙壓、復合閃蒸和補燃余熱發(fā)電技術(shù)。在相同的條件下，雙壓余熱發(fā)電技術(shù)實現(xiàn)了煙氣熱能的梯級利用，其發(fā)電能力是最高的。馬鞍山鋼鐵股份有限公司是我國最先應用燒結(jié)余熱發(fā)電的，2004年把從日本引進的燒結(jié)機余熱發(fā)電裝機進行了大量技術(shù)革新，2005年9月正式投產(chǎn)使用，填補了我國利用燒結(jié)余熱發(fā)電的空白。此后，許多大型鋼鐵公司也相繼開始利用燒結(jié)余熱技術(shù)發(fā)電。運行過程中，針對燒結(jié)余熱發(fā)電技術(shù)存在的問題，提出燒結(jié)余熱發(fā)電系統(tǒng)與高溫空氣燃燒技術(shù)相結(jié)合的發(fā)電系統(tǒng)。它是在原有燒結(jié)余熱發(fā)電技術(shù)的基礎上，將回收煙氣余熱、高效燃燒和降低有害氣體排放等技術(shù)有機結(jié)合。利用蓄熱式燃燒器在蒸汽過熱爐中燃燒來提高汽輪機進口蒸汽的壓力和溫度，通過補燃少量煤氣來提高蒸汽品質(zhì)，從而提高發(fā)電效率和減少對設備的損耗。這樣即使在冬春季節(jié)也能使余熱發(fā)電系統(tǒng)正常運行，在滿足自用的基礎上可并入企業(yè)電網(wǎng)。

2.2 其他方面的應用

1）余熱鍋爐。對于小型燒結(jié)機采取余熱鍋爐方法對高溫段余熱進行回收。回收的廢煙氣首先用于燒結(jié)工藝本身，以降低工序能耗，其次作為外部供應。燒結(jié)余熱鍋爐的排煙溫度，應避開燒結(jié)煙氣的酸露點，防止對設備腐蝕。保證設備長期穩(wěn)定運行。

2）熱風點火和熱風燒結(jié)。冷卻機中段廢氣余熱采用非換熱方式直接利用，將300e左右的廢氣直接回收用于熱風助燃，不僅能提高100e燒結(jié)點火溫度，還能強化和穩(wěn)定點火過程，改善點火質(zhì)量。熱風燒結(jié)的適宜溫度是250e左右，故該段余熱可采用直接利用的方式加以回收，將高含氧量的熱廢氣作為熱風燒結(jié)和燒結(jié)點火助燃空氣。具體工藝是將冷卻機中溫段的熱廢氣抽出，經(jīng)高溫除塵和保溫后，利用高溫風機將其輸送到點火爐，直接用于點火助燃，或者是將廢氣抽出，經(jīng)保溫后直接用于熱風燒結(jié)。同時，由于助燃空氣溫度的提高，使燒嘴噴出的混合燃氣速度更快，火焰穿透力更強，加快了垂直點火過程。熱風點火和熱風燒結(jié)兩熱工過程相互促進，提高了上層料面的保溫蓄熱能力，節(jié)能效果十分明顯。

3）混合料預熱技術(shù)。燒結(jié)過程中，將混合料含水分調(diào)配成7%～8%，利用余熱鍋爐回收的蒸汽來提高燒結(jié)混合料溫度至65e以上，避免由于混合料溫度過低，產(chǎn)生的水蒸汽容易冷凝為液態(tài)，造成燒結(jié)臺車斷面下層混合料水分不斷增加，超過混合料含水標準，導致料層透氣性下降，影響燒結(jié)過程。有資料顯示，混合料每提升10e，燒結(jié)機利用系數(shù)可提高約5%，燃料消耗減少2 kg/t。

3 結(jié)論

我國燒結(jié)余熱技術(shù)起步較晚，但近幾年發(fā)展比較迅速，在國家宏觀調(diào)控下，通過采用多種技術(shù)手段，在現(xiàn)有生產(chǎn)條件的基礎上，最大限度地回收利用燒結(jié)余熱的可用部分，節(jié)約了能源，減少了污染，提高了產(chǎn)品市場競爭力，降低了生產(chǎn)成本，獲得了經(jīng)濟效益和社會效益。具體采用哪種燒結(jié)余熱技術(shù)，要以燒結(jié)廠自身實際情況為基礎，結(jié)合技術(shù)、經(jīng)濟等因素綜合權(quán)衡，找出有利于自身發(fā)展的燒結(jié)余熱技術(shù)，確保燒結(jié)余熱回收系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

參考文獻

[1]徐國群.燒結(jié)余熱回收利用現(xiàn)狀與發(fā)展[J].世界鋼鐵，2009（5）：27-31.endprint