淺析鋼鐵廠余熱回收應用技術

陳沖　王偉　石小旭

摘 要 鋼鐵廠燒結工序需要消耗巨大的能量，一般為企業總能耗的9%～12%。我國燒結工序的能耗指標與先進國家相比差距較大，每噸燒結礦的平均能耗要高20千克標準煤，節能潛力很大。本文針對鋼鐵廠燒結工序余熱回收的幾種主要的應用技術進行了分析。

關鍵詞 鋼鐵廠 燒結 余熱回收 節能

0前言

鋼鐵工業是國民經濟重要基礎產業，能源消耗量約占全國工業總能耗的15%，鋼鐵燒結工序能耗僅次于煉鐵工序，居第二位，一般為企業總能耗的9%～12%。我國燒結工序的能耗指標與先進國家相比差距較大，每噸燒結礦的平均能耗要高20千克標準煤，節能潛力很大。與國際先進水平相比，國內鋼鐵企業在燒結過程中對余熱資源的回收利用比例較低，采用合適的余熱回收技術最大化回收余熱資源，提高資源利用率，對鋼鐵廠企業效益提高及節能環保都有重要意義。

1燒結工序余熱資源概況

多年來，國內外對燒結工序余熱回收進行了大量的研究。據日本某鋼鐵廠熱平衡測試數據，燒結機熱收入中88%的熱能由焦粉燃料提供，其余，點火用煙氣帶入6%，高爐煤氣中的炭燃燒帶入4%；熱支出項目中，水分蒸發耗熱占18.2%，石灰石分解熱占15.2%，燒結礦顯熱占28.2%和廢氣顯熱占31.8%。由此可見，燒結工序余熱回收的重點應為燒結廢氣余熱回收和燒結礦顯熱回收。

燒結工序余熱資源主要有三方面：一是燒結機大煙道煙氣余熱，所含顯熱約為燒結工序能耗總熱量的15%～20%左右；二是冷卻機廢氣余熱，冷卻機廢氣溫度在100℃-400℃之間，顯熱資源約占燒結工序能耗總熱量的28%-35%；三是燒結機尾排料廢氣余熱。此處由于粉塵含量高，溫度波動大，目前尚未有高效的利用方式。因此，燒結工序余熱利用資源主要集中在燒結機大煙道煙氣余熱及冷卻機廢氣余熱兩方面。

2燒結余熱利用技術

國內燒結余熱回收利用主要有三種方式：一是直接將廢氣經過凈化后用于預熱混合料或進行熱風燒結，以降低燃料消耗；二是將廢煙氣通過熱管或余熱鍋爐產生蒸汽，進行利用或并入全廠蒸汽管網；三是將余熱鍋爐產生蒸汽用于驅動汽輪機組發電。

2.1熱風燒結技術

由于燒結過程的自動蓄熱作用，料層上部燒結溫度低，下部燒結溫度高，因此上部經常燒結不充分，液相量不足，致使所得燒結礦強度低，并形成許多返礦，而下部由于燒結溫度過高產生過熔，使燒結礦還原性惡化。熱風燒結工藝的原理在于利用燒結機尾部或冷卻廢氣的物理熱代替部分燃料燃燒熱，參與到燒結礦燃燒過程中去，提高上部料層的燒結溫度，減小上下料層的溫差，提高燒結質量，降低能耗。適宜的熱風溫度為280℃-350℃。該工藝有效利用了燒結余熱，可節省燃料14%左右。

2.2熱管余熱利用技術

熱管余熱利用技術是將熱管換熱器置于燒結主抽尾部煙道區域，利用熱管中導熱介質的熱活性和熱敏感性來實現氣水之間的熱量傳遞的技術，具有導熱性強、換熱率高、安全可靠和應用范圍廣的特點。熱管余熱鍋爐裝置由熱管過熱器、蒸發器、省煤器、汽包、外部連接管路、汽包附件、供水系統、自控系統等組成，其工作原理為：高溫熱煙氣不斷的通過熱管蒸汽發生器換熱管束一端的表面，將熱量傳遞給熱管管束，另一端換熱管束外的水吸熱變成汽水混合物，由上聯箱通過總上升管進入汽包，通過汽水分離裝置后，飽和水通過下降管返回至下聯箱，再次受熱蒸發，如此反復循環，將煙氣熱量傳遞給水側產生蒸汽。

2.3燒結機尾煙氣余熱鍋爐回收技術

燒結機尾處的煙氣，溫度能達到300℃-400℃，由高溫風箱引入余熱鍋爐，高溫煙氣先通過預除塵后再由風管送至余熱鍋爐進行熱交換，熱交換后的煙氣，經過風管送回大煙道再至電除塵器入口處，經電除塵、主抽風機后排入大氣。余熱鍋爐產生的蒸汽，可以并入全網蒸汽官網，替代部分燃煤鍋爐或者直接驅動汽輪機組發電。相比熱管技術，該技術可以確保燒結主抽煙道壓力及風量，不影響燒結生產過程，對燒結主抽尾部煙氣的余熱資源利用更徹底。

2.4燒結冷卻機余熱回收技術

該技術主要是將燒結冷卻機的高溫廢氣引入余熱鍋爐，產生蒸汽進行利用或驅動發電機組發電。冷卻機廢氣溫度由450℃逐漸降到150℃以下，為提高煙氣的余熱利用效率，最大化利用余熱資源，一般采用多段冷卻的方式進行。溫度較高的煙氣（約150℃-350℃）進入余熱鍋爐，通過氣水換熱過程產生中壓蒸汽；溫度較低的煙氣（約200℃-370℃）進入余熱鍋爐，形成低壓蒸汽。中壓蒸汽主要用來送入汽輪機進行發電，而低壓蒸汽則主要用于對外供汽或汽輪機補汽。

2.5燒結機尾煙氣與冷卻廢氣余熱聯合回收系統

該系統結合了燒結機尾余熱鍋爐回收技術與冷卻機余熱回收技術的優點，進行了組合優化。在燒結機和冷卻機生產線上，分別配置一臺燒結余熱鍋爐和冷卻余熱鍋爐。在燒結機尾大煙道煙氣高溫段前設置一道閥門，高溫煙氣經過燒結余熱鍋爐充分換熱后，由引風機送回大煙道前段，與低溫煙氣混合，經凈化處理后排到大氣中；冷卻機煙氣由高中溫段引出，高溫和低溫廢氣管道合并一路進入冷卻余熱鍋爐，熱交換后的廢氣經過再循環技術送回冷卻機，循環冷卻。兩臺余熱鍋爐聯合回收燒結煙氣余熱，產生的蒸汽用來驅動發電機組發電。

各種燒結余熱回收技術各有利弊，隨著燒結工序余熱回收技術的不斷研究和實踐，各種余熱回收技術也在不斷進步，鋼鐵企業根據自身情況，采用合適的余熱回收技術，可以最大效率的利用余熱資源，提高資源利用率，減少能源浪費，給企業帶來更好的經濟和社會效益。

參考文獻

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