濟鋼120m2燒結機余熱回收系統改造

王榮光

（山鋼股份濟南分公司 煉鐵廠，山東 濟南 250101）

1 余熱回收系統概況

山鋼股份濟南分公司煉鐵廠120燒結區域現有1#、2#余熱鍋爐均運行多年，其中1#余熱鍋爐2002年投用，2#余熱鍋爐2004年投用，單臺鍋爐設計產汽量7 t/h，產汽壓力1.0 MPa，過熱蒸汽溫度220 ℃。經過改造，過熱蒸汽溫度到250 ℃，鍋爐系統主體設備設計使用壽命15 a 以上，余熱利用穩定高效。余熱鍋爐所產蒸汽主要用于燒結機混合料蒸汽預熱、配料室料倉保溫、除塵器保溫、蒸汽并網外供等，對燒結系統降本增效工作起到了重要作用。

1#、2#余熱鍋爐系統使用至今，早已超過設備本體3～5 a 的使用壽命，主產汽設備蒸汽發生器燒損嚴重，80%的熱管已經彎曲斷裂，大大影響了設備的產汽能力；蒸汽加熱器下垂變形嚴重，多處出現開裂現象，每次計劃檢修均需進行加固和焊補處理。1#、2#余熱鍋爐安裝于帶冷機密封罩與煙筒之間，如遇鍋爐系統出現故障，必須停機配合處理，影響到燒結生產的正常運行。目前，該兩臺余熱鍋爐每臺產汽量僅為2 t/h，產汽壓力0.15 MPa，過熱蒸汽溫度150 ℃，已遠遠達不到設計要求。帶冷機余熱利用率低。為此，對該余熱回收系統進行改造。

2 改造方案和改造措施

拆除1#、2#帶冷機上部現有無機傳熱蒸汽發生器4 套，拆除蒸汽加熱器2 套，對現有4 個煙筒及鋼結構框架重新進行校驗加固，在原余熱鍋爐位置安裝煙道式余熱鍋爐2套，同時設置煙氣旁通閥門，確保余熱鍋爐的檢修不影響帶冷機的正常運行；余熱鍋爐控制系統進行升級改造，實現自動上水，配套儀表系統對鍋爐各項主要參數進行實時檢測，并配置報警保護功能裝置，保證鍋爐系統的安全運行。

2.1 余熱回收系統換熱設備配置

1）1#煙囪處配置蒸汽過熱器（250 ℃）、余熱鍋爐（1.0 MPa）、水預熱器（140 ℃）各1 臺。2）2#煙囪處配置余熱鍋爐（1.0 MPa）、水預熱器（140 ℃）各1臺。3）3#煙囪處配置水預熱器1臺（140 ℃）。

2.2 汽水流程

處理后的軟水（水質應符合中低壓鍋爐給水標準）經除氧泵送至加氫除氧器內進行除氧，處理后進入除氧水箱，20 ℃除氧水通過給水泵軟水預熱器升溫到140 ℃左右，送入余熱鍋爐汽包中，產生1.0 MPa 飽合蒸汽，經蒸汽過熱器過熱到250 ℃后并入主蒸汽管網，完成1.0 MPa 余熱蒸汽回收系統的換熱循環［1］。

2.3 熱工設計參數

管內蒸汽的流動速度21 m/s，管內蒸發換熱系數6573 W/（m2·℃）；煙氣側管間最大流速7.06 m/s，煙氣側對流換熱系數53.5 W/（m2·℃）；翅片密度143個/m，翅化系數8.5，翅化效率0.65；蒸汽發生器總傳熱系數206 W/（m2·℃）；對數平均溫差150.3 ℃；煙氣側阻力降：蒸汽發生器Ⅰ，260 Pa；蒸汽發生器Ⅱ，212 Pa。

2.4 結構設計

翅片管φ38×3.5，螺距H8；翅片外徑D78，翅片厚度δ1.2。蒸汽發生器傳熱面積：發生器Ⅰ，1370 m2；發生器Ⅱ，820 m2。分翅片管式蒸汽過熱器1臺，本方案中在2#煙道處（溫度為350 ℃）布置過熱器可提高蒸汽產量。

1）已知條件。蒸汽壓力P=1.0 MPa；過熱蒸汽溫度tg=250 ℃；過熱蒸汽焓I”=2840.2 kJ/kg，180 ℃飽和蒸汽焓I’=2466.4 kJ/kg；煙氣入口溫度ty1=580 ℃，煙氣出口溫度ty2=485 ℃，過熱蒸汽入口溫度to=180 ℃，過熱蒸汽出口溫度即tg=250 ℃；過熱蒸汽量V=7000 kg/h。

2）熱工設計。過熱蒸汽所需熱負荷Qg=（I”-I’）×V=2.62×106kJ/h（726.6 kW）。根據煙氣入口溫度、出口溫度以及煙氣流量計算煙氣的熱負荷，即Q’煙=2.73×106kJ/h，熱損失按5%計算，則Q”煙=2.60×106kJ/h（721.2 kW）。加熱過熱蒸汽所需熱量與煙氣熱負荷相平衡，故Q’煙≈Qg”。

經過設計計算，管內蒸汽入口流速為25 m/s，煙氣間最大流速為7.5 m/s。余熱鍋爐系統設備設計參數見表1［2］。

3 改造效果

改造前（2011年）后（2012年）各取上半年余熱回收量進行對比（見表2），改造后平均月回收熱量由5.12×107J增加為7.64×107J。

1#、2#余熱鍋爐產汽量穩定高效，除滿足120 m2燒結機區域工藝消耗使用外，實現穩定外供蒸汽量達5 t/h。余熱鍋爐同步作業率100%，系統有效作業率95%，1.0 MPa飽和蒸汽市場價約150元/t，年外供蒸汽效益為615.6萬元。

表1 余熱鍋爐系統設備設計參數

表2 改造前后系統回收熱量對比（×107）J

［1］河北鋼鐵集團唐鋼實現鋼鐵企業余熱全環節回收［J］.鋼鐵，2010（12）：91.

［2］沈坷，張忠孝，代百乾.燒結余能綜合回收利用技術研究［J］.燒結球團，2010（6）：1-4.