鑄造廠燒結(jié)豎冷機(jī)節(jié)能技術(shù)應(yīng)用

馮建英， 張紅旭， 楊小勝

（1.山西省節(jié)能監(jiān)察總隊(duì)， 山西 太原 030001；2.山西建邦集團(tuán)有限公司， 山西 曲沃 043000）

山西建邦集團(tuán)鑄造煉鐵廠現(xiàn)有1 臺(tái)150 m2步進(jìn)式燒結(jié)機(jī)，冷卻段有10 個(gè)風(fēng)箱60 m2、燒結(jié)段25個(gè)風(fēng)箱150 m2。采用機(jī)上機(jī)外帶冷機(jī)（機(jī)后帶冷60 m2）進(jìn)行燒結(jié)礦冷卻，燒結(jié)礦余熱沒有回收，大量的余熱資源白白浪費(fèi)。同時(shí)，由于現(xiàn)有冷卻工藝的特性及能力不足，導(dǎo)致生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)伴有大量的粉塵產(chǎn)生，燒結(jié)礦產(chǎn)量也滿足不了生產(chǎn)需要。

為滿足生產(chǎn)及環(huán)保需求，進(jìn)一步挖掘燒結(jié)能源潛力，提高企業(yè)效益，公司派出專業(yè)人員在節(jié)能監(jiān)察總隊(duì)的協(xié)調(diào)下外出學(xué)習(xí)，吸取國內(nèi)外燒結(jié)工序節(jié)能新技術(shù)，對(duì)燒結(jié)機(jī)進(jìn)行節(jié)能改造，采用最新型“豎式燒結(jié)礦冷卻工藝技術(shù)”對(duì)現(xiàn)有燒結(jié)機(jī)進(jìn)行節(jié)能減排升級(jí)改造。改造后燒結(jié)礦產(chǎn)能可達(dá)到6 000 t/d，同時(shí)解決環(huán)保問題，最終實(shí)現(xiàn)燒結(jié)礦顯熱的高效利用。

1 工藝技術(shù)對(duì)比

1.1 傳統(tǒng)燒結(jié)余熱回收工藝

燒結(jié)余熱回收主要是回收燒結(jié)礦的顯熱，傳統(tǒng)環(huán)冷機(jī)熱平衡比例分配如圖1 所示。

圖1 燒結(jié)機(jī)熱平衡比例分配圖

傳統(tǒng)環(huán)冷燒結(jié)機(jī)余熱回收僅考慮了燒結(jié)礦的1段和2 段余熱，3 段以后的熱空氣沒有得到有效利用，大約有35%的熱量白白損失；同時(shí)，環(huán)冷燒結(jié)的自耗電比較大，環(huán)冷風(fēng)機(jī)功率普遍較高，導(dǎo)致了燒結(jié)電耗的升高。

表1 環(huán)冷機(jī)冷卻燒結(jié)礦熱平衡表

1.2 豎冷機(jī)燒結(jié)余熱回收工藝

豎冷機(jī)燒結(jié)余熱回收的燒結(jié)礦顯熱量大大提高，由于豎冷機(jī)的密封性好，90%的燒結(jié)礦顯熱均可得到有效回收，同時(shí)該技術(shù)的先天優(yōu)勢(shì)，可以取消機(jī)上冷卻，單輥破碎后熱燒結(jié)礦直接進(jìn)入豎冷機(jī)內(nèi)，使設(shè)備的占地面積大減少，相比傳統(tǒng)環(huán)冷燒結(jié)余熱回收量提高了至少30%。

豎冷機(jī)余熱回收系統(tǒng)具有的優(yōu)點(diǎn)：

1）漏風(fēng)率很低。由于采用了密閉的腔體，使燒結(jié)礦沒有漏風(fēng)，顯熱回收率大大提高，燒結(jié)粉塵量也很容易得到控制。

2）冷卻設(shè)備氣固換熱效率提高。在豎冷機(jī)中，燒結(jié)礦與空氣的換熱方式為逆流換熱，換熱時(shí)間短，熱效率高。

3）燒結(jié)礦質(zhì)量提高。燒結(jié)礦在豎冷機(jī)中緩慢冷卻，有利于提高燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度、成品率，燒結(jié)礦的冶金性能不低于傳統(tǒng)環(huán)冷燒結(jié)礦。

2 設(shè)計(jì)技術(shù)方案

2.1 設(shè)計(jì)條件及要求

1）規(guī)模：年燒結(jié)礦成品產(chǎn)量達(dá)200 萬t/a；進(jìn)料溫度：600～650 ℃；出料溫度：≤150 ℃；4）豎冷機(jī)出口風(fēng)溫：380～480 ℃；余熱鍋爐產(chǎn)汽量：22.8 t/h；蒸汽壓力：3.5 MPa；蒸汽溫度：435 ℃；年發(fā)電量：4800 萬kW·h。

“豎式燒結(jié)礦冷卻工藝技術(shù)”在國際上已經(jīng)有數(shù)十年的研究歷程，我國最早于1993 年提出了“豎式燒結(jié)礦冷卻機(jī)”的構(gòu)想，國內(nèi)也已經(jīng)成功投入工業(yè)生產(chǎn)并取得了較好的節(jié)能和環(huán)保效果，但通過學(xué)習(xí)對(duì)比，國內(nèi)目前投產(chǎn)的幾條生產(chǎn)線均存在這樣那樣的問題，運(yùn)行的效果并不理想，我公司正是在此基礎(chǔ)上與業(yè)內(nèi)專家合作，解決了同類生產(chǎn)線存在的問題后改造建設(shè)。

2.2 工藝系統(tǒng)建設(shè)方案

在燒結(jié)破碎機(jī)之后新建一套燒結(jié)礦豎冷機(jī)冷卻及余熱回收系統(tǒng)，停用現(xiàn)有的機(jī)上冷卻及機(jī)外冷卻，冷卻后的燒結(jié)礦通過新建的輸送皮帶返回鏈板機(jī)；豎冷機(jī)冷卻風(fēng)采用空氣冷卻，出口熱煙氣則經(jīng)過余熱鍋爐換熱和除塵后送至燒結(jié)機(jī)熱風(fēng)燒結(jié)。豎冷機(jī)可以高效地回收燒結(jié)礦顯熱并通過余熱鍋爐產(chǎn)生中溫中壓蒸汽，蒸汽推動(dòng)汽輪機(jī)進(jìn)行拖動(dòng)燒結(jié)主抽風(fēng)機(jī)。

改造后的工藝流程如下：

1）燒結(jié)礦工藝流程：燒結(jié)機(jī)→卷揚(yáng)料車上料→豎冷機(jī)頂部料倉→豎冷機(jī)→豎冷機(jī)底部出料裝置→皮帶輸送裝置。

2）冷卻風(fēng)工藝流程。風(fēng)機(jī)供風(fēng)→豎冷機(jī)配風(fēng)系統(tǒng)→冷卻機(jī)內(nèi)腔→豎冷機(jī)上部風(fēng)室→粗除塵→余熱鍋爐→精除塵→引風(fēng)機(jī)→熱風(fēng)燒結(jié)

按照生產(chǎn)工藝的要求，該項(xiàng)目改造完成后，要實(shí)現(xiàn)燒結(jié)生產(chǎn)率的大幅提升，配套有相應(yīng)的物料運(yùn)輸系統(tǒng)、配料及混合系統(tǒng)、布料精除塵系統(tǒng)、排料系統(tǒng)，以及相對(duì)應(yīng)的供風(fēng)系統(tǒng)、供電自動(dòng)化系統(tǒng)、供水系統(tǒng)、監(jiān)測(cè)和控制系統(tǒng)，同時(shí)還要考慮例外情況出現(xiàn)時(shí)的旁通裝置。

3 主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)分析

3.1 改造后要實(shí)現(xiàn)的主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)

豎冷機(jī)項(xiàng)目改造完成后，燒結(jié)礦的各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)有明顯提升，充分回收了燒結(jié)礦的顯熱資源，回收蒸汽用于燒結(jié)的主抽風(fēng)機(jī)拖動(dòng)，大大降低了燒結(jié)的工序能耗，成為國內(nèi)同類型燒結(jié)機(jī)的節(jié)能典范。

表2 主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)

3.2 改造后豎冷機(jī)與環(huán)冷機(jī)的指標(biāo)對(duì)比（見表3）

4 經(jīng)濟(jì)效益分析

表3 主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)

鑄造燒結(jié)機(jī)日產(chǎn)燒結(jié)礦4 000 t，年產(chǎn)燒結(jié)礦140 萬t，豎冷機(jī)項(xiàng)目投用以后，燒結(jié)礦發(fā)電量可達(dá)到28 kWh/t，每度電0.6 元/kWh，每年增加發(fā)電效益2 350 萬元，投資2 年可回收成本。

5 結(jié)語

相比傳統(tǒng)燒結(jié)環(huán)冷技術(shù)，豎冷機(jī)冷卻燒結(jié)礦有著先天的優(yōu)勢(shì)，冷卻效果好，余熱回收量大，克服了傳統(tǒng)環(huán)冷漏風(fēng)率高、余熱回收量少的缺點(diǎn)，而且對(duì)于燒結(jié)環(huán)保除塵有良好的效果。采用豎冷機(jī)冷卻技術(shù)，能夠使燒結(jié)工序能耗大大降低，同時(shí)讓燒結(jié)工序的生產(chǎn)變得更加清潔高效。

但作為燒結(jié)工序余熱回收的一項(xiàng)新技術(shù)，仍然存在一些問題，該技術(shù)更適合中小型燒結(jié)機(jī)，對(duì)于大型燒結(jié)機(jī)存在冷卻不均勻，投資較大的問題，這都需要科技工作者繼續(xù)深入研究，把豎冷機(jī)冷卻技術(shù)全面推廣。