天鐵燒結余熱回收工作探討

謝 紅

（天津天鐵冶金集團煉鐵廠，河北涉縣056404）

0 引言

在鋼鐵生產過程中，燒結工序的能耗約占總能耗的10%，僅次于煉鐵工序，位居第二。在燒結工序總能耗中，燒結機煙氣和冷卻機廢氣顯熱約占總熱耗的50%以上，因此盡可能地利用這部分余熱資源是燒結節能降耗的重要途徑。

天津天鐵冶金集團有限公司現有2條400 m2燒結生產線，燒結環冷機均分5個區段冷卻礦料，環冷機每區段各配置1臺鼓風機，各鼓風機的送風經環冷機各段與高溫燒結礦料換熱后，分別向大氣排放150～450℃的“低溫廢氣”，廢氣中還含有一定數量的礦物粉塵。各生產工序產生的余熱余能如果無法實現能源循環利用將會產生巨大浪費。

燒結工序的能耗在鋼鐵企業生產工藝流程中僅次于煉鐵的能耗，占總能耗的1/10～2/10，且其中一半的熱能消耗在了燒結煙氣和環冷機的廢氣上，并沒有得到回收和利用，因此，對燒結余熱的回收與利用主要針對回收400 m2燒結機機尾高溫余熱和環冷機高溫余熱。

1 燒結工序中可利用的余熱資源

1.1 燒結工序建設規模

生產規模為2臺400 m2燒結機，燒結機利用系數1.263 t/（m2·h），年產冷燒結礦400萬t。產品為溫度＜120℃經過整粒的冷燒結礦（堿度：CaO/SiO2=1.85～1.95；FeO：～8%；轉鼓指數：≥76%）。

1.2 可利用的余熱資源

燒結工序中可利用的熱源主要是環冷機一段和二段排出的高溫煙氣、燒結機機尾和大煙道煙氣，熱源的資源參數見表1～表3。

1.3 余熱回收改造重點設備的必要性

在燒結生產過程中，由于燒結礦在燒結機上的燒成情況之間存在一定的差異性，在具體的燒結過程中通過測量發現，余熱回收段的廢氣溫度最高可以達到520℃，廢氣的最低溫度為280℃。由于這樣大范圍的波動情況，對燒結余熱回收造成一定的困難。同時，熱源的連續性在整個余熱回收的過程中占有極大的比重，是余熱回收所必須具備的條件。因此，只有保證燒結礦在通過煙氣回收段中具有一定的連續性，才能保證燒結余熱的熱源提供是源源不斷的。一旦煙氣回收段中燒結礦不斷循環通過，出現了停頓或者是中斷現象，則整個余熱回收系統也會隨之受到影響。這就要求對相關余熱回收部位中的重點設備進行改造。

表1 400 m2燒結環冷機一段所利用的熱風資源參數

表2 400 m2燒結環冷機二段高溫端所利用的熱風資源參數

表3 400 m2燒結機大煙道所利用的熱風資源參數

2 余熱回收中涉及的工藝改造

2.1 燒結室改造

燒結機尾部部分要進行一段密封改造，一段加長型密封。改造后尾部余下部分增加一段1.5m長小風箱，增加7.5 m2燒結面積，相應新增兩個膨脹節及兩段風箱支管。

2.2 鼓風環式冷卻機改造

將燒結環冷機一、二段風箱排出的氣體作為余熱鍋爐的熱源進行回收利用，產生蒸汽推動汽輪機做功并作為主抽風機的動力，改造后環冷機漏風率大大降低。同時，必須對環冷機最大生產能力和余熱鍋爐的需求進行核算，確保兩者之間不會沖突。一般情況下，會對環冷原有5臺鼓風機中的4臺進行改造或更換。改造方案要根據現場實際情況、生產情況、資金投入等具體情況進行最優配置。

2.3 主抽風機室改造

原主抽風機共2臺，每臺主抽風機電機功率約7 800 kW，1 000 r/min，10 000 V。風量 21 000 m3/min（工況），升壓 17 500 Pa，入口壓力-17 000 Pa，出口壓力500 Pa。對主抽風機室進行改造。由于改造后主抽風機采用汽輪機拖動形式，燒結改造內容如下：新增汽輪機拖動配套設備基礎，拆除原9柱線處中心柱，新增16 m（寬）×5 m（長）跨，4.8 m（寬）×6 m（高）檢修門、走行門。及原車間跨度16 m（寬）×58.5 m（長），改造后長度方向增加5 m跨，即16 m（寬）×63.5 m（長）。新增5 m跨與原脫硫塔2臺水泵碰撞，拆除原水泵并就近新建。

2.4 環冷機改造

環冷機作為燒結生產工藝的主要設備之一，隨著環冷機余熱回收技術的推廣，要求環冷既要保證具有良好冷卻效果，又要有效收集余熱，結構簡單、可靠。傳統環冷機的結構在滿足上述要求上已略顯不足。

改造環冷必須根據現有460 m2環冷機土建基礎、框架立柱、風道及散料處理系統等，對460 m2環冷機軌道墊梁（含軌道墊梁及散料斗適應新密封接觸部分改造）以上部件重新優化設計、制造、拆除和安裝。采用多功能環冷機的結構，整體移除部分包括原有的傳動裝置、回轉體、密封裝置、水平軌、側軌、罩子、卸料密封罩、支承輥、卸料曲軌、給料漏斗；局部修改部分包括機架、卸料漏斗、+4.7走臺，中心測量裝置；新增部分包括回轉體、罩子裝配、壓軌裝配、側擋輥裝配、支承輥、密封裝置、卸料處密封罩及卸料處安全裝置等。

3 燒結余熱回收系統及天鐵的規劃

環冷機余熱回收利用技術的應用可將燒結環冷機一、二段風箱排出的氣體作為余熱鍋爐的熱源進行回收利用，產生蒸汽推動汽輪機做功達到作為主抽風機動力的目的，實現了機械能→機械能直接轉化的過程。

燒結余熱能量回收系統具體由燒結余熱汽輪機、變速離合器、燒結主抽風機、同步電動機組成。它將鋼鐵企業燒結余熱回收的能量直接作用在燒結主抽風機軸系上，通過降低電機動電流而達到節能的目的，即通過系統集成提高能量回收效率，節省投資及運行成本。

由于天鐵目前所處困境的制約，對于天鐵集團的兩條400 m2燒結生產線來說，余熱回收項目最少要滿足以下幾個個條件：

（1）低投入，最好采用BOO項目融資模式，由項目公司投資并承擔工程的設計、建設、運行、維護，培訓等工作，設備歸屬項目公司，天鐵按年支付使用費用。

（2）現有布局低成本改造，最大化地利用燒結現有的設備設施，最合理地改造，最科學地布局，充分利用天鐵技術人員自營自改，達到改造的目的。

（3）效益有益于降低燒結礦生產成本。科學合理地利用余熱回收，創造效益最大化，滿足節能降耗的需求。

4 結語

為了實現可持續發展的目標，節能減排是一種重要的實現途徑。鋼鐵產業已經成為了我國的一項支柱性產業，但同時它又是一個極具污染性質的產業，因此，在可持續發展的道路上具有極大的潛力。隨著我國鋼鐵產業的蓬勃發展，燒結余熱的回收利用是鋼鐵企業節能減排的重要方式，在環境保護、資源節約方面都具有重要意義，同時能夠提高企業的經濟效益。