燒結余熱利用技術開發及應用

李兵

【摘 要】濟鋼國際一直致力于燒結余熱利用技術的研發工作，并制定了燒結余熱利用技術的行業標準，根據多年的工程設計及實際生產經驗對燒結工序余熱余能的利用進行了深層次的開發和研究。余熱回收利用技術已經成功推廣到鞍鋼的2臺328m2燒結機、濟鋼的320m2燒結機和400m2燒結機、沙鋼的2臺360m2燒結機和1臺400m2燒結機等全國40多臺燒結機種運用，取得良好的經濟效益和社會效益。

【關鍵詞】燒結 余熱利用 濟鋼國際 燒結發電

1前言

鋼鐵生產過程中，燒結工序的能耗約占冶金總能耗的12%，僅次于煉鐵工序。鋼鐵工業燒結廠余熱資源有三個：一是燒結機大煙道煙氣余熱，所含顯熱約占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，其顯熱約占燒結工序能耗總熱量的28%-35%。三是排礦端廢氣余熱，排礦端廢氣粉塵含量較高，且溫度波動較大，由于受技術及設備的限制，現階段該系統煙氣余熱未進行收集及利用。

可見，僅冷卻機廢氣和燒結機煙氣的顯熱就占燒結過程全部熱支出的50%左右。據不完全統計數據，2013年底全國鋼鐵業燒結機臺數在1300臺以上。因此燒結余熱利用潛力巨大，有很好的經濟效益和社會效益，具有良好的推廣前景。

2燒結余熱利用技術的工作原理

收集燒結冷卻機的中低溫煙氣送往余熱鍋爐，結合低溫余熱發電技術，用余熱鍋爐產生的過熱蒸汽和飽和蒸汽來推動汽輪發電機組做功發電。

3燒結余熱利用技術的研發

濟鋼集團國際工程技術有限公司一直致力于燒結余熱利用技術的研發工作，并制定了燒結余熱利用技術的行業標準（YB/T 4254-2012），根據多年的工程設計及實際生產經驗對燒結工序余熱余能的利用進行了深層次的開發和研究，其主要技術研究成果如下：

（1）2010年經過一年的跟蹤調查，通過對燒結工序熱能模型的研究解決了確定燒結礦溫度的基本方法并對影響冷卻機熱量收集的因素進行了分析和總結，對燒結余熱利用的應用具有指導意義。

（2）2010年開發了鋼鐵廠余熱余能綜合開發與利用技術，將鋼鐵廠余熱余能進行了綜合的分析及評估，研究出了一種將燒結、煉鋼、軋鋼余熱余能進行綜合利用的專利技術，該技術獲得了山東省科技進步獎，并在張鋼進行了成功的應用，投產后各項指標達到設計要求。

（3）2011年燒結煙氣脫硫與燒結大煙道煙氣余熱利用的技術研究 ，通過理論研究及實際生產得出了不同燒結脫硫方式所對應的大煙道煙氣余熱利用型式，其研究成果已在天津榮鋼和江蘇鑌鑫特鋼成功的進行了應用。

（4）2011年通過實踐與理論相結合對燒結工序能耗進行了全面的分析和研究，準確的得出了燒結熱收入及熱支出各項所占的比例，并從熱收入和熱支出兩個方面總結出了提高燒結余熱利用和降低工序能耗的途徑和方法，從根本上解決提高燒結余熱利用率的技術和手段。

（5）2012年進行了新型煙氣導流煙罩的研究和應用，通過已實施燒結余熱利用工程的調查和分析，創新的設計了新型導流煙罩專利技術，新型導流煙罩使煙罩內煙氣的速度場及流場分布更加均勻，提高了冷卻及煙氣余熱的收集，其技術已在多個工程上成功的進行了運用。

（6）2013年新型環保型環冷機技術研究，為了最大化提高燒結余熱利用率，通過不斷的實踐及總結設計一種新型環保型環冷機，該類型環冷機有效降低了漏風率及設備故障率，并且其熱能利用效率在傳統環冷機的基礎上能提高20%，該技術已得到了成功運用。該技術主要特點：1）可伸縮鏈條技術；2）防跑偏立輥技術；3）環冷機熱礦偏析布料技術；4）環冷機臺車厚料層冷卻技術；5）新型環冷機臺車上、下密封技術；6）環冷機取熱面積增加技術；7）新型環冷機臺車保溫技術；8）新型環冷機煙罩取熱技術；

（7）2014年提高燒結礦冷卻廢氣余熱回收的利用的技術，通過理論與實踐的結合應用，創新設計了一種新型環冷機平料裝置專利技術，滿足了在燒結機產量波動的的情況下都能充分利用廢氣余熱的要求，其技術已在重鋼運用成功。

（8）2014年燒結機故障及開停機對燒結余熱利用和燒結脫硫的影響及處理技術，鑒于燒結機故障及開停機對燒結余熱利用和燒結脫硫帶來的不利影響，通過大量的現場實踐及理論正在研究一套處理該類事件行之有效的管理方法。

4燒結余熱利用技術的特點

（1）系統密封：采用新型密封材料，加強冷卻機底部密封和煙罩處密封，能有效減低漏風率提高煙氣溫度和流量，其中《可調節耐磨彈性密封裝置》已申請專利，專利號200920030161.X。新建燒結機可采用濟鋼國際自主研發的新型環保型環冷機，其設備在安全運行的前提下達到總漏風率小于10%。

（2）強制交換：對熱介質進行強制性熱交換，將鼓入的冷風有意識的前移增加一冷卻區的配風，并控制二冷區的配風，在不影響燒結礦冷卻的前提下，將熱交換過程前移。

（3）煙氣收集：煙氣收集技術采用新型收集煙罩和煙氣分配技術。新型收集煙罩采用三維仿真模型進行設計，煙罩型式既能最大化的收集煙氣，又能防止大顆粒粉塵進入鍋爐。煙氣分配技術對煙罩和風箱均進行了合理的分區，優化了熱煙氣的參數，提高了鍋爐的余熱利用率。其中《一種用于煙氣余熱回收的導流煙罩》已申請專利，專利號：ZL 201320773340.9。

（4）雙壓鍋爐：1）采用一體化除氧器，簡化流程，降低投資；余熱鍋爐采用自然循環，提高裝置可用率，減少設備和廠用電消耗；2）雙壓輸出，能量梯級利用；3）采用在線脈沖吹灰，確保鍋爐性能，保證鍋爐產量足、阻力小、風機電耗小。

（5）汽輪機組：采用飽和蒸汽補汽，更高效安全補入低參數蒸汽，增加電力輸出；采用凝結水加熱器，最大限度利用余熱。

（6）生產操作：根據燒結生產現狀，制定既能滿足燒結生產又能兼顧燒結余熱利用的操作方案。

5燒結余熱利用技術的推廣

余熱回收利用技術已經成功推廣到鞍鋼的2臺328m2燒結機、濟鋼的320m2燒結機和400m2燒結機、沙鋼的2臺360m2燒結機和1臺400m2燒結機、重鋼的3臺360m2燒結機、南鋼2臺220m2燒結機、首鋼長治的2臺200m2燒結機等全國40多臺燒結機種運用，取得良好的經濟效益和社會效益。