鋼鐵廠燒結機組余熱回收工程設計方案和能耗探析

周旭清

摘 要：燒結機組工作時煙氣顯熱和燒結礦顯熱一共占燒結工序能源消耗的一半以上。生產過程中釋放出來的可被利用的熱能資源高效率回收再利用是減少燒結工序能源消耗的主要方式之一。鋼鐵廠燒結余熱發電程序運用雙壓鍋爐和補汽汽輪機，滿足生產過程中釋放出來的熱能分級回收再利用，并且起到了均衡蒸汽的作用，實現蒸汽管道內壓力穩定的目標。

關鍵詞：鋼鐵廠；燒結機；余熱回收

在鋼鐵廠生產鋼鐵流程中，燒結工序全部能源消耗，有大約一半的熱能浪費。由于當前我國能源短缺，能源節約和降低損耗就顯得極為重要。因此鋼鐵廠采用各種各樣的余熱回收利用方式，希望滿足企業的節能減耗，也希望能創造更多的經濟收益。

1 燒結工序余熱回收利用現狀

（1）燒結煙氣生產過程中釋放出來的可被利用的熱能采用的大多數是熱管工藝，不僅僅冷熱兩流體間所進行的熱量傳遞效率低下，產生的蒸汽也比較少。我國寶山鋼鐵公司和太原鋼鐵集團則運用的是利用各種工業過程中的廢氣、廢液，廢料中的余熱及其可燃物質燃燒后產生的熱量把水加熱到一定工質的鍋爐回收技術。寶山鋼鐵公司燒結機余熱回收利用設備是上世紀末期從日本引入的，利用各種工業過程中的廢氣、廢液中的余熱及其可燃物質燃燒后產生的熱量把水加熱到一定工質的鍋爐產生蒸汽并網為整個鋼鐵廠使用。太原鋼鐵集團是日本的綠援名目，雙方都未進行發電。當前，燒結余熱發電技術基本老練，我國鋼鐵廠已經熟練掌握這種技能，擁有獨立的知識財產權，且進行了深入探究，沒有伴隨著科學技術的發展、生產方式的改變而產生威脅人們生產與生活的風險。

（2）這個項目運用燒結環冷機產生的蒸汽來發電，對外的供熱則全不考慮，每年供應的電量總和大約18401萬千瓦時，能節省煤當量七萬噸左右。如果把這個節省的煤當量換算成尋常燃煤火力發電廠的排放標準，每年能夠降低二氧化碳排放量17萬噸左右，二氧化硫的排放量500噸左右，氮氧化物500噸左右，對節能減排的貢獻巨大。這種項目是利用各種工業過程中的廢氣、廢料或廢液中的余熱及其可燃物質燃燒后產生的熱量把水加熱到一定工質的鍋爐，采用環冷機排出高溫廢氣中的熱量，煙氣的溫度為300到400攝氏度，屬于低溫生產過程中釋放出來的可被利用的熱能。依據熱傳遞原理，煙氣溫度愈低，其與鍋爐的冷熱兩流體間所進行的熱量傳遞強度越小，生產過程中釋放出來的可被利用的熱能回收的難度愈大。為提升冷熱兩流體間所進行的熱量傳遞系數，運用的余熱鍋爐的冷熱兩流體間所進行的熱量傳遞器件為螺旋翅片管構造，加大冷熱兩流體間所進行的熱量傳遞面積，增大余熱鍋爐對生產過程中釋放出來的可被利用的熱能回收效能。項目運用雙壓余熱鍋爐，熱量回收效能在目前的各種生產過程中釋放出來的可被利用的熱能回收方式中是效能最好的，能最大限度回收環冷廢氣中的熱能，最大程度運用熱能。這個項目運用的是低參數補汽汽輪機。因為這種補汽汽輪機進汽參數比較小，所以發電效能同樣較低。可運用雙壓補汽方式，它增大的功率大約是總功率的五分之一，使發電效率多有增加。

2 燒結余熱發電方案規劃和建造

2.1 氣體和煙塵混合物規劃參數的確定和流程

研究得出，氣體和煙塵混合物的溫度越高，循環效能越高。所以在規劃中運用熱風循環模式，其參數設定：氣體和煙塵的混合物流量24萬立方米/小時，溫度為380～400攝氏度，顆粒立方米為0.2～0.9克。燒結余熱發電項目氣體和煙塵的混合物流程：燒結爐原料在燒結工序過程中，通過冷卻風機進行鼓風使熱物體的溫度降低而不發生相變化的過程。加熱空氣從煙囪排放，鐵礦石燒結過程中的原料的溫度降到大約120攝氏度。排氣為三相聯通，每路都安置可調整電動翻板閥，分別將廢氣排入空氣和余熱鍋爐進煙道。中溫段氣體和煙塵的混合物引出管把部分加熱空氣送進鍋爐煙道，并且安裝調節電動翻板閥。余熱鍋爐排放口加裝使用循環風的風機，利用循環風管線，把余熱鍋爐排放的氣體和煙塵的混合物回送到環冷機的配風室。鼓風機排出口加裝電動翻板閥，局部通風機的部分回風或全部回風再進入局部通風機進風流中的風流管道上安裝電動翻板閥。余熱回收裝置正常運轉的時候，煙囪的可調節電動翻板閥處于關閉模式；開啟或者調節的時候，電動翻板閥與余熱鍋爐進口的電動翻板閥都能夠調節到合適的打開角度；氣體和煙塵的混合物引出翻板閥依據運行狀況，調節到合適的打開角度。停止運轉鼓風機，利用使用風循環的風機，用加熱氣體和煙塵的混合物對原材料實行冷卻。余熱回收設備停止運轉的時候，煙囪的可調節電動翻板閥處在完全開合的狀態，余熱鍋爐進口的電動翻板閥處在完全關閉的狀態。與此同時，關閉循環風機，閉合循環風管電動翻板閥，閉合引出管線翻板閥，隔絕氣體和煙塵的混合物，避免其混入余熱鍋爐，這時候可以對余熱鍋爐進行檢查修護等工作。開啟鼓風機出口電動翻板閥，使鼓風機運轉，以此對原材料實行冷卻工序。采用循環風機是為了給鍋爐供給適量的煙氣瞬時流量，避免余熱鍋爐中氣體和煙塵的混合物與物料層產生阻礙事物發展或前進的外力，達到鍋爐煙、風系統中同時裝設送風機和引風機。最大可能使煙罩內保持比常壓的氣體壓力低的狀態，降低冷空氣流通形成的風的進入和熱風的流出；降低物料層的比常壓的氣體壓力高狀態，降低包括礦粉在內的集料飛散，避免了包括礦粉在內的集料損失與環境影響。安置氣體和煙塵的混合物擋板是用因為其能夠將煙罩分成高溫和低溫區段，把能夠利用和不能夠利用的氣體和煙塵的混合物隔斷開，保持氣體和煙塵混合物的溫度在大約375攝氏度，用來提升余熱利用效率。

2.2 鍋爐汽水系統

余熱鍋爐采用高低壓模式，運用高壓蒸汽來產生電力，低壓蒸汽系統則用來鍋爐給水除氧和低壓端的補汽。鍋爐產生過熱蒸汽進入主蒸汽管道系統，輸送到汽輪發電機，主蒸汽經過開關閥到汽輪機的主汽門，其內安裝有蒸汽過濾器，用來分隔蒸汽中的水分，防止零碎物品進入汽輪機。低壓蒸發系統產生的飽和狀態下的蒸汽除了除氧的損耗之外，其余的低壓蒸汽經過補汽控制閥進入汽輪機的較低壓力部分，兩種蒸汽在其中膨大，能量由一種形式轉化為另一種形式后，運用復水器凝結成水，其表面上凝結而成的水經過水泵增壓后，在汽封加熱器中升溫，之后進行除氧，氧去除后的水再經過鍋爐。

2.3 鍋爐型號選用

這個工程采用不需要額外能源消耗的余熱鍋爐。選用鍋爐型號為Q240/375-22.5（4.0）-1.57（0.35）/320（147.7）。環境冷熱程度為15攝氏度的時候，進入余熱鍋爐氣體和煙塵的混合物流量為24萬立方米/小時、溫度為375攝氏度，作為工質的水進入蒸汽鍋爐時的溫度為104攝氏度。在鍋爐范圍內最后一個受熱面出口排出煙氣的平均溫度低于160攝氏度的狀況下，生產1.57MPa、320攝氏度蒸汽22.5t/h；0.35MPa飽和狀態下蒸汽4.0t/h。

3 結束語

燒結余熱發電技術采用余熱能源來發電，并不直接消耗其他能源，可以很好地節省資源能源。另外，整個項目資金投入相對較低，回收時間相對較少，不僅能夠很好的減少鋼鐵廠的高額電費，而且這種項目是環保型工程，避免了二次污染，還能對減少余熱排入空氣對環境造成的污染。

參考文獻

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