球團環冷機三冷段外排煙氣余熱回收利用工程設計與運行

于文華　朱生青　呂成武

摘要：首鋼通鋼集團板石礦業公司鏈篦機回轉窯球團生產線是與首鋼大高爐生產配套的重要生產線。球團廠環冷機三冷段外排煙氣余熱回收利用工程主要是通過在煙囪末端增加一套余熱回收工藝系統，回收熱量用于生活、生產工藝中。文章介紹了該工程的工藝流程、設計參數及特點、運行情況和技術經濟指標。

關鍵詞：球團環冷機；余熱回收利用；工藝流程；設計參數；設計特點；技術指標 文獻標識碼：A

中圖分類號：TF046 文章編號：1009-2374（2016）03-0087-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.03.044

1 工程概況

1.1 工程背景

首鋼通鋼集團板石礦業公司球團鏈篦機-回轉窯-環冷機生產線是與首鋼大高爐生產配套的重要生產線，生產規模120萬噸/年，2011年初工程開始籌備，2012年9月建成投產。隨著國家全面落實節能減排的目標和加快能源環保項目建設、提高能源綜合利用水平戰略規劃的發展，環冷機三冷段工業余熱回收利用項目作為一種“新能源工程”，節能潛力巨大，具有重大意義。

1.2 球團余熱回收利用現狀

球團廠采用先進、成熟的鏈篦機-回轉窯-環冷機生產工藝，環冷機共9個風箱，每臺鼓風機對應3個風箱，環冷機煙罩分3個區域：一冷段1100℃熱氣流通過受料斗上部窯頭罩和平行管道直接返回回轉窯，用于提高窯內氣氛的溫度，改變噴煤管火焰形狀；二冷段760℃熱氣流直接通過熱風管道返回鏈篦機預熱1段煙罩，用于球團的干燥和預熱；三冷段90℃～105℃廢氣通過環冷機上的煙囪直接排放，排放濃度<100mg/Nm3。鏈篦機預熱Ⅰ段和抽風干燥段風箱的廢煙氣匯集后，經靜電除塵器除塵，在主引風機的抽引下，通過煙囪達標外排。

1.3 球團余熱回收利用現存不足

（1）環冷機三冷段廢氣直接通過煙囪外排，余熱浪費，能耗高；（2）主引風機煙氣直接通過煙囪外排，余熱浪費，能耗高；（3）用于冷卻球團的三冷段氣流及鏈篦機預熱、干燥的廢氣所產生的熱量沒有被有效地利用到球團生產工藝中，能源綜合利用率低；（4）煙氣外排，形成溫室氣體效應，致使生態環境壓力大。

2 余熱回收利用工程工藝及流程

2.1 工藝確定

在環冷機三冷段及主引風機煙囪末端，增加一套余熱回收系統回收原來直接通過煙囪外排的煙氣熱量。余熱回收設備本體安裝在煙囪末端，原直接外排煙氣經設備換熱后排入大氣溫度降低。回收后熱量經冷水換熱，達到一定溫度的熱水再用到生活、生產工藝中。工藝系統包括生活加熱系統、生產加熱系統及煙氣排量調節系統。

2.2 工作原理

生活用水與生產用水加熱系統交替運行。生活用水加熱系統運行時，當生活水箱水溫達到需要值時，系統停泵，啟動生產用水加熱系統；當生產用水箱水溫達到需要值時，系統停泵，啟動生活用水加熱系統。

煙氣排量調節系統是在主煙囪底部增加一個副煙囪，副煙囪風門與余熱回收設備本體上超溫報警裝置連接，控制通過主煙囪內余熱回收設備的煙氣量。正常運行時，副煙囪風門關閉；超溫報警時，自動開啟副煙囪風門，富余煙氣量通過副煙囪排放。

2.3 工藝流程圖

工藝流程圖如圖1所示：

3 工藝設計參數

3.1 環冷機三冷段出口處原始參數

風量：80000m3/h（經推算，折合60165.2Nm3/h標態風量）

風溫：90℃～105℃

含塵：<100mg/Nm3

3.2 環冷機三冷段排放煙氣余熱回收計算數據

由表1可見，設備每小時可回收熱量438.2kW，超過一臺0.5噸鍋爐可回收熱量（0.5噸鍋爐額定熱功率350kW）。一小時內可將12.5噸25℃水加熱到55℃。

4 主要設計特點

第一，工業余熱充分回收，能耗降低，項目運轉的同時取消了浴池水箱蒸汽加熱方式，降低煤耗380.16噸/年，達到了節能減排的目的，符合吉林省節能環保指標約束

條例。

第二，外排氣流所產生的熱量被有效地利用到球團生產、生活中，能源綜合利用率提高；工業余熱回收利用是一種“新能源”，充分回收這部分熱量，減少資源與能源消耗，達到發展循環經濟目的和解決能源利用效率低問題。

第三，煙氣排放溫度降低，溫室氣體排放強度下降，主要污染物的排放總量下降，減輕生態環境壓力。項目在球團正常生產情況下運轉，將環冷機三冷段煙氣排放溫度由110℃降溫到80℃，減輕了工業廢氣對大氣環境的熱污染，對整體空氣環境治理起到了積極的作用。

第四，回收熱量用于球團生活、生產工藝中，生產成本降低。項目建設改善了礦業公司蒸汽供熱的發展現狀，余熱回收后用于浴池冷水加熱、造球機用熱水、建筑物供暖，具有一定的效益，降低球團的生產輔助費用支出及噸球生產成本，達到提質降耗的目的。

第五，余熱回收工藝系統是在環冷機三冷段煙囪末端增加，設備本體安裝在煙囪檢查口法蘭蓋內，對環冷機三冷段風機排風量、風壓均無影響。浴池加熱系統水箱利舊，原有洗浴、供水、排水系統不變，僅增加余熱回收供回管道，工程投資較低。

第六，余熱回收系統采用開式循環設計，水箱水位始終保持在回水管道所在標高位置以下，煙氣排量通過超溫報警裝置調節，系統可以控制壓力、溫度，無安全隱患。

5 主要技術經濟指標

本工程經濟技術分析見表2：

6 運行情況及存在的問題

本工程自建成投產以來，運行狀況良好，表3為2015年9月后工程運行時各類數據匯總，從運行情況看，工藝系統回收熱量充足。目前存在的主要問題是夏季回收熱量不能完全用到生產工藝中，需進一步考慮處置措施。

7 結語

首鋼通鋼集團板石礦業公司球團廠環冷機三冷段余熱回收利用工程是吉林省推進技術進步、實施節能減排項目的重點工程之一。該工程的投入運行，每年可回收大量的工業余熱，同時，該項目填補了球團外排煙氣余熱回收利用領域的空白，對國內同類型的球團廠、吉林省及東北地區的區域鋼鐵市場均有影響，達到國內同行業領先的水平，具有顯著的社會效益和環境效益。

參考文獻

[1] 任澤霈，蔡睿賢.熱工計算手冊[M].北京：機械工業出版社，2002.

[2] 國家節能減排發展規劃[S].

（責任編輯：秦遜玉）