燒結機煙氣余熱利用技術的應用分析

摘 要：熱管余熱回收利用技術在冶金企業中具有較大的應用空間，根據鋼廠企業燒結機大煙道實際運行數據進行了方案設計，對熱管煙氣余熱利用技術進行了介紹和經濟效益分析，通過分析發現鋼廠企業燒結機大煙道可以利用熱管技術對煙氣余熱進行回收利用并可以獲得較可觀的經濟效益。

關鍵詞：燒結機；煙氣；余熱；回收利用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.09.002

0 引言

鋼鐵企業是我國典型的能耗大戶，其總能耗約占全國總能耗的15%。隨著國內能源與環境問題的日益嚴峻，鋼鐵企業在提高鋼鐵產量與質量的同時，必須對余熱余能利用技術的開發和利用加大重視[1]。通過節能降耗技術的開發及應用，提高鋼鐵生產過程中的能源利用率，降低噸鋼綜合能耗，這對鋼鐵企業的可持續發展具有重要意義。

目前，國內的鋼鐵企業已普遍對燒結機的環式冷卻機煙氣余熱進行了回收利用[2]，但對于燒結機大煙道產生的煙氣余熱一直未重視，而一般燒結大煙道煙氣量較大，煙氣溫度較高，是非常大的余熱資源，若對此煙氣余熱進行回收利用，鋼鐵企業的節能減排，降本增效工作會有顯著效果。

承德建龍特殊鋼有限公司是一家集燒結、球團、煉鐵、煉鋼、軋鋼、釩制品為一體的特鋼企業，在鋼鐵冶煉的整個過程中會產生很多的余熱余能，目前，有一部分余熱能源已經回收利用，但仍有很大一部分余熱余能未被利用直接放散，造成了能源的浪費。

1 概況

承德建龍特殊鋼有限公司現有1臺265m2燒結機，該燒結機有兩個煙道，每個煙道有18個風箱，總煙氣量約85萬Nm3/h，靠近機尾的4個煙箱內總煙氣量約為200000Nm3/h，平均溫度可達320℃，具有較大的潛能，目前尚未利用，造成了能源的浪費。

燒結機煙道氣實際運行數據見下圖。

經過承德建龍專業人員調研，發現可以可通過熱管余熱利用裝置將燒結機大煙道機尾4個煙箱內的煙氣進行回收，將回收的余熱轉換為蒸汽，供公司其他工序使用。

2 余熱利用方案

2.1 熱管余熱利用技術

熱管余熱利用技術是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、換熱效率高、安全可靠和應用范圍廣的優點。

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：高溫熱煙氣氣不斷地流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，將煙氣熱量傳給水側產生蒸汽。為確保設備安全可靠，蒸發器采用水夾套熱管結構（見下圖），實現煙氣與水側完全隔離，即使出現換熱管腐蝕、磨損等現象，也不會造成設備漏水及裝置緊急停車狀況。

2.2 余熱回收技術方案

經過與多個余熱鍋爐廠家交流討論，最終考慮采用江蘇中天科技股份有限公司設計的內置式余熱利用方案。燒結機內置式余熱鍋爐占地面積小，系統穩定性高，內部阻力小，投資相對外置式低，壽命長，應用范圍廣。

在保證燒結機順行、高效生產前提下，設計在燒結機兩個大煙道的前4個風箱內增設一套余熱利用裝置，包括兩套過熱器、蒸發器、省煤器，一套汽包和除氧系統以及相應的附屬系統。經專業人員考察，現場條件完全符合設計條件及要求，根據燒結機大煙道煙氣參數，經技術部門專業測算，可保證正常工況下生產過熱蒸汽約9t/h，蒸汽壓力不低于1.6MPa，蒸汽溫度不低于270℃，經過利用后的煙氣溫度降到210℃左右，經除塵后排至大氣。

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2.3 系統布置

余熱回收裝置的煙風系統直接布置在燒結機南北兩側的大煙道內，從煙道機尾依次布置過熱器、蒸發器、省煤器，利用后的煙氣與其它風箱內煙氣混合后經除塵排至大氣。

余熱回收裝置的汽水系統由過熱器、蒸發器、省煤器、汽包、除氧器、下降管、集箱、給水泵、水箱以及必要的汽水管道、閥門等構成。余熱設備中的蒸發器、過熱器、省煤器可以布置在燒結機大煙道平臺，分別直接安裝在煙道中，汽包布置在燒結機一側外建平臺上，鍋爐給水泵等布置在汽包平臺下部的地基上。

基礎自動化系統采用與燒結機控制系統相同的PLC，將過程檢測信號送入控制系統，完成鍋爐工藝單元過程參數的集中監視和控制，以保證鍋爐能夠安全、可靠、經濟運行。相關熱控控制系統全部接入燒結主控室統一控制。

3 效益分析

此余熱回收裝置產生的蒸汽計劃與燒結機環冷機余熱鍋爐產生的蒸汽共同補入發電廠汽輪機，以提高發電產量。整套余熱回收裝置包括鍋爐本體、汽包、除氧器、給水箱、給水泵、電氣、自動控制儀表等設備，總投資約650萬元，其中設備投資約565萬元，設備安裝調試費用約85萬元。

（1）增加余熱蒸汽效益：年回收余熱蒸汽9*24*330/10000=7.13萬t。蒸汽單價按60元/t計算（取自公司最新標準單價明細），年增加效益7.13*60=427.8萬元/年。

（2）增加電耗：裝機容量35kw/h，運行按裝機容量的80%計，年耗電為28*24*330*0.52/10000=11.53萬元/年（電單價取自公司最新分配電月累計單位成本）。

（3）增加除鹽水消耗：除鹽水循環使用，年增加除鹽水消耗量約為4500t，單價按19.08元/t計算（除鹽水單價取自公司最新月累計單位成本），年增加鹽水費用4500*19.08=8.59萬元/年。

（4）增加維修費用4萬元。

（5）增加鍋爐操作人員4人，年工資4.5萬元/人/年，總人工費用18萬元。

按以上方法估算，本熱管煙氣余熱回收裝置年效益合計385.68萬元，項目總投資650萬元，一年多即可收回投資成本，可見燒結機大煙道的煙氣余熱利用具有較大的經濟效益。該項目于2015年6月完成可研性設計，目前，此項目正在籌備當中，計劃2016年啟動建設。

4 結語

鋼鐵企業燒結機大煙道煙氣排放量大，煙氣溫度較高，具有較大的利用潛力，可以利用熱管余熱裝置將此煙氣余熱進行回收，用于生產蒸汽，供其他工序使用。此余熱回收裝置的利用一方面可以節能減排，生產二次能源，產生非常可觀的經濟效益，另一方面，可以降低排煙溫度并降低排煙中的粉塵含量，具有較大的環保效益。

參考文獻：

[1]李冰.余熱發電技術應用及前景[J].中國鋼鐵業，2009（07：25-27.

[2]于樹斌，王正嚴.燒結余熱發電技術討論[N].世界金屬報，2010，8（17）：22.

作者簡介：范菲（1985-），女，碩士研究生，能源工程師，主要從事能源介質及節能技術方面的管理工作。